论文部分内容阅读
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
由新疆北新路桥建设股份有限公司承建的陕西小河至安康段高速公路路基第19合同段，沿线路基填筑材料基本属于无粘性砾石土。由于该砾石土，一是5~40mm含石率大部分占＜40mm颗粒总质量的40~65%之间；二是＞40mm含石率又占含＞40mm颗粒总质量的10%左右；三是砾石土中夹杂少量粘土团粒或腐殖土；四是加之气候条件恶劣雨水多，给振动压实和压实度检测造成一定难度。为保证公路工程路基填筑砾石土的压实质量，本文重点提出灌砂、轻型触探及K30平板荷载等综合检测方法，控制路基压实度的可行性。
施工工艺
冲击压路机压实施工及压实工艺（应用于下路堤底部及补强地段）
冲击压实厚度 80~100cm（按90cm控制）
冲压压路机运行速度 10~12km/h（即170~200m/min）。
冲压遍数 20遍（1遍——指错 1个轮宽压1个来回为1遍，即错位法；当冲压未达到碾压遍数而造成路面凹凸不平或运行速度缓慢时，应重新推平后振动压路机上路增加弱振或强振1~2遍，然后再冲压至要求的遍数）
冲击方向每5遍一换方向。
冲击压路机距路肩不小于 1m，距构筑物不小于5m。
填砾石土含水率应低于最优含水率约两个百分点。
压实工艺流程：上料——推平——细平——静压1遍——强振1遍——冲压20遍——弱振1遍——静压收光1遍
振动压路机施工及压实工艺
振动压路机压实厚度 30~45cm（按40cm控制）
振动压路机运行速度 2~4km/h（即40~70m/min）。
振动压路机纵横接头必须重叠，即横向重叠40~50cm，纵向重叠1.0~1.5m
填砾石土含水率应控制在最优含水率正负两个百分点内。
压实工艺流程： 上料——推平——静压1遍——弱振1遍——强振2遍（路床部位增加1~2遍）——弱振1遍——静压收光1遍
主要施工机械
推平机械——山推160推土机
细平机械——山推180平地机
静、弱、强振机械——山推220振动压路机
冲压机械——宇通重工6830冲击压路机（30kJ)
综合压实度检测方法名称、检验频次与过程控制内容
本合同段压实度综合检测方法，采用的有沉降观察法、轻型触探法、K30平板荷载法（简称K30法）、灌砂法及空隙率法。检验频次及要求：沉降观测法观测点设置，每层、每纵向40m、横向25m/5点（距左右路肩2m，等距网格布点），沉降量取平均值；其它灌砂、轻型触探、 K30等方法，每幅、每层、每纵向100m/6处（等距布点，中线两处，距左右路肩2m各两处）；振动压路机每压实1遍、冲击压路机每压实5遍（前为10遍）检测1次。
2、过程控制的主要内容：填筑材料质量，包括土质、粘土团粒、草根、腐殖土、超尺寸石料（路床部位）等；含水量；填筑厚度；压实遍数；轮痕迹高度；压实度检测。
修正系数法压实度的控制
对于砾石土材料填筑路基，标准干密度采用表面振动仪压实法。施工现场如遇填料含石率＞50%时，应按对应于不同含石率的修正系数（a）分别求出＜5mm颗粒标准干密度、＜40mm颗粒标准干密度及含＞40mm颗粒标准干密度。详细论述见“浅议采用表面振动仪与重型击实仪试验确定砾石土的标准干密度”一文），并以此标准干密度控制施工现场路基的压实度。本节重点介绍在施工现场采用＜5mm颗粒标准干密度与对应于不同含石率的修正系数（以下简称＜5mm干密度修正系数法），以及控制现场压实度的方法和步骤。
1、＜5mm干密度修正系数法压实度的控制
① 室内提供采用表面振动仪压实法得出的＜5mm颗粒标准干密度和对应于不同含石率的修正系数表，5~40mm石子和＞40mm石子的毛体积密度。
② 从试坑内挖出的试样中，含超粒径石子越多其计算出的干密度误差就越大，为尽量消除这部分影响，应在试样称量、过筛后将＞40mm石子，以不阻挡标准砂顺利灌入坑内的前提下分散置于坑底面，再进行灌砂试验，如果＞40mm石子含量较多，应将回坑剩余石子按规定进行校正。
③ 按加权平均含水率计算试坑试样含＞40mm颗粒干密度，＞40mm石子（回坑剩余）和5~40mm石子含石率（准确至1%）。
所谓加权平均含水率，即先按规程要求分别称取＜5mm、5~40mm及＞40mm颗粒的质量测试含水率，然后将含水率乘以其所占试样总质量的百分比再求和，其结果即为加权平均含水率。
