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东莞市经纬公路工程有限公司 523420
摘要：鉴于我国缺乏对大粒径碎石路基的施工工艺及检测方法的系统研究情况下，本文主要针对大粒径碎石路基的施工质量检测方面进行了研究探讨。
关键词：大粒径碎石路基；施工质量；检测方法
引言：
我国高等级公路的建设不断向西部山区延伸，其路基的高填深挖以及隧道工程也越来越多，因此在施工的过程中，大粒径碎石会大量产生。为了保护环境和节约投资，大部分的碎石会被利用来填筑路基。但是由于地域的不同，其土体性质也不同，从而使得岩体的强度和风化程度以及水稳定性都不相同。因此，对大粒碎石路基的工程研究是极为迫切的事情。
一、国内研究概况
近些年来，许多的设计和监理单位以及施工单位经过实验研究及工程实践，对碎石路基的施工和检验等都进行了不同程度的研究，确实积累了一些的经验，取得了部分的成果。例如，在福泉高速公路、昌厦一级公路、京珠高速公路粤北段等公路建设项目中，都开展了专题研究，总结了一定的经验，对碎石路基填筑技术的发展起到了强大的推动作用。但是，尽管这些技术得到了完善和提升，在碎石路基施工方面存在的问题仍然是不可忽略的。下面针对我国碎石路基的施工质量检测方法做出一些研究探讨。
二、大粒径碎石路基施工质量检测方法研究
（一）灌水法
1、灌水法的基本原理
灌水法是指在摊铺层面或者碾压层挖试坑，紧贴着坑壁将柔软的塑料薄膜铺好以后，向坑内灌水。这样通过测量注入坑内的水来测试坑的体积，再用挖出来的填料质量与试坑的体积之比，求出其现场的密度。然后再采样测量填料的含水量，从而计算出填料的干密度。根据填料压实的前后密度变化来判定压实程度。同时，通过灌水挖坑我们还可以分析出铺层填料的组成情况，包括填料粒径破碎的程度、空隙率和粒径组成等。
2、灌水法试验注意事项
由于大粒径碎石路基和普通的填土路基不相同，在挖试坑的时候可能会使已经压实的路基松动，改变原来状态，因此试验的过程中应该注意以下几个问题：
2.1 试坑的直径和填料最大粒径的关系
从试验的检测精度及测定值的代表性考虑，很显然的发现，试坑的直径最好是大一些。但是，我们也需要考虑到其操作的可行性，去避免较大的开挖劳动力。有研究表明，试坑的直径在最大粒径的三倍以上比较好。比例太过大，工作量也会随着增大。因此，一般采用试坑的直径为最大粒径的两到三倍。
2.2 压实层表面和底面的平整程度以及坑壁的凹凸状况的评价
为了保证试坑的体积精确度，可以采取一些措施来评价压实层表面的平整度及试坑的坑壁凹凸情况：评价压实层表面的平整度，可以在试坑开挖完毕之后用精密水准仪测量坑沿的4个点（以试坑表面的圆心为中心垂直的点）的高程，看看是否在同一个水平面上；而评价试验、坑的坑壁凹凸情况，则大可采用目测法，看看坑壁上有没有突出的石块及较大的凹陷。
2.3 塑料薄膜的厚度
薄膜与试坑的坑壁接触的密切程度是会被塑料薄膜的厚度影响的，从而对试坑的体积测量结果产生较大的影响，此外当然也是跟坑壁的凹凸情况有关的。薄膜的厚度若过薄，在进行灌水时容易被坑壁上突出的石牙刺破，造成水流出，导致试坑的体积偏大；相反的，薄膜厚度若过厚，塑料薄膜与试坑的坑壁贴合度不好，就会存在空隙，从而导致试坑的体积偏小。现场的试验采用的是聚乙烯塑料薄膜，其厚度一般在0.2毫米左右效果较好。灌水法的优缺点
