高速公路路基土方填筑及壓實(shí)技術(shù)研究

周德基

（甘肅省交通工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

高速公路作為交通體系中不可或缺的部分，有利于推動(dòng)我國(guó)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。高速公路對(duì)質(zhì)量有著嚴(yán)格要求，包括耐久性、防水性能、荷載能力等。路基作為高速公路的主體，若施工質(zhì)量差就會(huì)引發(fā)路面變形、破壞等問(wèn)題，甚至對(duì)高速公路的使用壽命造成負(fù)面影響。所以，施工中要格外注意路基填筑與壓實(shí)施工，切實(shí)滿(mǎn)足路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性要求。在施工過(guò)程中應(yīng)做好質(zhì)量把控，如路基填料選擇、設(shè)備選擇、施工工藝等多個(gè)方面，減少路基施工質(zhì)量引起的裂縫、沉降問(wèn)題，保障往來(lái)車(chē)輛的安全。

1 高速公路路基施工要求

1.1 水穩(wěn)定性

針對(duì)高速公路建設(shè)普遍存在的質(zhì)量問(wèn)題，我國(guó)管理部門(mén)提出相關(guān)規(guī)定，同時(shí)加強(qiáng)了施工過(guò)程中的質(zhì)量檢驗(yàn)和管理環(huán)節(jié)。目前來(lái)看，高速公路路基施工必須要有足夠的水穩(wěn)定性，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在工程投入使用后，路基是否會(huì)受到地表水、雨水以及地下水影響，導(dǎo)致出現(xiàn)沉降、強(qiáng)度降低等質(zhì)量問(wèn)題。若高速公路路基水穩(wěn)定性不足，自身強(qiáng)度就會(huì)大大降低，所以施工前必須要考慮路基的水穩(wěn)定性，是否能夠應(yīng)對(duì)極端的環(huán)境條件，在面對(duì)水侵蝕的條件下也可以保持相對(duì)的穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)明顯的失穩(wěn)、沉降等現(xiàn)象。另外，還要重視施工過(guò)程中的臨時(shí)防水、引水、排水，保證已施工完成的實(shí)體不受侵害。因此，水穩(wěn)定性是高速公路路基施工的重要指標(biāo)。

1.2 結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性

高速公路不僅要應(yīng)對(duì)車(chē)輛的荷載，同時(shí)很多地區(qū)的環(huán)境條件相對(duì)惡劣，對(duì)路基造成一定的侵蝕破壞，所以路基必須具備足夠的結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。若高速公路路基結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，路面承載力也會(huì)受其影響，并且出現(xiàn)各類(lèi)質(zhì)量問(wèn)題。另外，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性不足，車(chē)輛荷載就會(huì)超過(guò)路基路面可承受范圍，從而引發(fā)明顯的局部變形或損壞等問(wèn)題。因此高速公路路基施工前要進(jìn)行綜合考量，包括土質(zhì)條件、氣候條件等，同時(shí)采取有效的方法進(jìn)行應(yīng)對(duì)，充分保證路基整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[1]。

1.3 保證強(qiáng)度

高速公路在建設(shè)過(guò)程中會(huì)遭遇各類(lèi)不良地質(zhì)，路基要具有足夠的強(qiáng)度，保證高速公路車(chē)輛通行安全。另外，高速公路工程需要長(zhǎng)期使用，對(duì)高速公路路基強(qiáng)度提出考驗(yàn)。路基必須承載車(chē)輛往來(lái)荷載，且在長(zhǎng)期使用過(guò)程中還會(huì)受到自然環(huán)境的影響。如果路基強(qiáng)度不足，在外力作用下就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，所以需要路基具備抵抗自然因素或非自然因素造成的影響。現(xiàn)階段，路基強(qiáng)度已經(jīng)成為衡量高速公路使用壽命的重要標(biāo)準(zhǔn)，由此可見(jiàn)路基施工中保證強(qiáng)度至關(guān)重要，是不可忽視的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

