高速公路路基施工技術與路基壓實質量控制措施

鄭如巖

(山東省濱州公路工程有限公司，山東 濱州 256612)

0 引 言

高速公路路基的處理的好壞直接影響行車速度和行車舒適性，由于地質情況較為復雜，近些年來特殊地基的路基處理成為熱門研究課題，尤其在沿河、沿湖路段軟基處理是較為復雜的過程，而且路基段落多數都在沉降較大的問題，本文基于路基的施工方法對路基質量控制進行研究。

1 高速公路路基施工技術

1.1 路基沉降不均勻分析

(1)土性質分析

我國公路建設中最常用的是土體的填筑，土的性質和路基的填筑質量有很大關系。土與水之間的關系，含水量的不同土體呈固態狀、液態狀，常用的兩者之間的臨界含水率稱為液限和塑限，因而土質路基的填筑質量受水作用的影響較為重要。路基含水率在路基施工填筑中是重要的控制因素。自然界常見的土主要是由三部分組成，氣體、固體(土顆粒)、液體(水)也稱為土的三相，在受力后改變了這三相在土體中所占的體積比例，土體積減小。常見土體破壞形式主要是剪切破壞、凍融破壞、遇水液化破壞。

(2)土的壓實性質

高速公路的路基填筑中主要是利用土體的承載力來承受車輛荷載及公路自重的，提高土體的承載力需要改善土的工程性質，公路建設中常常通過控制土的最佳含水率在壓路機等壓實機械或設備的作用下使土體達到最密實狀態。這一作用原理利用的是土體物理性質擠密土體，這樣可以改變土顆粒排列密實性，增加分子間的吸引力和相互摩擦力以達到承壓作用。

1.2 橋頭跳車處理

橋頭和路基相連接，由于橋梁承重主要是樁體，沉降變化非常小，路基段土體的沉降相對較大，經過一段時間通車后，這種沉降差使得車輛行駛速度較快時有跳車，行車舒適感差，影響行車安全性。這不僅不能很好的發揮道路運輸能力，降低道路運輸能力，增加了車輛對路和橋的沖擊，降低了橋頭位置道路的使用壽命。根據大量橋頭跳車數據總結出行車速度受臺階高度的影響，以下列回歸方程表示臺階高度與速度的關系

v=1.845 1h1.12

(1)

式中：v為速度降低值，km/h；h為臺階高，cm。

由上述關系得出橋頭沉降差1.5 cm及以下時對速度無明顯影響，沉降差在1.5～3.5 cm之間時產生一定不舒適感；沉降差在3.5～5 cm時行車速度明顯降低而且有明顯的顛簸感覺；沉降差大于5 cm后車速強制降低，方向把控較為困難，嚴重影響行車安全性。

1.3 路基填挖交界處理

(1)填挖交界基本原理

在高速公路路基工程中多數情況下路基填挖交都必然涉及到的問題，填挖交界分為縱向和橫向，如果直接進行填筑路基很難形成一個整體，容易沿搭接面滑移，因此在施工過程中需要對該截面進行處理。填挖交界沉降原理與橋頭相類似，都是由于連接兩路段不均勻沉降引起的，挖方路段屬于原始地面沉降已經穩定，新填筑路段屬于新土沉降還沒有穩定，因此填挖交界易向路堤側進行壓縮移動，路基間由于這種滑動作用在路堤段產生橫向裂縫。

高速公路承受交通量和結構自重荷載較大，填挖交界處又相對沉降不均勻薄弱處，在路基設計過程中常對填挖交界進行挖臺階過度，以增加接觸面積減小滑移可能，同時鋪設土工格柵，防止產生橫向裂縫。

(2)填挖交界沉降分析

規范的地基計算方法采用平均附加應力(是在路基某深度產生的應力總和和所計算受力深度的比值)，假設土的壓縮模量在各個土層相等，那么深度在土的壓縮量采用規范計算如式(2)

(2)

路基基底的附加應力為P0，基底計算土層壓縮模量為Esi，ΔAi為相鄰土體應力變化值，基底與連續兩個土層的距離分別為Zi、Zi-1，計算點至兩個連續土層的附加應力系數的平均值αi、αi-1。

(3)填挖交界路基沉降差異計算分析

在公路交通荷載與公路結構自重共同作用下挖方沉降為S挖，填方段路基的沉降量為S填，通過簡化計算挖方段沉降，根據規范計算S挖總=mSc(m為經驗總結系數，受荷載大小、地質條件、荷載加載速度等有關，常用的為1.1～1.7取值。Sc是固結沉降值。)。填方路基的沉降總量S填總=S1+S2(S1表示地基沉降量，S2表示填方沉降量)。

(3)

1.4 高填方路基處理

高速公路由于設計等級較高，因而一般路基段為行車安全性等因素做考慮，要求的路基填筑高度較高，施工過程中高填方路段如果強度沉降量控制不好很容易產生病害。在高填方路基施工中對路基填料和排水要求較為嚴格，需要編制專項施工技術填筑方案。通常采用粒料類材料填筑比較好，每層的填筑厚度不宜超過30 cm，分層壓實并嚴格控制壓實質量，得壓實合格后再進行上一層填筑。