④ 用含＞40mm颗粒干密度、＞40mm石子（回坑剩余）含石率及＞40mm石子的毛体积密度，按式（1）计算校正后的＜40mm颗粒干密度。
ρd1= ρd2×βb2×（1-P2）
βb2-ρd2×P2
依据校正后的＜40mm颗粒干密度、5~40mm石子含石率和毛体积密度、对应于不同含石率的修正系数表，按式（2）折算＜5mm颗粒干密度。
ρd= （ρd1+a）×βb1 ×（1-P1）
βb1-（ρd1+a）×P1
按折算后＜5mm颗粒干密度与室内提供＜5mm颗粒标准密度，计算压实度。
上两式中：ρd——＜5mm颗粒干密度；ρd1——＜40mm颗粒干密度；ρd2——含＞40mm颗粒干密度；βb1——5~40mm石子毛体积密度；βb2——＞40mm石子毛体积密度；P1——5~40mm含石率；P2——＞40mm含石率；a——对应于不同含石率的修正系数。
2、 其它修正系数法压实度的控制
除＜5mm干密度修正系数法外，还有＜40mm、含＞40mm干密度修正系数法控制灌砂法的压实度。
当采用＜40mm或含＞40mm干密度修正系数法控制现场压实度，标准干密度是随5~40mm和＞40mm石子含石率而变化的，其方法步骤基本与＜5mm干密度修正系数法相同，所不同的是须先用现场实际测试的5~40mm含石率，在室内给出的不同含石率修正系数表中，查找或采用插入求出＜40mm颗粒标准干密度。
当采用含＞40mm干密度修正系数法控制现场压实度时，对现场实测的＞40mm石子含石率，还须按式（3）校正含＞40mm后的标准干密度。
ρd2= 1
1-P2 + P2
ρd1 βb2
当采用＜40mm干密度修正系数法控制现场压实度时，应对＞40mm石子（回坑剩余）含石率，按上式（1）计算校正后的＜40mm颗粒干密度。
为不赘言，上述＜40mm干密度修正系数法的方法步骤结果用列表1加以说明；采用三种干密度修正系数法现场压实度控制结果用列表2加以说明。
＜5mm干密度修正系数法的结果比较 表1
三种干密度修正系数法现场压实度控制结果比较 表2
附注 上表采用实测压实干密度、5~40mm和＞40mm石子含石率数据均相同。
表1说明采用＜5mm干密度修正系数法控制现场压实度，应具备七个条件和两个公式，其中室内四个现场三个；同时说明现场检测干密度千变万化，标准干密度始终只有一个，即＜5mm顆粒标准干密度。表2说明含石率越多对干密度影响越大；＜5mm干密度修正系数法压实度控制结果，小于其它两种方法的控制结果，对普遍存在着的超密或假密现象能有效控制。
轻型触探法与K30法压实度的控制
在公路工程使用砾石土填筑路基的压实质量控制中，本合同段借鉴了铁路工程检测方法，即TB10018—2003《动力触探技术规定》和TB 10102—2004《K30平板载荷试验》的规定，通过两法应用并经灌砂及挖开填料检测，所测地基承载力和地基系数，能反映路基压实的密实状况。
轻型触探法，将轻型触探仪置于所需测试土层的顶面，然后对该土层连续进行触探，当遇土层密实坚硬，贯入15㎝所需锤击数超过50击，作业即可停止。检测贯入入土深度时，钻头部分及前贯入15cm土深不计击数，计后贯入土深15cm的击数（振动压路机压实时)，或计后两个贯入土深15cm的击数（冲击压路机压实时）。从灌砂干密度及挖开填料与锤击数比对，当锤击数≥50击，说明路基碾压密实，路基内部无异常现象；当锤击数＜50击，说明路基碾压不密实，或路基面上行走疲软，或内部有粘土团粒或腐殖土存在。
K30平板荷载法，振动压路机每压实1遍或冲压压路机每压实5遍且两小时后，检测地基系数。试验方法是：①将K30仪器安装在平整的路基面上，当路基面不平时，则撒2~3mm干燥砂；②仪器安装好后即预先加0.04Mpa荷载，稳压1min钟，卸载读取百分表读数为零；③以0.04Mpa增量逐级加荷，每加一级荷载稳压1min钟，至总沉降量超过1.25mm，或荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或达到地基的屈服点，试验即可终止；④地基系数为荷载强度与1.25mm总沉降量的比值。通过与上述方法比对得出，当地基系数＜1.0，说明路基碾压密实，当地基系数≥1.0，一般说明下路堤压实度达不到93%的规定值。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
