席云云
北京铁城建设监理有限责任公司 山西省临汾市 041399
摘要：路基施工的工程质量最终以公路工程验收标准的八项指标来衡量，而这八项指标中压实度及弯沉值是路基施工质量的重点控制要素。对于填石路基的压实质量控制在工程界一直处于探讨研究之中，本文通过工程实例，对填石路基的质量控制从施工工艺及检测方法上进行总结，探讨保证填石路基质量并利于施工的办法千枚岩作为一种路基填料，则必须进行改良，目前我们常用改良方式主要有两种，一种是石灰岩改良，一种是水泥改良，本文主要是以水泥改良的方式来讲解其原理，为千枚岩的利用提供些参考。
关键词：试验段；千枚岩改良
前言
我们要了解千枚岩是什么，由什么样的地质构造，其实千枚岩就是区域变质浅变质带岩之一。由粘土岩或火山凝灰岩等变质而成。主要特征是能被剥成叶片状的薄片，表面呈显著的丝绢光泽。矿物成分以绢云母为主，多呈微粒状或片状；有时含有绿泥石、黑云母、石榴石或十字石等。常见的有绢云母千枚岩、绿泥石千枚岩等。它分布广泛，且可形成不同的地质时代。正因为其分布广泛，我们常会在工程建设中碰到，因此通过试验对千枚岩改良情况进行检测、分析，来确定最佳的改良方案。
【工程概况】
十（堰）天（水）高速公路，是国家西部大开发连接湖北、陕西、甘肃重要交通枢纽，起点自安康以西建民镇与包茂高速公路相接，终点为汉中上元观镇，与京昆高速公路相接，其中陕西境鄂陕界至安康公路1合同段处于多种地质构造体系的复合位置，断裂发育，褶皱强烈，地形条件复杂，K62+278～K63+756段路基工程就属于其中一段，路基填方18万方，填料为隧道 及边坡开挖后的弃渣，岩石属于千枚岩，强风化，变晶结构，较破碎。
一、试验检测的依据及技术标准、路基压实标准及压实度
1.路基压实标准及设计要求
填土路基以《公路土工试验规程》JTG E40-2007中重型击实试验法得到最大干容重为压实标准。压实度、填料最大粒径和CBR值除特殊要求外应满足下表要求。
路基压实度（重型）及最小强度
2、试验路段的目的和作用
2.1、用于填料千枚岩CBR＜5%，按照原千枚岩料添加3%水泥填筑，填筑高度1.5m后，检测相对应的试验检测指标值，确定最佳千枚岩填料改良方案。
3.2、进行千枚岩掺拌水泥填筑路基试验，目的是为了试验千枚岩路用的可行性，确定施工机械压实设备类型，及施工的松铺厚度、达到设计要求密实度的碾压遍数等，作为指导千枚岩填筑路基大规模施工作业和质量控制的依据。
二、试验段施工方法、工艺流程及试验步骤
1、施工方法
千枚岩填筑路基试验段采用水平分段分层填筑法施工。按照横断面全宽分成水平层次5层向上填筑。每填一层，完成试验作业内容经检测符合规定要求之后，再进行上层填筑试验，至填高1.5m后，进行整体现场检测压实度，沉降、位移、弯沉等试验指标。
填料采用挖掘机装车，自卸汽车运输至填料区，推土机摊铺整型、路拌机拌和。平地机整形精平，20T压路机静压及振动碾压，试验检测、资料整理上报。
2、施工工艺流程及检测方法
（1）、施工工艺流程
（2）、因本试验段地下水位丰富、右侧临河段，故对路基的原地面清表后换填50～80cm厚砂砾后，同时在靠山侧增设纵横向盲沟。
（3）、第一填筑层
第一填筑层松铺厚度30cm试验压实度93％、94％、96％
① 准备调整（平）层：检测调整层达到规定的要求，表面平整、坚实、具有规定的路拱或横坡。
②测量放样，布设控制点
在合格的调整层上按批复的导线点、水准点进行精确放样，按10～20m桩距进行中边桩恢复，并在路基坡脚外50cm 处设立施工标尺。用记号笔标出填筑层的松铺厚度和填筑高度。
按放出的中边桩进行检测点布设，主线每隔20m布设断面桩号，每断面5个点，用水准仪观测控制点高程，做好记录，同时做出摊铺厚度灰平，摊铺厚度灰平高于松铺厚度2㎝，并在调整层上用灰线撒出5.0×5.5M的方格网。
③挖土装车与运输
挖掘机操作人员在挖土时按所放路堑开挖线和样坡进行开挖，在装车的过程中，机控手尽量保持每挖斗土料的数量相同，每车装车斗数不变。