3、灌水法的主要缺点及优点
灌水法在进行现场检测时，其专用的检测设备较为稀缺，工作量较大，较为费工费时，其检测的精确度差，而且测试的点个数不宜过多，检测值代表性低。如果在施工的过程中填料的比重变化比较大，就很难用干密度作为其控制压实状态的指标。
尽管灌水法不宜作为碎石路基的常规检测方法，但是可以作为路基压实质量的抽检方法。这样就可以检测压实层现场的干密度及含水量，同时，还可以更进一步了解到填料的粒径组成，检查超大粒径及破碎现象，便于更好地控制下一步施工。
（二）施工工艺控制法
对施工工艺进行控制，主要为了保证施工方案在技术上的可行性及经济上的合理性，有利于提高工程的质量和节约造价。
1、填筑工艺控制
路基的填筑主要是控制填料的粒径、级配及摊铺工艺。
根据路基的施工规范，填料的最大粒径不得超过层厚的三分之二，这便决定了填料的粒径，在对最大粒径进行控制的同时也要合理地分配不同粒径的填料，使得整个摊铺层呈现优良级配状态，只有级配优良，压实后才能达到最佳效果。要避免填料细料过多、大粒径料过多、级配分布不均等现象。
2、压实工艺控制
压实工艺对整体的压实效果有着一定影响。根据规范要求，其压实机械必须按照一定的路线进行压实作业。严格地按照工艺要求进行压实，能够最大限度地减少压实工艺对路基的沉降造成影响。
3、施工机械控制
施工机械对路基的质量影响主要为压实机械。压实的过程中要低速进行、发动机要在额定的转速下作业、振动的频率要达到要求等，将保证压实作业的较高效率，以期能在较少的碾压遍数下能达到压实要求。
（三）弯沉检测法
弯沉是目前应用的最为广泛的路面结构状态评价指标之一。
1.、注意事项
1.1 路基表面的平整度
因为碎石路基填料的粒径较大，若摊铺整平的施工时处理不当，则会导致压实层表面的平整度较差或有较大的石块露出表面。
1.2 施加的荷载
根据试验数据表明，在相同的条件下，增加荷载的吨位后，弯沉值会增大，而试验的变异性减小。对碎石路基的弯沉试验可以选用5t试验荷载。 1.3 测值的取定
同一点的落锤重复作用一般为三次。由于位移传感器、承载板与路表面接触不密贴及不稳定，重锤的第一次落下测定的数据较为分散，不能够采用。一般是取用第二次及第三次的平均值作为测点的实测数据。
2、局限性
由于大粒径碎石路基的填料不均匀性，弯沉检测的结果代表性差，并且该检测费时费力，不宜大面积使用。
（四）层厚压缩率控制法
层厚压缩率控制法包括了沉降差和沉降率两个指标。沉降差即检测碾压最后一遍的前后高程差；沉降率即碾压完成之后，摊铺层的摊铺厚度与压缩值之间的比值百分数。
1、沉降差检测方法的局限性
大量的路基现场施工实践证明，沉降差检测的结果有较好的规律性，即随碾压的遍数增加，沉降差逐渐减少，并且由于测点能在压实层表面随机的布置，因此检测的结果能较好地反映出被检测路基的压实层整体情况。
2、压实稳定状态
现场试验的数据都是在一定的压实状态下获取的，为了能综合分析不同条件下试验的数据，需规定一种压实状态，这也是评定方法的提出前提条件之一。
2.1 压实稳定状态的概念
理论上极限状态只有一个，通常认为的是填料的是比重，而压实稳定状态不是唯一的，压实稳定状态的不唯一性是因为颗粒破碎。工程中没法达到压实的极限状态，碎石料的压实目的也不在于追求极限状态，而是通过最经济有效的压实，使得填料形成稳定结构，保证路基稳定性。
2.2 沉降差及沉降率和压实稳定状态之间的关系
