公路工程高填方路基施工技術要點及質量控制

摘要：以重慶某高填方路基為研究對象，闡述適合高填方路基施工的分層壓實技術和強夯加固施工技術，并對二者組合施工的實例和質量控制措施進行了研究。討論含水率、壓實度等指標，對沉降量觀測數據進行了分析，歷經62期觀測的累積沉降量為11.56mm，完全符合預期的沉降指標。研究結果表明，分層壓實技術和強夯加固施工技術組合適合高填方路基工程，可為類似工程施工提供參考。

關鍵詞：高填方路基；分層壓實；強夯加固； 沉降觀測

0" "引言

路基是公路的承力結構，其施工質量直接影響著整個公路工程施工質量。實際工程中，受地形、地質和地貌條件等因素限制，高填方路基在現代公路建設中應用越來越多。高填方路基與普通路基相比，路基更高，填方量更大。填料主要來自于填方段周邊的挖方和隧道棄方，填料顆粒的粒徑變化范圍大，填料性質、施工技術和工藝以及質量控制措施都會影響路基質量。

在施工過程中，應選擇恰當的施工技術，制定明確的路基施工質量控制標準，減小路基的沉降變形，保證路基使用的耐久性和安全性。本文以陜南某高填方路基為研究對象，闡述適合高填方路基施工的工藝方法，并對質量控制進行了研究，可為類似工程施工提供參考。

1" "分層壓實

1.1" " 分層碾壓壓實原理

分層碾壓壓實是共振、重復載荷沖擊和內部摩擦力的共同作用結果，碾壓機械產生持續的振動和沖擊，路基土體受到持續的沖擊載荷，帶動填料振動。振動一方面降低了土中的摩擦阻力，另一方面使填料顆粒產生慣性矩。如果慣性矩能克服土體中的粘聚力和摩擦力，在靜壓力下土體的間隙就能減小，從而達到密實的效果。分層碾壓原理如圖1所示。

1.2" " 壓實速度

路基壓實過程中，壓實效果與碾壓機械行進速度呈負相關的關系。通常，碾壓機械行進速度越慢，壓實效果越好。如果碾壓機械行進速度過快，原本已變形的顆粒只是塑性變形，外力撤銷后，會發生反彈恢復，壓實效果大打折扣。通常分層壓實的碾壓速度為1～3km/h。

1.3" " 碾壓次數

碾壓次數存在一個最佳取值。碾壓次數過少，路基的密實度達不到要求。碾壓次數過多，可能導致施工機械臺班浪費。當碾壓次數達到某個限定值時，路基的壓實度保持不變。此時路基的密實度已經達到極限狀態，一味地增加碾壓次數也不會再有效果。如果路基密實度確實不達標，應從其他方面進行提升。某工程分層壓實的施工工藝參數如表1所示，該表給出了不同壓實度要求下，碾壓次數的合適取值。

1.4" " 填料粒徑

路基壓實的過程是對填料顆粒進行重新組合排列，借助外力強迫填料顆粒趨于密實。填料顆粒級配對路基施工質量影響很大，級配較好的填料顆粒，在路基壓實的過程中，大小顆粒之間互相嵌合，空隙、體積減少，密實度提高，壓實度顯著提升。施工過程中，必須保證填料顆粒的最大尺寸不超過壓實層厚度的4/5，且大粒徑填料的數量不應多于30%。

2" "強夯加固

2.1" " 強夯加固施工工藝

強夯加固是動力密實、動力固結和振動波壓密三種作業方式的綜合應用，即對填筑的土方施加外力，在振動作用下，改變松鋪填料的結構，從而使其達到密實狀態。進行強夯加固時，夯錘接觸地面產生沖擊波和表面波，沖擊波和表面波在土體中傳播，傳遞到不同區域的振動波便可起到加固作用。

強夯加固法適用于孔隙較大的礫石填料和粗顆粒的非飽和土填料。夯錘與路基填料直接接觸，瞬時產生巨大的沖擊力，能有效破壞大顆粒填料與周邊的間隙，甚至能將較大的石塊振碎，實現填料壓實，增加路基的壓實度。填料夯實后，路基自上而下形成松動區、加固區及彈性區。強夯加固原理如圖2所示。某強夯工程的工藝參數如表2所示。