运输车辆型号尽量统一，保证每车所装土料基本相等，运输过程中注意行车安全，沿途不得抛撒。
④卸料
填料料运抵卸土现场后听从指挥人员调度，按每网格卸两车料。汽车运料立方体换算成松铺厚度立方体，换算系数暂定为1.3左右，待摊铺完成测量出松铺厚度后重新核实换算系数。
土料运抵摊铺现场后试验检测人员取样做土样含水量试验，根据大气温度和含水量大小确定摊铺起始时间。
卸料时起始位置横断方向间隔多卸几车土料，保证推土机摊铺过程中不缺料。
⑤摊铺、整平与预压
推土机摊铺时按摊铺厚度灰平（摊铺厚度灰平为松铺厚度+2㎝）从起点开始纵向摊铺，其作业顺序为从右侧到左侧（由低到高）纵向摊铺，避免横向作业，完成摊铺在整形过程后，因部分粒料粒径大于15cm，先用羊足碾碾压两遍，然后采用路拌机先路拌两遍，将超粒径打碎，其它无法打碎部分人工剔除，最后采用20T压路机按从右到左的作业顺序对摊铺填料层排压一遍，路基两侧多压两遍。
⑥、人工摊铺水泥
添加3%水泥改良段，根据实验室提供击实标2.05g/cm3，压实厚度23cm，改良添加水泥3%计算，每平方米需14.15Kg水泥，每袋水泥摊铺3.26m2，水泥按横向1m，纵向3.53m间距进行摆设后，采用人工倾倒摊铺方法，进行摊铺均匀。
⑦路拌机拌合
水泥摊铺后，采用路拌机整体进行拌合。拌合顺序从右侧到左侧（由低到高）纵向拌合，拌合速度＜4KM/h，横向接头重叠0.4～0.5M，纵向接头≥2m，直线进退。
⑧静压
采用20T振动压路机对检测过的填料层从内侧到外侧静压一遍，静压时速度＜4KM/h，横向接头重叠0.4～0.5M，纵向接头≥2m，直线进退。
⑨精平
在推土机整平、预压后及时恢复摊铺厚度灰平并变为松铺厚度灰平，采用平地机由内侧到外侧按灰平进行精平。
⑩松铺厚度测量
平地机精平后迅速恢复控制点，进行高程测量，并记录计算出松铺厚度。试验检测人员进行含水量测试，控制含水量在最佳含水量±2%范围内，否则，需进行洒水湿润或翻晒，洒水时由两台专业洒水车并排前进，保证水量均匀。
?20T自行式振动压路机碾压
采用20T振动压路机进行碾压。碾压的顺序是从边到中、曲线段从内侧（右侧）到外侧，纵向进退式进行，横向接头重叠 0.4～0.5M，纵向重叠1.0～1.5M。
碾压的速度是先慢后快（最大速度＜4km/h），振频（幅）由弱到强，路基两侧多压两遍。
20T 振动压路机碾压4遍后，进行压实度检测，检测点数18个，点位现场确定。然后继续增加碾压遍数5、6、7、8遍，分别测定其压实度，直至压实度分别达到93%、94%、96% 为止，并对应进行水准测量，记录并计算松铺系数。
若碾压8遍后仍达不到96% 的压实度要求，在下一填筑层施工时减小松铺厚度进行试验。
（4）第二填筑层
松铺厚度30，实层厚23，施工工艺步骤同第一填筑层，分别测试93%、94%、96%压实度完成的碾压遍数。
添加3%水泥改良段，根据实验室提供击实标2.05g/cm3，压实厚度23cm，改良添加水泥3%计算，每平方米需14.15Kg水泥，每袋水泥摊铺3.26m2，水泥按横向1m，纵向3.53m间距进行摆设后，采用人工倾倒摊铺方法，进行摊铺均匀。
（5）第三～五层
松铺厚度3㎝，施工工艺及步骤同第一填筑层，压实厚度为23，分别测试93%、94%、96%压实度完成的碾压遍数。
添加3%水泥改良段，根据实验室提供击实标2.05g/cm3，压实厚度23cm，改良添加水泥3%计算，每平方米需14.15Kg水泥，每袋水泥摊铺3.26m2，水泥按横向1m，纵向3.53m间距进行摆设后，采用人工倾倒摊铺方法，进行摊铺均匀。
（6）路床现场检测
试验段填筑结束后，按照交通部《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）及《公路工程质量检验评定标准》JTG F080/1-2004规定在三种千枚岩填料区路基上分别进行压实度、承载力、沉降、位移、弯沉试验，确定最佳千枚岩水泥改良填料，确定最佳填料厚度及机械碾压方案。整理试验资料进行上报，作为千枚岩填料的施工依据。