从下列图可见：
①随碾压遍数的增加，累积沉降量与沉降率渐趋稳定值，压实层逐渐达到了稳定状态，也说明了沉降差与沉降率可反映这种压实稳定状态；
②尽管沉降的测量存在一些误差，但沉降差与沉降率的平均值和碾压遍数之间有良好的相关性，曲线较光滑；在给定压实能量的条件下，沉降量与沉降率随碾压遍数的增加渐趋于压实稳定状态；
③图中所示的稳定状态均是在一定压实能量下的稳定状态，若改变压实能量，其稳定状态可能会变化。
图2-1 碾压遍数与累积沉降量的关系（虚铺50cm）
图2-2 碾压遍数与沉降差的关系（虚铺50cm）
图2-3 碾压遍数与沉降率的关系（虚铺50cm）
2.3 层厚压缩率控制法的技术要求
大粒径碎石路基的施工质量沉降率检测方法的具体技术要求如下：
（1）测点的布设
碎石路基的沉降率测点布设频率为：每20cm进行一个断面的检测，每个断面可以布设5-10个测点。
（2）测量仪器要求
为了提高测点高程的读测精准度，建议施工的现场有条件的情况下应该采用精密的水准仪进行测量。
（3）层厚压缩率控制法控制值
沉降差控制以最后两次压实的沉降差值在2-3mm为宜。
三、结束语
为探讨大粒径碎石路基快速、合理、有效的施工质量检测方法，经研究分析了灌水法、施工工艺控制法和弯沉检测法及层厚压缩率控制法等各种的方法其优缺点。进行了现场试验，提出了基于沉降差及沉降率的双指标控制下层厚压缩率控制法，并且确定了层厚压缩率的控制法标准。
参考文献：
[1]冯文生，郑治.大粒径填料工程特性的试验和研究[J].公路交通技术，2004.2
[2]吴明友.路基压实参数及其工程意义[J].铁道建筑技术，2004，5.1-5
[3]张邰生，赵殿英，张君纬.公路路基土最佳含水量的数解法[J].路基工程，2006.3
摘要：鉴于我国缺乏对大粒径碎石路基的施工工艺及检测方法的系统研究情况下，本文主要针对大粒径碎石路基的施工质量检测方面进行了研究探讨。
关键词：大粒径碎石路基；施工质量；检测方法
引言：
我国高等级公路的建设不断向西部山区延伸，其路基的高填深挖以及隧道工程也越来越多，因此在施工的过程中，大粒径碎石会大量产生。为了保护环境和节约投资，大部分的碎石会被利用来填筑路基。但是由于地域的不同，其土体性质也不同，从而使得岩体的强度和风化程度以及水稳定性都不相同。因此，对大粒碎石路基的工程研究是极为迫切的事情。
一、国内研究概况
近些年来，许多的设计和监理单位以及施工单位经过实验研究及工程实践，对碎石路基的施工和检验等都进行了不同程度的研究，确实积累了一些的经验，取得了部分的成果。例如，在福泉高速公路、昌厦一级公路、京珠高速公路粤北段等公路建设项目中，都开展了专题研究，总结了一定的经验，对碎石路基填筑技术的发展起到了强大的推动作用。但是，尽管这些技术得到了完善和提升，在碎石路基施工方面存在的问题仍然是不可忽略的。下面针对我国碎石路基的施工质量检测方法做出一些研究探讨。
二、大粒径碎石路基施工质量检测方法研究
（一）灌水法
1、灌水法的基本原理
灌水法是指在摊铺层面或者碾压层挖试坑，紧贴着坑壁将柔软的塑料薄膜铺好以后，向坑内灌水。这样通过测量注入坑内的水来测试坑的体积，再用挖出来的填料质量与试坑的体积之比，求出其现场的密度。然后再采样测量填料的含水量，从而计算出填料的干密度。根据填料压实的前后密度变化来判定压实程度。同时，通过灌水挖坑我们还可以分析出铺层填料的组成情况，包括填料粒径破碎的程度、空隙率和粒径组成等。
