公路路基施工壓實質量及沉降評估研究

摘 要：路基填筑壓實質量是公路工程施工中的重要環節，本文以山東省某公路工程為研究案例，使用有限元軟件計算了路基填筑的沉降變形規律，通過填料填筑工藝性試驗確定路基最佳施工方案，并進行沉降觀測評估，研究結果表明：當松鋪厚度33cm時，采用鋼輪壓路機靜壓、弱振各一次，強振六次為最佳壓實方案，松鋪系數為1.27。在第三層填料填筑后，路肩位移顯著大于線路中部，最大達到2.51cm。路基因孔隙壓縮，第十二～二十周出現較大沉降，第二十四周位移最大為13.4mm，符合設計及規范，為同類項目提供了參考。

關鍵詞：公路路基；填筑施工；質量控制；沉降觀測；壓實質量

中圖分類號：U 416" " 文獻標志碼：A

隨著我國公路建設的快速發展，公路路基填筑質量得到了廣泛重視，在路基分層填筑技術中，填筑層之間的接縫和界面對路基的整體穩定性和強度有重要影響[1]。郭維仁[2]通過調整填筑層材料的配比、填筑層的厚度、填筑方法等工藝參數，優化分層填筑工藝，提高了路基結構的整體性能。在分層填筑監測與評估技術方面，李貴賓[3]開發了成套監測與評估技術，保證了分層填筑路基的質量和長期穩定性。雷榮軍[4]通過實時監測填筑層間的位移和變形、采用無損檢測手段，保障了路基的安全。隋秀華等[5]將廢舊混凝土、礦業尾礦等廢棄物轉化為有益的建筑材料，減少環境污染。劉美芳等[6]研究了新型聚合物改性填料材料，提高了路基的穩定性和耐久性。本文以山東省某公路工程為研究案例，使用有限元軟件計算路基填筑的沉降變形規律，通過填料填筑工藝性試驗得到了路基最佳施工方案，并進行填筑后沉降變形評估，保證了路基現場填筑施工質量，為類似公路項目提供了參考實例。

1 工程概況

山東地區某公路工程，將最大行車速度設計為80km/h，荷載為公路I級。公路路面采用瀝青混凝土路面結構，路堤基床采用級配碎石填筑，基床以下路堤采用A、B組填料填筑，設計洪水頻率為1/100，路基基床表層及底層的底部均做成向兩側傾斜3%的橫向排水坡，路基設計寬度為22.5m，公路設計及施工技術標準參照《公路工程技術標準》（JTGB01—2014）中的相關規定。

公路所處區域為低山丘陵地區，根據區域地質、現場調繪揭示，地下水主要為第四系孔隙潛水、基巖裂隙水，孔隙潛水主要分布于第四系殘坡積土層中，地下水主要受降水入滲補給，鉆孔實測地下穩定水位埋深為6.1～11.2m。下伏基巖裂隙水主要賦存于內石灰巖的層間裂隙、風化裂隙中，地下水稍發育。路址勘察區地層主要為石灰巖，灰白色，粗顆粒狀結構，層狀構造，強～弱風化，其中強風化層巖體破碎，弱風化層巖體較完整。巖層節理裂隙發育，主要有3組，以張節理為主，張開度4～6mm，巖體裂面粗糙，局部泥質充填，巖體剪節理數量較少，多呈密閉狀，基本無礦物充填。

2 填筑壓實工藝性試驗

路基填筑壓實工藝性試驗對保證路基施工質量和保障工程安全具有重要的意義，通過試驗可以確定施工中所需的人力、機械以及材料等資源的最佳配置，提高施工效率和降低成本。填筑壓實試驗有助于找到填料的最優含水量、最佳碾壓組合及遍數、最合理的攤鋪厚度等關鍵施工參數，對路基的穩定性和使用壽命至關重要。

在路基填筑工藝性試驗中，共分3層進行鋪筑試驗，各層填料分層壓實完成后測定壓實系數K（設計值為0.95）、地基系數K30（設計值為150MPa/m）、動態變形模量Evd（設計值為50MPa），各層松鋪厚度由下到上分別為30cm、33cm、35cm，各層由裝載機卸料至基床后使用鋼輪式壓路機靜壓一次、弱振動一次，使用鋼輪式壓路機強振模式強振壓實填料至設計值。現場工藝性試驗中，在強振模式壓實下統計層厚并計算松鋪系數，相關試驗結果見表1和表2。根據試驗結果可以發現，松鋪厚度33cm，鋼輪式壓路機靜壓一次、弱振動一次，強振動壓實6次為最優填筑壓實組合，此組合條件下的松鋪系數為1.27。

3 路基填筑數值模擬

通過數值模擬計算，可以預測路基在不同工況下的變形情況，從而為路基設計和施工提供依據。這有助于控制路基變形，保證道路的平整度和使用性能。針對上文填料分層填筑壓實工藝，本節使用有限元軟件對路基分層填筑后的沉降變形進行計算分析，可以得到路基變形分布規律和最大變形特征。