在高填方路基施工中，采用2000kN·m 能級的強夯加固施工，最大有效夯擊深度為 3.7m，夯點布置間距設為6m，夯擊8 次，路基的壓實度效果最佳；對于夯擊能取 3000kN·m，最大有效夯擊深度為4.8m，夯點布置間距設為 6m，夯擊9次，路基的壓實度效果最佳；對于夯擊能取 4000kN·m 時，最大有效夯擊深度為 5.7m，夯點布置間距設為6m，夯擊9次，路基的壓實度效果最佳。

2.2" " 夯點布置型式

夯點一般布置為正方形或者三角形，滿夯時應按照夯錘直徑大小進行疊加夯實。夯點布置間距，一般設為夯錘直徑的1.5～2.5倍。夯擊能級較低時，夯點間距適當取小值；夯擊能級較高時，夯點間距適當取大值。

3" "高填方路基的質量控制指標

3.1" " 含水率

3.2" " 沉降量

3.3" " 壓實度

壓實度是反映路基施工質量的重要指標，路基填料的密實程度由壓實度表征，壓實度數值越大，反映出填方路基越密實。公路路基的壓實度質量標準如表3所示。壓實度計算公式如下：

4" "高填方路基施工實例分析

本文以陜南某高填方路基為例進行分析。該公路路基施工地的高程為 242～283.5m，最大的相對高差達到了41.5m，地形高低起伏非常大。公路工程施工所在地屬于亞熱帶大陸性季風氣候，夏季雨量較多，年平均溫為19.7℃，年均降雨量為 1105mm。高填方路基的首要施工內容包含路基填筑、路基夯實。路基夯實的工程量為57143m³。工程要求路基壓實度為 95%，沉降量小于 300mm，滿足 98%合格率。

4.1" " 分層壓實和分層強夯組合下的施工參數

該工程的路基填料主要來自于路塹挖掘的土體和隧道挖掘的石料，路基的填料絕大多數是山體的石塊和土體的混合料，且大顆粒填料較多。對部分大石塊進行分揀篩選，保證最大粒徑不大于壓實層厚度的 4/5。

實際施工過程中，先進行路基填筑。自路基底部，逐層向上，待每層填筑高度達到8m后，進行分層碾壓施工。分層碾壓施工機械的振動力為510kN，填料的層厚為600mm。施工機首先采用靜壓模式，碾壓2遍。然后采用振動壓實模式，連續碾壓10遍，機械的行進速度均為2.5km/h。

分層碾壓完畢后，規劃夯擊區域，進行強夯加固壓實。點夯施工按正方形布置，夯點之間的間距設為6m。第一遍和第二遍夯擊，選用夯擊能為3000kN·m的夯錘。滿夯施工時，選用夯擊能為1000kN·m夯錘，落點間距定為1.5m。每次單點夯擊最后兩次夯擊的沉降量不小于30mm，單次夯擊深度不少于500mm。

4.2" " 沉降量監測

施工過程中，選用沉降板對路基沉降量進行監測。將一塊600mm×600mm×40mm的鋼板埋設在觀測點，鋼板上平面焊接一段直徑為40mm的觀測管。施工期間，每日觀測 1 次，壓實結束后，每隔一天觀測一次。一個月后，每周觀測一次。共計62次的單次觀測，觀測結果如圖3所示。經計算得到沉降率如圖4所示，累積沉降量如圖5所示。

由圖3可以看出，高填方路基施工的單次最大沉降量 1.58mm，發生在施工期的第5天。此時第一層的填料分層碾壓施工結束，填料顆粒較細且含水率較大，監測結果反映出的路基單次沉降量最大。在16～22期觀測時，有一次沉降高峰期，沉降峰值為0.98mm。這是所有路基壓實施工結束后的2周內的集中沉降期，此后沉降量趨于平穩。

觀測點沉降速率如圖4所示。其反映出的沉降規律，與上述分析的結果一致。產生較大沉降量的階段，其沉降率也偏大。由圖5可知，4～6期、16～22期的路基沉降量累積較快，路基總的沉降量快速增加。累計62 期觀測，總的沉降量為11.56mm，完全滿足施工質量指標要求（沉降量小于 300mm）。

5" "結語

本文以陜南某高填方路基為研究對象，闡述適合高填方路基施工的分層壓實施工技術和強夯加固施工技術，并對二者組合施工的實例和質量控制進行了研究。討論含水率、壓實度等指標，對沉降量觀測數據進行了分析，經歷62期觀測的累積沉降量為11.56mm，完全符合預期的沉降指標。研究結果表明，分層壓實和強夯加固施工技術組合適合高填方路基工程，對類似工程施工具有一定的參考意義。

參考文獻

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