3、试验段施工步骤
3.1前期准备
a.首先按设计断面将中桩测设好，并按实际断面高程放出路基填筑边线，（路基填筑每侧加宽30cm），报监理工程师检查验收，并在边桩外设护桩，将边桩位置保护好。
b.将原地面30cm内的耕植土、种植物根系清除干净，并做好原地面临时排水设施，保障施工时场地内不积水。表层土清除完毕后报监理工程师验收。在基底检测时发现土质软弱，报业主、设计代表、监理工程师现场检测定性为软土地基，并在现场制定了换填方案：挖除换填50cm砂砾处置软基。
c.按制定的处理方案进行软基换填之原地面高程，换填土分层填筑，每层压实度达到93%以上，换填的后作为路基试验段基地压实层。
d.换填完毕后，沿路基左侧山坡坡脚修建纵向盲沟，横向每50米修建横向盲沟，回填整平后恢复路基中边桩并报监理工程师验收。
e.本次路基试验段的施工压实度检测均采用灌砂法，施工前对所使用的灌砂筒、标准砂均进行标定。
3.2路基施工
a、基底处理：
该段路基基底为软基换填，换填压实度不小于93%，换填层作为路基填筑基底。
b、路堤填筑
① 第一层
根据上述方法进行填料堆放、整平、及松铺前后的固定点高程。测出填料的平均含水量5.0%（原状土），6.1%（3%水泥改良段），平均松铺厚度30cm。
第一层碾压采用“2+2+3”组合方式进行碾压，即2遍静压、2遍弱振碾压、3遍强振碾压。碾压检测压实度为93%、94%、96%的碾压遍数，同时检测压实后利用固定点位置测出压实后顶面高程，计算出平均压实后厚度，计算平均松铺系数；具体数值如下：
④第四层
根据上述方法进行填料堆放、整平、及松铺前后的固定点高程。测出填料的平均含水量5.4%（原状土），6.5%（3%水泥改良段）、平均松铺厚度 30cm。
第四层碾压采用“1+2+3+1”组合方式进行碾压，即一遍静压、两遍弱振碾压、三遍强振碾压、一遍弱振。碾压检测3%水泥改良区、原状土填方区压实度；压实后利用固定点位置测出压实后顶面高程，计算出平均压实后厚度，平均松铺系数；具体数值如下：
五 填石路基压实质量检测方法的探讨
公路路基要求有一定的密实度，尤其对高速公路要求更为严格，填石路基直接使用压实度的办法来对待碾压后应该达到的密度是办不到的，因为目前石方不能通过室内试验方法求得其最大干密度。直接使用密度表示只能在同一类岩石填料比较，通过压实前后的不同密度值来反映压实效果。但由于岩石的视比重不同，所得到的密度也不相同，所以要将各类岩石的压密程度用同一尺度进行比较，采用孔隙率或固体体积率表示是合理的，因为不管什么样的岩石，受压后其孔隙率均减小，孔隙率降低越多固体体积率越大，碾压夯实的效果越好，但就此也没有一个规范执行标准。
在《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）4.2.3条文中对填石方路基压实质量描述为在试验路修筑时采用孔隙率指标进行检验，确定相应的施工工艺参数与压实沉降差作为路堤施工时的压实质量检测控制指标，每一压实层的质量检测要求应以快速、方便为主，即沉降差与工艺参数相结合的双控检测方法；在《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80-2004）4.3.1条文描述为采用震动压路机分层碾压，压至填筑层顶面石块稳定，20吨以上压路机振压两遍无明显标高差异；在条文说明4.3.2中推荐有些地方实际上已采取标高差控制为不大于2mm或5mm。
对于规范中的这些标准，定性较为明确，定量标准较为模糊，实际操作伸缩性大，规定沉降差为2mm或5mm，对于不同的岩质及石块均匀性的差异，这种规定没有代表性和普遍指导意义。另外大家都知道，水准测量中毫米位数属于估读数值，不同的仪器误差及人为读数误差，对于2mm来说很难掌握，不能从数值上反映一个标准的权威性；再加上沉降观测后视垫板尺寸又无规定，选择检测点位置及垫板尺寸大小对沉降差观测结果影响较大，有时会出现沉降差为负值的现象。