2 高速公路路基土方填筑

2.1 測(cè)量放樣

首先，在施工開(kāi)始前，要做好測(cè)量放樣工作，通過(guò)測(cè)量的方式明確施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息，作為后續(xù)施工參考依據(jù)，同時(shí)保障施工路線(xiàn)清晰。在測(cè)量過(guò)程中，要注意導(dǎo)線(xiàn)、中線(xiàn)、水準(zhǔn)點(diǎn)等復(fù)測(cè)，并且熟悉施工現(xiàn)場(chǎng)范圍內(nèi)外的地理環(huán)境。對(duì)于地質(zhì)條件應(yīng)該取樣試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析。其次，測(cè)量時(shí)要保證設(shè)備、工具的準(zhǔn)確性，避免實(shí)際測(cè)量存在誤差，如塔尺、全站儀、水平儀等，做好校對(duì)后再進(jìn)行測(cè)量。路基放樣需要結(jié)合設(shè)計(jì)方案、路基橫斷面圖等開(kāi)展工作，主要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)邊緣部分、重點(diǎn)施工對(duì)象、邊坡等位置進(jìn)行標(biāo)記，明確路基的大概輪廓，加上測(cè)量記錄即可為施工奠定良好的基礎(chǔ)[2]。最后，在測(cè)量與放樣工作中，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，必要的情況下可以進(jìn)行復(fù)核。測(cè)量工作結(jié)束后，派遣審核人員檢查，將存在的誤差控制在允許范圍內(nèi)。

2.2 準(zhǔn)備工作

在高速公路路基施工中，前期準(zhǔn)備工作至關(guān)重要，包括資料準(zhǔn)備、實(shí)地考察、設(shè)計(jì)方案等，將各項(xiàng)資料進(jìn)行比對(duì)確保真實(shí)可靠，且對(duì)后續(xù)施工進(jìn)行合理安排。首先，在前期準(zhǔn)備工作中，應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)勘察，主要針對(duì)地上、地下的電纜管線(xiàn)進(jìn)行確定。尤其是靠近城市的區(qū)域，各類(lèi)管線(xiàn)錯(cuò)綜復(fù)雜，若沒(méi)能標(biāo)注清楚就會(huì)造成安全事故，所以施工前要一一處理，避免對(duì)高速公路施工造成影響。其次，觀察周?chē)臈l件、土質(zhì)條件，是否存在軟土地基、軟爛淤泥、凍土以及摻有雜質(zhì)的土壤，避免直接施工導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。在發(fā)現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題后，要及時(shí)采取處理措施，大多數(shù)情況下路基填料液限＞50%、塑性指數(shù)＞26。正式施工前，必須取樣試驗(yàn)，確保路基施工方案可行。

2.3 填料選擇

考慮到高速公路路基施工質(zhì)量，必須合理選擇填筑材料，滿(mǎn)足施工中的各項(xiàng)質(zhì)量要求。比如，以砂礫土為主的材料，應(yīng)具備良好的透氣性、滲水性，避免出現(xiàn)積、路基沉降等問(wèn)題。若選擇黏性土作為填筑材料，必須加強(qiáng)含水率檢測(cè)，將材料的含水率控制在合理范圍內(nèi)，若超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)造成負(fù)面影響。填料中避免摻雜樹(shù)根、草皮、生活垃圾等，泥炭土、淤泥、凍土、強(qiáng)膨脹土、有機(jī)質(zhì)土及易溶鹽超過(guò)允許含量的土，不經(jīng)過(guò)處理用于路基填筑，會(huì)對(duì)路基質(zhì)量造成負(fù)面影響。

2.4 基底處理

填筑施工開(kāi)始前，要對(duì)基底進(jìn)行處理。按照高速公路具體參數(shù)要求，將路基基底進(jìn)行加固、換填，再開(kāi)始后續(xù)施工流程。首先對(duì)路基的土壤特性、周邊植被結(jié)構(gòu)以及水文狀況進(jìn)行分析，制定科學(xué)合理的處理方案。例如，清理路基填筑范圍內(nèi)的各類(lèi)雜物、植被，可以使用平地機(jī)或推土機(jī)，清理表層土10～30cm，其中的植被、雜物清理后要放在同一區(qū)域，不能隨意堆放影響后續(xù)填筑施工[3]。對(duì)于深耕區(qū)，可以適當(dāng)將土層翻動(dòng)，運(yùn)用機(jī)械整平土面；對(duì)于軟土地基或池塘，必須進(jìn)行排水、加固處理，若范圍較小可以采取換填處理，保證路基質(zhì)量符合要求。

