公路路基填筑施工质量控制措施研究

摘 要：用隧道弃渣填筑路基是降低公路工程成本的有效措施。本文以某高速公路利用隧道弃渣填筑路基工程为研究对象，分析了隧道洞渣级配随碾压次数的变化规律，通过现场试验确定了洞渣填料碾压过程的压实度变化规律，研究结果表明：隧道洞渣级配具有较大的不均匀性，可以通过机械碾压和增加细骨料进行改善，通常经过5次碾压后，洞渣填料能满足规范及设计要求。在路基填筑过程中须严控施工工艺，以此保证路基填筑质量，取得较好的经济效益，为类似路基工程提供借鉴。

关键词：路基填筑；级配曲线；压实度；质量控制

中图分类号：U 416 " 文献标志码：A

在高速公路路基填筑的过程中，使用临近隧道施工产生的洞渣作为路基填料，可以实现工程废弃物的再利用，可以有效降低工程的原材料成本。隧道洞渣的级配组成和物理性能会有一定差异，部分洞渣原材经过处理才能达到设计规范质量要求[1]。在实际工程施工中，对洞渣原料进行加工处理，确定分层填筑施工工艺是十分重要的[2]。本文以山东省某高速公路工程的路基试验填筑段为研究案例，通过洞渣原材级配试验确定了原料控制方案。通过设计现场试验，得到了洞渣级配随碾压次数的变化关系和最优碾压次数。在现场施工过程中，采用严控填料质量、避开降水、分层压实、设置水稳层等方式保证了路基的施工质量，达到了预期效果，为类似工程提供了参考。

1 工程概况

山东省某高速公路工程标段项目包括隧道、路基、桥梁等结构形式，路基试验段标准横断面路面宽度10.6m，填方路基坡度主要为1∶1.5，最大填筑高度3.0m，如图1所示。项目采用标段内隧道工点产生的洞渣作为路基填筑的填料，在自建的碎石加工厂对洞渣进行破碎加工，选择50m长度作为洞渣填筑试验段，根据试验段所得洞渣处理方法、填筑工艺及质量控制措施，在全标段进行推广。

本项目公路沿线工程地质概况：从元古界震旦系到新生界第四系地层均有出露。震旦系岩性为砂岩、凝灰质砂岩、硅质岩等，有零星分布；寒武系、奥陶系岩性多以碳酸盐岩为主，夹页岩、泥岩等，主要分布在标首隧道；志留系、泥盆系均为碎屑岩，主要分布在标段中部隧道；石炭系至三迭系岩性多以碳酸盐岩为主，主要分布在标段中部隧道；泥盆系砂岩、花岗闪长岩、花岗斑岩等，主要分布在标段尾部等一带隧道。路基填筑原料主要选择硬质岩石、中硬岩石，根据设计图纸要求，本工程主要选择洞渣中抗压强度较好的砂岩、石灰岩等岩石作为路基填筑原材料。

2 填筑原料级配控制

路基填料的质量控制标准参照《公路土工试验规程》（JTG 3430—2020），在现场施工过程中，使用各种机械设备对洞渣进行碾压，其级配、密度等物理性质会发生较大的变化[3]。因此确定碾压前后的级配分布对路基填筑质量十分重要，须对施工碾压前后的物理性质进行试验测定[4]。

原料级配试验有以下步骤。1）样品采集：从工程现场洞渣中采集10kg的洞渣样品。每处隧道工点均取样，确保样品具有代表性。2）样品预处理：对采集样品进行筛分处理，分离不同粒径范围的颗粒。3）颗粒级配计算：根据筛分结果，计算每个粒径范围内的颗粒质量百分比。通过将每个粒径范围内的颗粒质量除以总质量，得到该粒径范围内的颗粒质量百分比。4）参数计算：不均匀系数是衡量颗粒级配分布不均匀程度的指标，如公式（1）所示。

Cu=（D60/D10）×100% " " " " " " " " " " "（1）

式中：D60为60%颗粒通过的筛孔直径；D10为10%颗粒通过的筛孔直径。

曲率系数计算：根据颗粒级配计算结果，计算曲率系数。曲率系数是衡量颗粒级配曲线弯曲程度的指标，计算过程如公式（2）所示。

Cc=[（D30/D60）+（D10/D60）]/2 " " " " " " "（2）

式中：D30为30%颗粒通过的筛孔直径。

对计算的不均匀系数和曲率系数进行分析，结果如图2所示。

根据图2数据，可得Cu=7.9gt;5，Cc=1.5，为1～3，达到了规范要求的高速公路路基填筑级配质量要求。根据图2所示的级配曲线，经计算可以发现，洞渣原料存在级配较大的不连续性。洞渣粒径大于9mm部分约占总量的50%，粒径小于2mm的部分占比约8%，上述试验结果表明洞渣原料级配分布的不均匀性，此类填料在分层填筑过程中会对施工质量存在一定影响。

填料碾压后的级配质量直接影响路基的承载能力和稳定性。如果级配不均匀或不符合要求，就可能会导致路面出现凹陷、裂缝等质量问题。对填料碾压后的级配进行试验测定，可以确定在填筑机械作用下填料的级配性质的变化，确定虚铺厚度和碾压遍数。根据现场试验，碾压遍数与并曲率系数、不均匀系数与的变化关系如图3所示。

