公路工程高填方路基施工技术要点及质量控制

公路工程高填方路基施工技术要点及质量控制

曾程

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摘要：以某高填方路基为研究对象，阐述适合高填方路基施工的分层压实技术和强夯加固施工技术，并对二者组合施工的实例和质量控制措施进行了研究。讨论含水率、压实度等指标，对沉降量观测数据进行了分析，历经62期观测的累积沉降量为11.56mm，完全符合预期的沉降指标。研究结果表明，分层压实技术和强夯加固施工技术组合适合高填方路基工程，可为类似工程施工提供参考。

关键词：高填方路基;分层压实;强夯加固;沉降观测;

路基是公路的承力结构，其施工质量直接影响着整个公路工程施工质量。实际工程中，受地形、地质和地貌条件等因素限制，高填方路基在现代公路建设中应用越来越多。高填方路基与普通路基相比，路基更高，填方量更大。填料主要来自填方段周边的挖方和隧道弃方，填料颗粒的粒径变化范围大，填料性质、施工技术和工艺以及质量控制措施都会影响路基质量。

在施工过程中，应选择恰当的施工技术，制定明确的路基施工质量控制标准，减小路基的沉降变形，保证路基使用的耐久性和安全性。本文以陕南某高填方路基为研究对象，阐述适合高填方路基施工的工艺方法，并对质量控制进行了研究，可为类似工程施工提供参考。

1 分层压实

1.1 分层碾压压实原理

分层碾压压实是共振、重复载荷冲击和内部摩擦力的共同作用结果，碾压机械产生持续的振动和冲击，路基土体受到持续的冲击载荷，带动填料振动。振动一方面降低了土中的摩擦阻力，另一方面使填料颗粒产生惯性矩。如果惯性矩能克服土体中的黏聚力和摩擦力，在静压力下土体的间隙就能减小，从而达到密实的效果。

1.2 压实速度

路基压实过程中，压实效果与碾压机械行进速度呈负相关的关系。通常，碾压机械行进速度越慢，压实效果越好。如果碾压机械行进速度过快，原本已变形的颗粒只是塑性变形，外力撤销后，会发生反弹恢复，压实效果大打折扣。通常分层压实的碾压速度为1～3km/h。

1.3 碾压次数

碾压次数存在一个最佳取值。碾压次数过少，路基的密实度达不到要求。碾压次数过多，可能导致施工机械台班浪费。当碾压次数达到某个限定值时，路基的压实度保持不变。此时路基的密实度已经达到极限状态，一味地增加碾压次数也不会再有效果。如果路基密实度确实不达标，应从其他方面进行提升。

1.4 填料粒径

路基压实的过程是对填料颗粒进行重新组合排列，借助外力强迫填料颗粒趋于密实。填料颗粒级配对路基施工质量影响很大，级配较好的填料颗粒，在路基压实的过程中，大小颗粒之间互相嵌合，空隙、体积减小，密实度提高，压实度显著提升。施工过程中，必须保证填料颗粒的最大尺寸不超过压实层厚度的4/5，且大粒径填料的数量不应多于30%。

2 强夯加固

2.1 强夯加固施工工艺

强夯加固是动力密实、动力固结和振动波压密三种作业方式的综合应用，即对填筑的土方施加外力，在振动作用下，改变松铺填料的结构，从而使其达到密实状态。进行强夯加固时，夯锤接触地面产生冲击波和表面波，冲击波和表面波在土体中传播，传递到不同区域的振动波便可起到加固作用。

强夯加固法适用于孔隙较大的砾石填料和粗颗粒的非饱和土填料。夯锤与路基填料直接接触，瞬时产生巨大的冲击力，能有效破坏大颗粒填料与周边的间隙，甚至能将较大的石块震碎，实现填料压实，增加路基的压实度。填料夯实后，路基自上而下形成松动区、加固区及弹性区。

在高填方路基施工中，采用2000k N·m能级的强夯加固施工，最大有效夯击深度为3.7m，夯点布置间距设为6m，夯击8次，路基的压实度效果最佳；对于夯击能取3000k N·m，最大有效夯击深度为4.8m，夯点布置间距设为6m，夯击9次，路基的压实度效果最佳；对于夯击能取4000k N·m时，最大有效夯击深度为5.7m，夯点布置间距设为6m，夯击9次，路基的压实度效果最佳。

