路基壓實度循環操作施工質量控制方法

周同邦

【摘? ? 要】：為保證道路路基施工壓實度質量，提出基于plan（計劃）、do（執行）、check（核查）、act（處理）操作流程的循環式路基施工質量控制方法，設計并計算含水率、壓實率、孔隙率、固體體積率和路基回彈模量的質量控制指標。通過試驗分析不同施工標準造成的質量差異，得到最大夯擊量和水平影響范圍，驗證了方法的可靠性。

【關鍵詞】：循環操作；路基；施工質量；壓實度

【中圖分類號】：U416.1【文獻標志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）03-21-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.03.007

Construction Quality Control of Subgrade Compaction Cyclic Operation

ZHOU Tongbang

（Gansu Jinqiao Highway Engineering Co. Ltd.， Zhangye 734000，China）

【Abstract】：In order to ensure the quality of compaction degree of subgrade construction， the paper designes the quality control method for roadbed construction based on the PDCA cycle， sets quality control indicators for subgrade construction， and calculate quality control indicators for water content， compaction rate， porosity， solid volume ratio， and subgrade rebound modulus. Through the experiment， the paper analyzes the quality differences caused by different construction standards According to the experimental data， the maximum compaction amount and? horizontal impact range are obtained， which verifies the reliability of the method.

【Key words】：cycle operation; subgrade; construction quality；compactness

隨著我國經濟的發展和社會的進步，公路交通運輸的重要性越來越凸顯，作為主要的交通運輸方式，公路運輸為人們的出行提供便利，同時也影響著區域經濟的發展[1]。公路工程施工建設要求確保整體結構具備理想的穩定性，尤其是對于路基結構，更是需要加大施工管控力度，確保其具備理想承載力，為公路工程整體結構提供有效保障[2]；很多地質結構較為復雜的區域需要不同高度的路基，才能夠保證公路施工的安全與完整。我國路基主要有3種：填土高度在6～8 m之間的填土路基；填土高度在10～12 m之間的砂質路基；填土高度在20～25 m之間的一般路基。為避免由于路基質量造成的道路施工危險，需要對施工質量控制進行。本文結合PDCA循環方法，對路基施工的質量控制進行研究。

1 路基施工質量控制方法

1.1 PDCA循環質量控制措施

PDCA 是一種持續改進循環模型，是實行全面化質量管理應當遵循的一種科學模型指標，其在質量管理領域得到了非常廣泛的應用。其中，P即plan（計劃），D即do（執行），C即check（檢查），A即action（反饋），這是PDCA循環管理的4個基本環節[3]。將這4部分按照工作安排提供相對應的標準，就可以對大部分施工質量實現有效的控制，而未完成施工質量控制的部分則可以留到下一個階段去循環處理，從而保證所有質量安全問題得到解決。

第一階段制是計劃階段，通過剖析質量問題導致的不同后果，得到基于AHP（層次分析法）模型的分析結果并在不同質量目標的分解子項下，實現目標計劃的完成。施工前，將工程部門的分工進行改進分析，通過工前檢查保證技術的安全性與有效性；施工人員應熟練掌握圖紙并堅持按照圖紙設計的內容安全施工；此外，還需要做好建筑材料的檢查工作，包括原材料和半成品、零配件等均需要保證質量合格；最后通過技術交底，可以適當培訓相關工作人員，以保證施工的質量。同時對工程質量通病采取針對性較強的預防措施，此后依據相關可行性強的技術措施，來達到在同類工程中工程質量優秀水平這一目標[4]。

第二階段是執行階段，是對以上質量控制模型的運用階段。施工過程中，建立合理的崗位職責制度，可以更好地保障工程質量；關鍵工序需要有相關的技術人員在一旁監督并嚴格落實三工三儉的巡查制度，在同一時刻做好文件資料的記錄與存檔。

第三階段是質量控制的核查階段，需要分別在施工準備階段進行檢查、在地基處理施工階段提前檢查、中間抽查、施工結束后的復查。在路堤填筑階段同樣需要進行3個階段的檢查，才能夠完成質量控制的核查。

第四階段是質量控制的處理階段，是對未完成質量檢查的節點的處理。

1.2 路基施工質量控制指標設定

主要將路基施工的指標分為5個部分，分別是含水率、壓實率、孔隙率、固體體積率、路基回彈模量。含水率的計算公式為

式中：[ωhsl]為路基中水的質量與砂土質量比，當填土達到最大密度時，可以得到該含水率，該參數需要保證在一定的區間范圍內；[ws]為砂土在含水狀態下的重量；[wa]為砂土中水的單位重量；[wd]為土壤中的最佳含水量。

壓實率的計算公式為

式中：[Kp]為經過夯擊后，單位夯擊點上土壤的壓實率，壓實率越大，表明路基施工質量越好；[ρt]為干燥土壤的實際密度；[ρg]為干燥土壤的最大密度。

式（2）可以進一步測試路基的含水量。路面的填筑由于部位不同，壓實機械多以重型壓路機為主，采用自重在14 t以上大噸位設備[5]。一般將路基的壓實率作為衡量路床質量指標的重要依據。見表1。

根據壓實率可以進一步確定工程設計的規范值并結合安全施工的質量標準，保證路基的質量控制結果。

路基的孔隙率也是衡量施工的重要指標，其計算公式為

式中：[tn]為土壤中的孔隙含量與土壤整體體積之間的比值，一般情況下，[tn]越大，土壤結構越松散；[bv]為土壤中孔隙結構的體積；[bp]為所研究土壤整體體積。