2、灌水法试验注意事项
由于大粒径碎石路基和普通的填土路基不相同，在挖试坑的时候可能会使已经压实的路基松动，改变原来状态，因此试验的过程中应该注意以下几个问题：
2.1 试坑的直径和填料最大粒径的关系
从试验的检测精度及测定值的代表性考虑，很显然的发现，试坑的直径最好是大一些。但是，我们也需要考虑到其操作的可行性，去避免较大的开挖劳动力。有研究表明，试坑的直径在最大粒径的三倍以上比较好。比例太过大，工作量也会随着增大。因此，一般采用试坑的直径为最大粒径的两到三倍。
2.2 压实层表面和底面的平整程度以及坑壁的凹凸状况的评价
为了保证试坑的体积精确度，可以采取一些措施来评价压实层表面的平整度及试坑的坑壁凹凸情况：评价压实层表面的平整度，可以在试坑开挖完毕之后用精密水准仪测量坑沿的4个点（以试坑表面的圆心为中心垂直的点）的高程，看看是否在同一个水平面上；而评价试验、坑的坑壁凹凸情况，则大可采用目测法，看看坑壁上有没有突出的石块及较大的凹陷。
2.3 塑料薄膜的厚度
薄膜与试坑的坑壁接触的密切程度是会被塑料薄膜的厚度影响的，从而对试坑的体积测量结果产生较大的影响，此外当然也是跟坑壁的凹凸情况有关的。薄膜的厚度若过薄，在进行灌水时容易被坑壁上突出的石牙刺破，造成水流出，导致试坑的体积偏大；相反的，薄膜厚度若过厚，塑料薄膜与试坑的坑壁贴合度不好，就会存在空隙，从而导致试坑的体积偏小。现场的试验采用的是聚乙烯塑料薄膜，其厚度一般在0.2毫米左右效果较好。灌水法的优缺点
3、灌水法的主要缺点及优点
灌水法在进行现场检测时，其专用的检测设备较为稀缺，工作量较大，较为费工费时，其检测的精确度差，而且测试的点个数不宜过多，检测值代表性低。如果在施工的过程中填料的比重变化比较大，就很难用干密度作为其控制压实状态的指标。
尽管灌水法不宜作为碎石路基的常规检测方法，但是可以作为路基压实质量的抽检方法。这样就可以检测压实层现场的干密度及含水量，同时，还可以更进一步了解到填料的粒径组成，检查超大粒径及破碎现象，便于更好地控制下一步施工。
（二）施工工艺控制法
对施工工艺进行控制，主要为了保证施工方案在技术上的可行性及经济上的合理性，有利于提高工程的质量和节约造价。
1、填筑工艺控制
路基的填筑主要是控制填料的粒径、级配及摊铺工艺。
根据路基的施工规范，填料的最大粒径不得超过层厚的三分之二，这便决定了填料的粒径，在对最大粒径进行控制的同时也要合理地分配不同粒径的填料，使得整个摊铺层呈现优良级配状态，只有级配优良，压实后才能达到最佳效果。要避免填料细料过多、大粒径料过多、级配分布不均等现象。
2、压实工艺控制
压实工艺对整体的压实效果有着一定影响。根据规范要求，其压实机械必须按照一定的路线进行压实作业。严格地按照工艺要求进行压实，能够最大限度地减少压实工艺对路基的沉降造成影响。
3、施工机械控制
施工机械对路基的质量影响主要为压实机械。压实的过程中要低速进行、发动机要在额定的转速下作业、振动的频率要达到要求等，将保证压实作业的较高效率，以期能在较少的碾压遍数下能达到压实要求。
（三）弯沉检测法
弯沉是目前应用的最为广泛的路面结构状态评价指标之一。
1.、注意事项
1.1 路基表面的平整度
因为碎石路基填料的粒径较大，若摊铺整平的施工时处理不当，则会导致压实层表面的平整度较差或有较大的石块露出表面。