第一層（30cm）填料填筑后的位移變化如圖1所示，通過計算結果分析可知，填筑完成，沉降穩定后，兩側路肩處位移明顯大于線路中間處的位移，路肩處最大位移為2.31cm，路基線路中線5m內位移變化較小，保持在0.5～1.1cm。

第二層（33cm）填料填筑后的位移變化如圖2所示，通過計算結果分析可知，填筑完成，沉降穩定后，線路中部位置出現較大的位移，最大位移為2.51cm，比第一層填筑最大位移增加9%，路基線路中線6m內位移變化較大，在工程施工中須重視。

第三層（35cm）填料填筑后的位移變化如圖3所示。通過計算結果分析可知，在填筑完成沉降穩定后，兩側路肩處位移明顯大于線路中間處的位移，路肩處最大位移為2.51cm，兩側路肩位移集中較為明顯，此類工況下須及時查看路肩處的填筑質量，并對變形較大及松動處進行補強處理，避免影響后續填筑壓實質量。

4 路基沉降觀測

在路基填筑完成后，受到填料自身重力及外部車輛過往機械荷載影響，路基會發生一定程度的沉降變形。通過沉降觀測，可以監測路基在不同時間段的沉降情況，從而評估路基的穩定性。如果沉降過大或過快，就可能影響路基的承載能力和使用壽命。本文試驗段共選取5個監測斷面，每個斷面包括5處沉降觀測樁頭：填筑層上表面3處觀測樁和下表面2處觀測樁。根據設計及參考規范要求，以填筑完成后最大位移不宜超過15mm為評價標準，分析整體及局部的沉降規律和變形特征。

根據沉降變形統計結果，在起始10周內的沉降量較少，在受外部荷載作用下會發生小范圍的波動現象，最大沉降為3mm。受土體內孔隙被逐漸積壓的影響，在12周～20周，沉降變形較大，并在第二十四周出現最大位移，最大位移為13.4mm，滿足設計及規范要求。

根據圖4路基沉降觀測統計結果可以發現，路肩處的沉降值明顯高于內部，最大沉降位移出現在路肩位置，最大位移為13.4mm，線路中線處的位移明顯小于兩側位移。同時受現場振動壓實過程中實際操作誤差的影響，不同監測斷面的沉降最大值會有一定的差異。

5 技術控制措施

公路路基填筑壓實質量技術措施是保證路基具備足夠承載能力和穩定性的關鍵步驟。按照設計要求，將路基填筑體分成若干水平層次，每層填土的松鋪厚度應符合工藝試驗確定的參數。嚴格控制每層的壓實度和平整度，未達標準的層次不能鋪設上一層。根據填土性質、壓實厚度和工程規模，選擇合適類型的鋼輪式壓路機。對不同區域的壓實作業來說，例如路肩、邊坡等難以到達的地方，選用小型振動鋼輪式壓路機或夯實機械。使用的填料應滿足設計和規范要求，例如粒徑、級配、塑性指數等。需要及時對路基填料的含水率進行調整，使其接近最佳含水率，達到最好的壓實效果。

6 結論

根據路基填筑壓實工藝性試驗結果，松鋪厚度為33cm，鋼輪式壓路機靜壓一次、弱振動一次，強振動壓實6次為最優填筑壓實組合，此時松鋪系數為1.27，須對變形較大及松動處進行做補強處理，避免影響后續填筑壓實質量。

根據數值模擬計算結果分析可知，在填筑完成沉降穩定后，兩側路肩處位移明顯大于線路中間處的位移，路肩處最大位移為2.31cm，路基線路中線5m內位移變化較小，第三層填料填筑后兩側路肩處位移明顯大于線路中間處的位移，路肩處最大位移為2.51cm。

在起始10周內的沉降量較少，最大沉降為3mm。受土體內孔隙被逐漸積壓的影響，在12周～20周，出現了較大的沉降變形，并在第二十四周出現最大位移，最大位移為13.4mm，滿足設計及規范要求。

參考文獻

[1]李晶晶.高速公路路基的填筑施工技術[J].黑龍江交通科技，2023，46（9）：32-34.

[2]郭維仁.分層壓實填筑技術在高速公路路基施工的應用探析[J].工程機械與維修，2023（6）：55-57.

[3]李貴賓.公路填筑路基沉降監測與施工控制技術[J].交通世界，2023（8）：35-37.

[4]雷榮軍.分層填筑強夯技術在山區公路路基工程施工中的應用研究[J].黑龍江交通科技，2023，46（8）：56-58.

[5]隋秀華，張帥珂.分層強夯填筑法在濕陷性黃土高填方路基中的應用[J].鄂州大學學報，2022，29（6）：103-105，109.

[6]劉美芳，蔣鑫，陳曉麗，等.考慮分層填筑的高路堤沉降變形特性分析[J].交通運輸工程與信息學報，2020，18（1）：61-67，76.