2.5 試驗(yàn)填筑

大面積填筑施工前，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)路段填筑，對(duì)填筑方案與效果進(jìn)行判斷分析。優(yōu)先選取小范圍進(jìn)行試驗(yàn)段填筑，如高速公路某段路程，按照提前測(cè)量好的數(shù)據(jù)進(jìn)行填筑，保證邊緣位置在碾壓后能夠達(dá)到預(yù)期的要求。在試驗(yàn)路基填筑過(guò)程中，要保證填料鋪設(shè)寬度超出設(shè)計(jì)寬度30cm 以上。在施工中注意安全，避免對(duì)路基結(jié)構(gòu)造成破壞。卸土?xí)r按照出現(xiàn)中樁和填入邊線(xiàn)開(kāi)展，同時(shí)插上標(biāo)識(shí)物體。在試驗(yàn)過(guò)程中，控制好填料的含水率，通過(guò)反復(fù)調(diào)整得到最佳含水率，且施工中偏差不能高于2%，始終處在可接受范圍內(nèi)。填料過(guò)程中用推土機(jī)將路基處理平整，再使用平地機(jī)找平，最后用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。施工中做好數(shù)據(jù)記錄，采用縱向、橫向、交叉的施工方法，確保碾壓均勻，沒(méi)有留下任何錯(cuò)漏與死角，最后由技術(shù)人員進(jìn)行分析是否達(dá)到要求，如壓實(shí)度、厚度值等，以便開(kāi)展大面積填筑施工。

2.6 正常路段施工

正式開(kāi)始填筑施工后，可以采取分層的方式進(jìn)行，同時(shí)控制材料與機(jī)械設(shè)備的性能，保證路基的填筑質(zhì)量。大多數(shù)情況下，層厚要控制在30cm 范圍內(nèi)，為后續(xù)壓實(shí)施工創(chuàng)造有利條件[4]。為了保證路基填筑質(zhì)量，應(yīng)控制材料含水及壓實(shí)設(shè)備的選配。另外，施工中避免隨意中斷，對(duì)填筑質(zhì)量造成影響。

3 高速公路路基壓實(shí)技術(shù)

3.1 嚴(yán)格把控材料含水率

在高速公路路基壓實(shí)施工中，需要注意材料的含水率是否符合要求。含水率至關(guān)重要，對(duì)壓實(shí)效果會(huì)有顯著影響。若含水率超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)引發(fā)路基壓實(shí)度不夠、翻漿及后期沉降等重要質(zhì)量問(wèn)題；含水率偏低則會(huì)給施工作業(yè)增添更多困難，甚至造成路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性缺失的現(xiàn)象。因此在施工中要注重含水率的把控，確保在科學(xué)合理的范圍內(nèi)。大多數(shù)情況下在施工中會(huì)有諸多因素影響，很難保證含水率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。所以，高速公路路基壓實(shí)材料含水率允許有一定偏差，只要將含水率偏差控制在±2%，就不會(huì)對(duì)路基質(zhì)量造成影響。

3.2 注重材料的配比選擇

在壓實(shí)施工中，需要注意材料的配比。大多數(shù)情況下高速公路路基填筑采用混合料，若其中某種材料含量偏高，就會(huì)對(duì)施工造成負(fù)面影響。例如，天然砂礫含土量過(guò)高，在壓實(shí)施工后就會(huì)出現(xiàn)加大干容量，引發(fā)虛漲等問(wèn)題。這也反映出填筑材料的配比至關(guān)重要，必須把控好材料使用比例。為了保證材料配比準(zhǔn)確，可以開(kāi)展大量測(cè)試對(duì)比，獲得最佳的配比值。比如，上路床填筑使用石灰改良土，就需注意摻配比例，保證活性氧化物含量（MgO+CaO），滿(mǎn)足土體穩(wěn)定性與強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)要求，改良土中活性氧化物含量應(yīng)保證均勻，是提高壓實(shí)質(zhì)量的基礎(chǔ)條件[5]。

3.3 壓實(shí)施工的設(shè)備選擇

高速公路路基壓實(shí)施工要選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)械設(shè)備。不同的設(shè)備型號(hào)在功能與性能上存在差異，所以壓實(shí)效果也不盡相同。施工單位應(yīng)該根據(jù)工程情況進(jìn)行綜合考慮，選擇與之匹配的機(jī)械設(shè)備，或結(jié)合土質(zhì)情況選擇機(jī)械設(shè)備。比如，使用砂礫土填筑選擇壓路機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮路基材料的抗壓強(qiáng)度，若路基材料所承受的壓力在抗壓強(qiáng)度范圍內(nèi)，就能獲取最佳的壓實(shí)效果，相反壓實(shí)施工中路基材料抗壓強(qiáng)度超過(guò)極限，路基上層必然會(huì)出現(xiàn)松散的問(wèn)題，且骨料也會(huì)被壓碎，影響整體壓實(shí)效果。因此，壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的選擇要符合路基施工規(guī)范，通過(guò)綜合參考填料、施工參數(shù)等需求，選擇較為經(jīng)濟(jì)合理的機(jī)械設(shè)備。