高速公路松鋪厚度宜為30 cm以內，根據以往經驗松浦厚度超過30 cm壓實度合格不宜保證，也不經濟，施工采用履帶式推土機械進行填方推土，隨后用壓路機進行壓實，填筑和壓實間隔時間不宜過長，防止雨水滲入路基。在填筑過程中應設置路拱保證排水暢通，壓路機碾壓需要嚴格控制碾壓控制速度和輪跡重復碾壓寬度，碾壓速度控制在2.5～4.5 km/h范圍內，碾壓縱向輪跡重復宜為40～50 cm，遵循先邊部后中間的壓實順序，連續碾壓的施工原則。

1.5 軟基路基處理

軟土路基主要是以飽水軟弱黏性土為主，常見的軟土路基不宜壓實，不能夠用作路基承壓層。軟土路基常用的處理方法換填軟土、軟土摻料拌和加固、排水固結、加固復合地基處理等方法。軟基路段施工中常通過減小路基重量以減小對地基的荷載作用，常采用的是輕質土路基。

在公路中壓縮量比較大、含水率較高、而且多數都含有有機質常定義為軟土路基段落。淤泥土和淤泥質土是常見的軟土路基類型，軟土可塑性修筑的填方容易失穩，而且沉降較為緩慢是一個長期過程，有的甚至十多年沉降都不能達到穩定。

在高速公路軟土地段地基承載力方面主要包括：軟土地基的加固處置施工、路基填方施工。軟基由于承載力不夠，不能夠直接進行路基填筑，需要地基有足夠的承載力才能夠進行路基施工。軟土施工處理需要根據軟土的物理化學性質以及軟土層深度制定相應的處理方案，在施工中軟基承載力和保持路基穩定性的方法包括拋石擠淤法、離子置換法、反壓護道法、置換軟土法、排水引流法、預加載等路基處理方法。

2 路基沉降控制分析

2.1 路基壓實控制

路基壓實度是主要控制路基填筑強度的重要指標，但是對于路基施工填筑壓實沒有統一規范規定，因為各地區的土質不一樣，因此許多實際控制中需要根據所取填料的材料性質有關系，需要根據實際情況進行施工前的試驗段填筑，通過試驗段的填筑確定路基的松鋪厚度、路基最佳含水率、攤鋪機械選擇、壓實機械的選擇等施工過程中的重要參數。施工中需要根據實際情況做具體調整，在路基填筑過程中嚴格控制壓實度并對特殊路基處理進行實施監控，以保證及時反饋路基填筑質量，做好路基沉降記錄，以便更好預測路基工后沉降量。

2.2 路基分層壓實質量

(1)填料路基壓實遍數

路基壓實度重要的影響因素就是碾壓遍數。路基壓實厚度是需要根據現場實際路基填料及填筑厚度確定最經濟的壓實遍數，既要保證路基壓實質量也要保證施工經濟性。因此，路基壓實遍數既要考慮經濟原因也要考慮路基質量，根據試驗段確定壓實遍數是方案的經濟合理的有力保障。

(2)填料壓實度保證

根據現場實際填料確定填料最大干密度，將實際壓實密度和最大密度進行比較，比值稱作壓實度。路基壓實度是重要的壓實控制指標，壓實度控制需要準確的試驗最大干密度。

(3)路基沉降控制

3 實例分析

某高速公路地處山區，根據試驗路段來證明沉降控制有效性，選定具有代表性的路段作為路基沉降施工的試驗路段進行分析。本次選擇路基高填路段作為試驗段，填高在10～21 m，將該段定為中級沉降段。

根據設計方案和施工方案對高填方和涵洞交界處采用土工格柵處理，對比發現涵洞差異性沉降約為13%～20%，土工格柵涵洞頂4 m內設置，根據實際試驗段發現按4 m設置時差異沉降處理效果并不明顯，只能相對減小9%左右沉降量，并不明顯。

(1)試驗段分析發現格柵對路基兩側作用很小，可不設置。

(2)根據實驗結果將涵洞頂部原方案中土工格柵鋪設4.5 m，涵洞上部土工格柵按照0.6+1+1.5+2.4 m進行鋪設；

(3)高填路基段伸入強度高的路基區格柵長度應為10 m，路基整體沉降較好，將涵洞的土工格柵伸入至沉降小的段落。

上面對路基高填質量控制做了簡單分析，對高填方路基涵洞頂質量施工進行分析，通過彈性施工作業使路基填筑達到穩定。

4 總 結

本文根據路基沉降原因分析，通過對特殊路基及一些路基常見處理方式進行分析，經過分析路基沉降，對路基最常見的填挖交界進行沉降分析，簡單介紹了該方法的沉降原理，以及作簡單分析。又通過壓實度簡單分析，簡述了控制措施及方法。