由新疆北新路桥建设股份有限公司承建的陕西小河至安康段高速公路路基第19合同段，沿线路基填筑材料基本属于无粘性砾石土。由于该砾石土，一是5~40mm含石率大部分占＜40mm颗粒总质量的40~65%之间；二是＞40mm含石率又占含＞40mm颗粒总质量的10%左右；三是砾石土中夹杂少量粘土团粒或腐殖土；四是加之气候条件恶劣雨水多，给振动压实和压实度检测造成一定难度。为保证公路工程路基填筑砾石土的压实质量，本文重点提出灌砂、轻型触探及K30平板荷载等综合检测方法，控制路基压实度的可行性。
施工工艺
冲击压路机压实施工及压实工艺（应用于下路堤底部及补强地段）
冲击压实厚度 80~100cm（按90cm控制）
冲压压路机运行速度 10~12km/h（即170~200m/min）。
冲压遍数 20遍（1遍——指错 1个轮宽压1个来回为1遍，即错位法；当冲压未达到碾压遍数而造成路面凹凸不平或运行速度缓慢时，应重新推平后振动压路机上路增加弱振或强振1~2遍，然后再冲压至要求的遍数）
冲击方向每5遍一换方向。
冲击压路机距路肩不小于 1m，距构筑物不小于5m。
填砾石土含水率应低于最优含水率约两个百分点。
压实工艺流程：上料——推平——细平——静压1遍——强振1遍——冲压20遍——弱振1遍——静压收光1遍
振动压路机施工及压实工艺
振动压路机压实厚度 30~45cm（按40cm控制）
振动压路机运行速度 2~4km/h（即40~70m/min）。
振动压路机纵横接头必须重叠，即横向重叠40~50cm，纵向重叠1.0~1.5m
填砾石土含水率应控制在最优含水率正负两个百分点内。
压实工艺流程： 上料——推平——静压1遍——弱振1遍——强振2遍（路床部位增加1~2遍）——弱振1遍——静压收光1遍
主要施工机械
推平机械——山推160推土机
细平机械——山推180平地机
静、弱、强振机械——山推220振动压路机
冲压机械——宇通重工6830冲击压路机（30kJ)
综合压实度检测方法名称、检验频次与过程控制内容
本合同段压实度综合检测方法，采用的有沉降观察法、轻型触探法、K30平板荷载法（简称K30法）、灌砂法及空隙率法。检验频次及要求：沉降观测法观测点设置，每层、每纵向40m、横向25m/5点（距左右路肩2m，等距网格布点），沉降量取平均值；其它灌砂、轻型触探、 K30等方法，每幅、每层、每纵向100m/6处（等距布点，中线两处，距左右路肩2m各两处）；振动压路机每压实1遍、冲击压路机每压实5遍（前为10遍）检测1次。
2、过程控制的主要内容：填筑材料质量，包括土质、粘土团粒、草根、腐殖土、超尺寸石料（路床部位）等；含水量；填筑厚度；压实遍数；轮痕迹高度；压实度检测。
修正系数法压实度的控制
对于砾石土材料填筑路基，标准干密度采用表面振动仪压实法。施工现场如遇填料含石率＞50%时，应按对应于不同含石率的修正系数（a）分别求出＜5mm颗粒标准干密度、＜40mm颗粒标准干密度及含＞40mm颗粒标准干密度。详细论述见“浅议采用表面振动仪与重型击实仪试验确定砾石土的标准干密度”一文），并以此标准干密度控制施工现场路基的压实度。本节重点介绍在施工现场采用＜5mm颗粒标准干密度与对应于不同含石率的修正系数（以下简称＜5mm干密度修正系数法），以及控制现场压实度的方法和步骤。
1、＜5mm干密度修正系数法压实度的控制
① 室内提供采用表面振动仪压实法得出的＜5mm颗粒标准干密度和对应于不同含石率的修正系数表，5~40mm石子和＞40mm石子的毛体积密度。
② 从试坑内挖出的试样中，含超粒径石子越多其计算出的干密度误差就越大，为尽量消除这部分影响，应在试样称量、过筛后将＞40mm石子，以不阻挡标准砂顺利灌入坑内的前提下分散置于坑底面，再进行灌砂试验，如果＞40mm石子含量较多，应将回坑剩余石子按规定进行校正。
③ 按加权平均含水率计算试坑试样含＞40mm颗粒干密度，＞40mm石子（回坑剩余）和5~40mm石子含石率（准确至1%）。
所谓加权平均含水率，即先按规程要求分别称取＜5mm、5~40mm及＞40mm颗粒的质量测试含水率，然后将含水率乘以其所占试样总质量的百分比再求和，其结果即为加权平均含水率。