1.2 施加的荷载
根据试验数据表明，在相同的条件下，增加荷载的吨位后，弯沉值会增大，而试验的变异性减小。对碎石路基的弯沉试验可以选用5t试验荷载。 1.3 测值的取定
同一点的落锤重复作用一般为三次。由于位移传感器、承载板与路表面接触不密贴及不稳定，重锤的第一次落下测定的数据较为分散，不能够采用。一般是取用第二次及第三次的平均值作为测点的实测数据。
2、局限性
由于大粒径碎石路基的填料不均匀性，弯沉检测的结果代表性差，并且该检测费时费力，不宜大面积使用。
（四）层厚压缩率控制法
层厚压缩率控制法包括了沉降差和沉降率两个指标。沉降差即检测碾压最后一遍的前后高程差；沉降率即碾压完成之后，摊铺层的摊铺厚度与压缩值之间的比值百分数。
1、沉降差检测方法的局限性
大量的路基现场施工实践证明，沉降差检测的结果有较好的规律性，即随碾压的遍数增加，沉降差逐渐减少，并且由于测点能在压实层表面随机的布置，因此检测的结果能较好地反映出被检测路基的压实层整体情况。
2、压实稳定状态
现场试验的数据都是在一定的压实状态下获取的，为了能综合分析不同条件下试验的数据，需规定一种压实状态，这也是评定方法的提出前提条件之一。
2.1 压实稳定状态的概念
理论上极限状态只有一个，通常认为的是填料的是比重，而压实稳定状态不是唯一的，压实稳定状态的不唯一性是因为颗粒破碎。工程中没法达到压实的极限状态，碎石料的压实目的也不在于追求极限状态，而是通过最经济有效的压实，使得填料形成稳定结构，保证路基稳定性。
2.2 沉降差及沉降率和压实稳定状态之间的关系
从下列图可见：
①随碾压遍数的增加，累积沉降量与沉降率渐趋稳定值，压实层逐渐达到了稳定状态，也说明了沉降差与沉降率可反映这种压实稳定状态；
②尽管沉降的测量存在一些误差，但沉降差与沉降率的平均值和碾压遍数之间有良好的相关性，曲线较光滑；在给定压实能量的条件下，沉降量与沉降率随碾压遍数的增加渐趋于压实稳定状态；
③图中所示的稳定状态均是在一定压实能量下的稳定状态，若改变压实能量，其稳定状态可能会变化。
图2-1 碾压遍数与累积沉降量的关系（虚铺50cm）
图2-2 碾压遍数与沉降差的关系（虚铺50cm）
图2-3 碾压遍数与沉降率的关系（虚铺50cm）
2.3 层厚压缩率控制法的技术要求
大粒径碎石路基的施工质量沉降率检测方法的具体技术要求如下：
（1）测点的布设
碎石路基的沉降率测点布设频率为：每20cm进行一个断面的检测，每个断面可以布设5-10个测点。
（2）测量仪器要求
为了提高测点高程的读测精准度，建议施工的现场有条件的情况下应该采用精密的水准仪进行测量。
（3）层厚压缩率控制法控制值
沉降差控制以最后两次压实的沉降差值在2-3mm为宜。
三、结束语
为探讨大粒径碎石路基快速、合理、有效的施工质量检测方法，经研究分析了灌水法、施工工艺控制法和弯沉检测法及层厚压缩率控制法等各种的方法其优缺点。进行了现场试验，提出了基于沉降差及沉降率的双指标控制下层厚压缩率控制法，并且确定了层厚压缩率的控制法标准。
参考文献：
[1]冯文生，郑治.大粒径填料工程特性的试验和研究[J].公路交通技术，2004.2
[2]吴明友.路基压实参数及其工程意义[J].铁道建筑技术，2004，5.1-5
[3]张邰生，赵殿英，张君纬.公路路基土最佳含水量的数解法[J].路基工程，2006.3