经过实际施工分析总结，填石路基压实质量控制应该以试验段为基础，以孔隙率指标为基准，确定科学合理、符合实际的施工工艺参数，碾压前保证碾压面平整，碾压机具功率满足实际要求，在碾压路基表面无明显轮迹且碾压遍数达到标准时进行沉降差辅助检测，而不宜将沉降差数值是否符合规范标准作为最终的衡量标准。
4 中高填方石质路基自然沉降对弯沉的影响
路基压实的最终目的是保证路基的整体强度---回弹模量或弯沉值应达到铺筑路面垫层或底基层的要求。
4.1弯沉检测设备及仪器要求
弯沉检测设备由贝克曼梁、百分表、表架及检测车辆组成，弯沉检测用的标准车辆是很重要的，我国一直规定用解放牌CA-10B型及黄河牌JN-150型作为两个荷载等级的标准车，但是随着汽车工业的发展，这两种型号的车辆已相当落后，目前，这两种型号车辆已不再生产，渐趋灭绝，显然已不能作为标准车型，为此，《公路路基路面现场测试规程》（JTJ059-95）中规定了车辆的轴重、轮压、气压等主要参数（见表二），凡符合这些参数的车型皆可使用。
表二 测定弯沉用的标准车参数
轮隙宽度应满足能自由插入弯沉仪测头的测试要求
4.2填石路基自然沉降对弯沉的影响
路基弯沉检测影响路基填层厚度范围约3~5m，本工程按照设计要求，在路基填筑进入路床范围前进行一次弯沉检测验收，验收标准为124（1/100mm），第一次弯沉检测超过验收标准，经过分析，对此段路基放置预留自然沉降期，沉降后再次进行检测，经过一个半月的沉降期后检测，弯沉值符合要求，具体数据见表三。
4.3填石路基自然沉降对弯沉影响原因分析
填石路基按分层压实法施工，使用振动压路机压实到规范要求的密实度，使用常规非大吨位的振动压路机仍有一定幅度的工后沉降率。交通部公路科学研究所对全国已建成高速公路的填石路基调查，通过室内及现场沉降量试验观测，仍有0.4%左右的工后沉降率，对于填料存在大于1/2~2/3层厚的石块且级配不好的填石路堤，容易发生差异沉降变形甚至发生裂缝，提出填石路堤采用50吨以上振动压路机或冲击压实机碾压以提高填石路基的压实度，减小工后沉降，提高路堤整体强度。由于本工程路基K62+278～K62+580施工段弯沉检测时填筑厚度为5.2m，两次检测结果就是由工后沉降引起，实际沉降量观测见表四。
表四 工后沉降测量记录
注：平均沉降量为16mm，沉降率为0.3%。
4.4对中填高（小于10米填高路基）石方路基保证弯沉合格的施工建议
严格填石路基试验段工作，确定符合实际且科学合理的施工工艺参数，确保分层填筑的压实质量，如果工期允许，一定要合理组织施工，为路基工后沉降留足沉降期限，而不必为中间检测结果担忧；工期紧张时，采用大吨位压实机具进行碾压，在填筑过程中，对超大粒径的石块一定要拣除，保证路基压实质量。
六、结语
因千枚岩自身特性，碾压后产生大量粉末，由泥质、粉砂岩或中酸性的凝灰岩经低级变质作用形成，开挖颗粒大小不均，雨水侵泡化泥，添加水泥后进行无侧限强度时成试件困难。加上路基填筑的连续性，建议此项指标可不作为过程控制，但可作为后期评定参考，另外因路拌机本身局限性，虚铺厚度不宜大于30cm。同时千枚岩泡水后极易泥化，路用性能差，施工时、施工后及时做好防排水措施，要从实际出发，认真确定施工工艺参数，根据实际情况变化对应选择压实机具，采取科学合理的技术措施，切不可死搬规范标准，总之，只要保证路基分层压实质量，工后沉降期限满足整体强度要求，路基工程质量就能得到保证。
作者简介：
席云云，女，1988年11月27日，学历：本科，研究方向：施工监理，现任职称：助理工程师。
论文作者:席云云
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/16
标签：路基论文; 压实论文; 厚度论文; 填料论文; 水泥论文; 压路机论文; 纵向论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;