④ 用含＞40mm颗粒干密度、＞40mm石子（回坑剩余）含石率及＞40mm石子的毛体积密度，按式（1）计算校正后的＜40mm颗粒干密度。
ρd1= ρd2×βb2×（1-P2）
βb2-ρd2×P2
依据校正后的＜40mm颗粒干密度、5~40mm石子含石率和毛体积密度、对应于不同含石率的修正系数表，按式（2）折算＜5mm颗粒干密度。
ρd= （ρd1+a）×βb1 ×（1-P1）
βb1-（ρd1+a）×P1
按折算后＜5mm颗粒干密度与室内提供＜5mm颗粒标准密度，计算压实度。
上两式中：ρd——＜5mm颗粒干密度；ρd1——＜40mm颗粒干密度；ρd2——含＞40mm颗粒干密度；βb1——5~40mm石子毛体积密度；βb2——＞40mm石子毛体积密度；P1——5~40mm含石率；P2——＞40mm含石率；a——对应于不同含石率的修正系数。
2、 其它修正系数法压实度的控制
除＜5mm干密度修正系数法外，还有＜40mm、含＞40mm干密度修正系数法控制灌砂法的压实度。
当采用＜40mm或含＞40mm干密度修正系数法控制现场压实度，标准干密度是随5~40mm和＞40mm石子含石率而变化的，其方法步骤基本与＜5mm干密度修正系数法相同，所不同的是须先用现场实际测试的5~40mm含石率，在室内给出的不同含石率修正系数表中，查找或采用插入求出＜40mm颗粒标准干密度。
当采用含＞40mm干密度修正系数法控制现场压实度时，对现场实测的＞40mm石子含石率，还须按式（3）校正含＞40mm后的标准干密度。
ρd2= 1
1-P2 + P2
ρd1 βb2
当采用＜40mm干密度修正系数法控制现场压实度时，应对＞40mm石子（回坑剩余）含石率，按上式（1）计算校正后的＜40mm颗粒干密度。
为不赘言，上述＜40mm干密度修正系数法的方法步骤结果用列表1加以说明；采用三种干密度修正系数法现场压实度控制结果用列表2加以说明。
＜5mm干密度修正系数法的结果比较 表1
三种干密度修正系数法现场压实度控制结果比较 表2
附注 上表采用实测压实干密度、5~40mm和＞40mm石子含石率数据均相同。
表1说明采用＜5mm干密度修正系数法控制现场压实度，应具备七个条件和两个公式，其中室内四个现场三个；同时说明现场检测干密度千变万化，标准干密度始终只有一个，即＜5mm顆粒标准干密度。表2说明含石率越多对干密度影响越大；＜5mm干密度修正系数法压实度控制结果，小于其它两种方法的控制结果，对普遍存在着的超密或假密现象能有效控制。
轻型触探法与K30法压实度的控制
在公路工程使用砾石土填筑路基的压实质量控制中，本合同段借鉴了铁路工程检测方法，即TB10018—2003《动力触探技术规定》和TB 10102—2004《K30平板载荷试验》的规定，通过两法应用并经灌砂及挖开填料检测，所测地基承载力和地基系数，能反映路基压实的密实状况。
轻型触探法，将轻型触探仪置于所需测试土层的顶面，然后对该土层连续进行触探，当遇土层密实坚硬，贯入15㎝所需锤击数超过50击，作业即可停止。检测贯入入土深度时，钻头部分及前贯入15cm土深不计击数，计后贯入土深15cm的击数（振动压路机压实时)，或计后两个贯入土深15cm的击数（冲击压路机压实时）。从灌砂干密度及挖开填料与锤击数比对，当锤击数≥50击，说明路基碾压密实，路基内部无异常现象；当锤击数＜50击，说明路基碾压不密实，或路基面上行走疲软，或内部有粘土团粒或腐殖土存在。
K30平板荷载法，振动压路机每压实1遍或冲压压路机每压实5遍且两小时后，检测地基系数。试验方法是：①将K30仪器安装在平整的路基面上，当路基面不平时，则撒2~3mm干燥砂；②仪器安装好后即预先加0.04Mpa荷载，稳压1min钟，卸载读取百分表读数为零；③以0.04Mpa增量逐级加荷，每加一级荷载稳压1min钟，至总沉降量超过1.25mm，或荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或达到地基的屈服点，试验即可终止；④地基系数为荷载强度与1.25mm总沉降量的比值。通过与上述方法比对得出，当地基系数＜1.0，说明路基碾压密实，当地基系数≥1.0，一般说明下路堤压实度达不到93%的规定值。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。