由图3可以发现，洞渣填料在经过碾压后，不均匀系数Cu随碾压次数的增加变化较小，但在经过第2次碾压后，不均匀系数Cu会大幅度上升，后续在继续碾压过程中还出现一定程度的上升现象，最后一次碾压后，不均匀系数Cu达到18。上述数值变化产生的原因包括第一次机械碾压后，洞渣中的较大空隙吸收机械碾压较大的能量，使原有岩块间空隙变小，在后续的碾压过程中，一部分碎块被压碎，使不均匀系数Cu在第二次机械碾压的过程中上升幅度较大，后续也是因岩块不断破碎造成上升。曲率系数基本维持在原本水平，未发生较大的变化。在碾压5次的条件下，洞渣的级配均在规范要求的级配值内。

在实际施工过程中，严禁将自身抗压强度较低的原料用于填筑作业。由于原料具有不均匀性，因此部分开采的洞渣原材其级配也可能低于标准值，可以通过增加细骨料的含量，以改善洞渣的级配特性，保证原料的级配的连续性、均匀性，避免浪费洞渣原料。每次进行机械碾压设备的振动强度、频率等参数须尽量保持一致，并在每次增加细颗粒后，对填料再进行一次级配测试，以满足设计规范要求。

3 路基填筑压实度控制

公路路基压实度是质量控制的重要指标，本文使用灌砂法测量压实度，利用灌沙法测出试洞的体积，利用挖出的洞内土称重得到质量，求得该部位土质的湿密度、含水量和干密度，计算压实度[5]。在试验过程中，当凿检测孔洞时，要尽量降低凿出沙土的损失率，并随时将凿出的沙土装入塑料袋中，防止水分蒸发。试洞的深度应等于测定层高度，但不能有下层材料混入。在试验段共选取1#、2#、3#共3个压实度测点。

碾压次数与干密度的变化关系曲线如图4所示，碾压次数与压实度的变化关系曲线如图5所示，可以发现以下规律：随着碾压次数的增加，3个测点处的干密度均呈现逐渐上升的趋势，直至1.85g/cm³，开始两次碾压上升幅度较大，说明在碾压的开始阶段，外力压缩了路基洞渣填料中的空隙，使填料里的部分水分排出，导致干密度出现明显上升。路基填料的压实度的变化规律与干密度的变化基本一致，在经历5次碾压后，压实度基本达到95%。经过5次碾压，3个测点洞渣填料的干密度均达到了《公路土工试验规程》（JTG 3430—2020）及设计图纸的要求，由此可知，经过5次碾压，洞渣填料可以达到填筑的压实规范要求。在现场试验过程中，发现路基边缘处的压实度会小于中部区域的压实度，因此须在边缘处增加1～3次碾压补强，直至测量压实度满足规范设计要求，并注意填筑路面的整体线形和平整度控制。

4 施工组织质量控制

在施工过程中，须严格避免混用不同种类的填料，不同性质的填料要分区域填筑。特别是路堤上部受车辆荷载的作用影响较大，通常将水稳定性好的填料用于路堤的上部。同时，在路堤填筑过程中应严格分层上料、分层平整、分层压实，松铺分层厚度不大于40cm。为保证路基边缘压实度，路基填料宽度每侧应宽于填层设计宽度（30cm～50cm），压实宽度不得小于路基设计宽度。

路基填筑纵向搭接两段交接处不在同一时间填筑，须在先填地段按1∶1坡分层留台阶。为防止路基出现不均匀沉陷，当同时填筑两个地段时，应分层相互交叠衔接，搭接长度不小于2m。针对路基下沉桥头跳车等质量问题，可以采用挂线水平分层填筑压实的方法，并增加压实度等试验检测，以此保证填筑质量。

当路基填筑施工时，积水会严重影响填筑质量，因此须在填筑前及时了解当地气象信息，避开雨天施工作业。同时按设计横坡以上的横坡（2%～4%）整平压实，防止已填筑部分路基积水。

当路基下部距离地下水较近时，应在路堤底部换填水稳性较好、不易风化的砂石材料或用无机结合料（例如石灰、水泥等固化材料）进行加固处理，使基底形成水稳性好、厚约20cm～30cm的稳定层。通过上述质量控制措施，实现优质施工的目的，并在全标段进行推广使用，取得良好的经济效益。

5 结论

洞渣作为填料原材的级配连续性和均匀性较差，经过5次碾压加工后，不均匀系数Cu达到18，曲率系数Cc约为2，能够满足使用质量要求。若部分洞渣级配不均匀严重，则可通过增加细颗粒的含量及加强碾压的方式，改善洞渣的级配特性。

洞渣填料经过碾压，干密度和压实度随着碾压次数的增加均呈现逐渐上升的趋势，开始两次碾压上升幅度较大，在经历5次碾压后压实度基本达到95%，干密度均呈现逐渐上升的趋势，直至1.85g/cm³，能满足路基填筑施工需求。

当高速公路路基填筑施工时，须加强路基排水技术措施，在填料填筑过程中应注意分层平整、分层压实、分区搭接；当路基下部距离地下水较近时，须设置厚约20cm～30cm的稳定层。同时每次填筑完成须严格检查压实度、含水量等指标，保证路基填筑质量符合要求。

参考文献

[1]刘超群.公路路基施工中冲击碾压技术应用[J].运输经理世界，2023（11）：4-6.

[2]徐小川.公路路基施工工艺与质量控制分析[J].价值工程，2022，41（34）：1-3.

[3]刘春来.冲击碾压技术在高速公路路基施工中的应用[J].交通世界，2022（9）：53-54.

[4]彭成铭.高速公路路基施工质量管控关键参数研究[J].绿色环保建材，2021（11）：72-73.

[5]张东升.公路路基施工技术及质量控制研究[J].黑龙江交通科技，2021，44（8）：52，54.