3.4 壓實(shí)施工方法選擇

當(dāng)前高速公路路基壓實(shí)施工有很多方法可以選擇，常見(jiàn)的為碾壓法、夯實(shí)法以及振動(dòng)碾壓法，不同的技術(shù)在效果上存在差異，因此要根據(jù)實(shí)際需求選擇更為適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)。碾壓法主要利用機(jī)械滾輪施加壓力，將土壤壓實(shí)，確保密實(shí)度能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。碾壓設(shè)備包括光輪壓路機(jī)、羊足碾等。該技術(shù)在施工中需要控制好速度，光輪壓路機(jī)大多保持在2km/h 以?xún)?nèi)，羊足碾則保持在3km/h。夯實(shí)法利用夯錘的自由下落形成沖擊力對(duì)地面進(jìn)行夯實(shí)，確保孔隙壓縮、土粒排列緊密。現(xiàn)階段夯實(shí)技術(shù)分為人工石夯、木夯，也有現(xiàn)代化機(jī)械夯實(shí)設(shè)備，如風(fēng)動(dòng)夯、夯板等。該技術(shù)應(yīng)用在黏性土、濕陷性黃土中效果最為顯著，同時(shí)還可以進(jìn)行路基加固。振動(dòng)碾壓法需要將設(shè)備放在凸出的表面上，通過(guò)振動(dòng)的效果讓土壤密實(shí)度得到提高，振動(dòng)碾壓法在砂性土質(zhì)中使用效果更好[6]。

3.5 壓實(shí)施工影響因素控制

在施工過(guò)程中，有很多因素會(huì)對(duì)壓實(shí)效果造成影響，包括機(jī)械設(shè)備性能水平、碾壓操作等，即使是壓實(shí)次數(shù)與速度都會(huì)對(duì)路基造成明顯影響。因此施工過(guò)程中要加強(qiáng)把控，降低負(fù)面因素的影響。例如，正確選擇壓實(shí)機(jī)械設(shè)備，在使用前必須進(jìn)行性能方面的考核，同時(shí)確保設(shè)備質(zhì)量符合實(shí)際需求。其次，要注意填筑材料，若土壤顆粒之間存在摩擦較大的現(xiàn)象，不僅會(huì)增添壓實(shí)施工的難度，還會(huì)對(duì)壓實(shí)效果造成影響，所以施工前要進(jìn)行科學(xué)分析，對(duì)可能影響施工質(zhì)量的因素進(jìn)行控制。另外，碾壓過(guò)程中要注意厚度與施工次數(shù)的控制，可以通過(guò)路段試驗(yàn)的方式獲取數(shù)據(jù)，從而保證碾壓次數(shù)的準(zhǔn)確性。

3.6 高速公路路基壓實(shí)施工

壓實(shí)施工需要按照提前制定的工序進(jìn)行操作：首先用平地機(jī)找平土層，提高攤鋪層頂面的平整性，在所有指標(biāo)符合要求的條件下，采用靜壓實(shí)現(xiàn)第1 次碾壓，若存在死角或大型設(shè)備無(wú)法碾壓時(shí)，應(yīng)該利用人工操作，借助小型設(shè)備保證施工符合要求。其次，在壓實(shí)過(guò)程中路基頂面出現(xiàn)不平整的現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)利用人工修整，具體的壓實(shí)次數(shù)必須要按照前期土方填筑情況來(lái)確定。通常高速公路路床在0.8～1.5m 的范圍內(nèi)，需要保證壓實(shí)度高于96%，路堤壓實(shí)度可以降低為94%，但下路堤應(yīng)不低于93%。最后，壓實(shí)施工結(jié)束后注意檢測(cè)，包括路基表層平整度、壓實(shí)度，若沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的要求必須再次碾壓，直到滿(mǎn)足質(zhì)量要求。

4 結(jié)語(yǔ)

在高速公路建設(shè)過(guò)程中，路基的處理是否滿(mǎn)足要求，會(huì)對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量造成顯著影響。其中，涉及土方填筑與壓實(shí)兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，是施工單位必須加強(qiáng)把控的施工環(huán)節(jié)。施工單位必須重視技術(shù)上的優(yōu)化、改進(jìn)，在施工中能夠根據(jù)實(shí)際需求制定科學(xué)合理的填筑與壓實(shí)方案，并加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，減少不利于高速公路質(zhì)量的因素，從而保證行車(chē)安全。高速公路路基不僅承擔(dān)上層路面結(jié)構(gòu)的荷載，同時(shí)還要肩負(fù)車(chē)輛行駛過(guò)程中的荷載，所以作為承重主體應(yīng)提高強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及耐久性，充分延長(zhǎng)高速公路的使用壽命，推動(dòng)我國(guó)交通行業(yè)發(fā)展。