固體體積率的計算公式為

式中：[V%]為土壤的固體體積率，一般為填方材料干密度與濕密度之間的比值；[pr]為干燥土壤的密度；[hg]為濕潤土壤的密度。

路基回彈模量的計算公式為

式中：[Es]為路基的回彈模量，是在考慮單位面積路基荷載值條件下的承載重量的能力指標；[Df]為路基承載半徑；[hi]為路基上層單位面積的壓力值；[Pi]為荷載指標下的彎沉度；[λk]為土壤泊松比。

結合以上5個指標，可以得到路基施工質量的循環控制，保證道路施工的質量。

2 工程實例

2.1 工程內容與工程目標

將某城市的高填方路基作為本次實驗的研究對象，該工程的地勢較低且周邊無明顯丘陵，視野開闊，盆地周邊的坡路以階梯狀分布。路基堤面與水平面之間的高程約為263.25～291.34 m，相對高差為28.09 m，相對而言有一定的地面起伏并非單純呈盆地狀。該工程所在城市的氣候范圍屬于溫帶季風氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，雨熱同期，全年平均氣溫在10.25～17.34 ℃，平均年降水量約為802.35 mm。路基建設包括路基強夯、路基填筑等。見表2。

在本文提出的PDCA循環方法路基施工質量控制中，路堤的壓實度需要達到95%以上且工程的沉降幅度需要控制在30 cm以內，路面的合格率為99%，只有符合這3點要求，才能算作工程施工達到標準。

14～16 t夯錘可以對地基施加約2 000 kN·m和4 000 kN·m能級壓力，在起重機的作用下，可以較大程度地保證填筑深度與填筑強度。此時可以在施工路基面上布設夯點，用于第一遍以及第二遍的夯錘施工。見圖1。

每一個夯擊點的橫縱尺寸相同且第二次夯擊點基本位于4個相鄰的第一次夯擊點位的中間。兩個相鄰點位之間的距離為600 mm。在夯擊的過程中，需要通過起吊高度計算每一次夯擊的位置坐標，保持夯擊結果的準確性。平整工程施工區域的路基，令其處于水平面的狀態。在夯擊點位上放置樣點，每一個樣點均準確落在相應的夯擊點上，然后測量夯擊點的相對高程并計算夯擊角度。依據夯擊角度和夯擊力度，進行第一次夯擊與第二次夯擊，最后平整整個施工場地，保證夯擊結果的有效性。此時的施工場地需要在保證滿夯施工的前提下，憑證碾壓路面，以建立最佳的夯擊效果，最后測量路面高程及其與夯擊前的高程差異，以確定夯擊結果確實具備實際作用。

2.2 不同施工標準造成的質量差異

通過PDCA循環方法建立一個路基施工質量控制的數學模型并將其應用于路面夯擊實驗中，為保證路面施工的準確性與高效性，提前設置工程參數。此時土體密度約為2 030 kg/cm3，土體的彈性模量為23 MPa，泊松比為0.25，摩擦角為18.25°，阻尼系數為0.145 264，分別對不同夯擊次數和夯點間距所造成的施工質量差異進行探究。

本次實驗夯錘的夯擊能級為2 000～4 000 kN·m且可以得到累計夯沉量與實際夯擊次數之間存在線性關系

式中：[fv]為路面施工工程中夯錘的累計夯沉量；[vp]為單次夯擊所造成的夯沉量；[bi]、[kx]分別為夯擊參數；[v]為夯擊次數。

分別就不同夯擊次數下的單擊夯沉量與累計夯沉量進行測試。見表3。

在單次夯沉量中，隨著夯擊次數的不斷增加，夯沉量也在不斷減少，在前10次夯擊中，均呈現出較為明顯的夯沉量減少趨勢且較高的能級會明顯提高夯沉量的變化。在累計夯沉量的計算中，能級也會導致夯沉量發生變化且均先快速增加，后緩慢增加。次外，不同的夯擊次數還會導致水平影響范圍的差異。見表4。

當夯擊次數增加時，水平影響范圍呈現出先急速后減緩增加的趨勢且能級的增加也會導致影響范圍的增加。

由表3和表4可以斷定，能級越高，累計夯沉量越大且其水平影響范圍越大。16次以內的夯擊次數的增加，會導致夯擊量以及水平影響范圍的提高；16次以上，夯擊量和水平影響范圍均不會有明顯提高。

3 結語

本文結合PDCA循環方法，設計了一種路基施工質量控制方法。在計劃、執行、核查、處理四個循環步驟的反復控制下，可以得到較好的含水率、壓實率、孔隙率、固體體積率以及路基回彈模量，從而得到更好的道路施工質量。通過工程試驗可以得知，路基施工過程中質量控制的差異標準，在16次夯擊次數時，能夠得到最好的夯擊量以及水平壓縮范圍。

參考文獻：

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[2]張曉虎.簡談公路工程路基施工質量控制策略[J].大眾標準化，202，（5）：19-21.

[3]李佳男，李濤，張西超.基于PDCA循環法的船舶建造質量管理研究[J].船舶物資與市場，2022，30（2）：44-46.

[4]李鑫，鄧祥國，田春，等.基于PDCA循環在市政道路工程施工質量控制——以成都天府國際機場航站區市政配套施工一標段為例[J].四川建筑，2022，42（S1）：188-191.

[5]李新春，孫佳男.淺談東北地區鹽漬土路段高速公路路基施工質量控制[J].公路，2020，65（6）：146-149.