2.2 夯点布置形式

夯点一般布置为正方形或者三角形，满夯时应按照夯锤直径大小进行叠加夯实。夯点布置间距，一般设为夯锤直径的1.5～2.5倍。夯击能级较低时，夯点间距适当取小值；夯击能级较高时，夯点间距适当取大值。

3 高填方路基的质量控制指标

3.1 含水率

含水率可用环刀法进行检测和计算，公式如下：

式中：G为填料湿重，Gs为填料干重。对于砂土填料，含水率应控制在6%～8%，粉质黏土含水率应控制在8%～9%，粉土含水率应控制在8%～10%，黏土含水率控制在12%～14%。如果检测含水率偏离标准范围过大，应晾晒后或者增湿后再进行夯实施工。

3.2 沉降量

分层压实结束后，每隔1～2天测量沉降量，计算沉降率。沉降率按下式计算。

式中：δ为沉降率，s为沉降量，单位为mm,h为压实厚度，单位为mm。

3.3 压实度

压实度是反映路基施工质量的重要指标，路基填料的密实程度由压实度表征，压实度数值越大，反映出填方路基越密实。公路路基的压实度质量标准。压实度计算公式如下：

其中：ρd代表干密度，ρmax代表最大干密度。

4 高填方路基施工实例分析

本文以某高填方路基为例进行分析。该公路路基施工地的高程为242～283.5m，最大的相对高差达到了41.5m，地形高低起伏非常大。公路工程施工所在地属于亚热带大陆性季风气候，夏季雨量较多，年平均气温为19.7℃，年均降雨量为1105mm。高填方路基的首要施工内容包含路基填筑、路基夯实。路基夯实的工程量为57143m3。工程要求路基压实度为95%，沉降量小于300mm，满足98%合格率。

4.1 分层压实和分层强夯组合下的施工参数

该工程的路基填料主要来自路堑挖掘的土体和隧道挖掘的石料，路基的填料绝大多数是山体的石块和土体的混合料，且大颗粒填料较多。对部分大石块进行分拣筛选，保证最大粒径不大于压实层厚度的4/5。

实际施工过程中，先进行路基填筑。自路基底部，逐层向上，待每层填筑高度达到8m后，进行分层碾压施工。分层碾压施工机械的振动力为510k N，填料的层厚为600mm。施工机首先采用静压模式，碾压2遍。然后采用振动压实模式，连续碾压10遍，机械的行进速度均为2.5km/h。

分层碾压完毕后，规划夯击区域，进行强夯加固压实。点夯施工按正方形布置，夯点之间的间距设为6m。第一遍和第二遍夯击，选用夯击能为3000k N·m的夯锤。满夯施工时，选用夯击能为1000k N·m夯锤，落点间距定为1.5m。每次单点夯击最后两次夯击的沉降量不小于30mm，单次夯击深度不少于500mm。

4.2 沉降量监测

施工过程中，选用沉降板对路基沉降量进行监测。将一块600mm×600mm×40mm的钢板埋设在观测点，钢板上平面焊接一段直径为40mm的观测管。施工期间，每日观测1次，压实结束后，每隔一天观测一次。一个月后，每周观测一次。共计62次的单次观测，观测结果。

高填方路基施工的单次最大沉降量1.58mm，发生在施工期的第5天。此时第一层的填料分层碾压施工结束，填料颗粒较细且含水率较大，监测结果反映出的路基单次沉降量最大。在16～22期观测时，有一次沉降高峰期，沉降峰值为0.98mm。这是所有路基压实施工结束后的2周内的集中沉降期，此后沉降量趋于平稳。

观测点沉降速率。其反映出的沉降规律，与上述分析的结果一致。产生较大沉降量的阶段，其沉降率也偏大，4～6期、16～22期的路基沉降量累积较快，路基总的沉降量快速增加。累计62期观测，总的沉降量为11.56mm，完全满足施工质量指标要求（沉降量小于300mm）。

5 结语

本文以陕南某高填方路基为研究对象，阐述适合高填方路基施工的分层压实施工技术和强夯加固施工技术，并对二者组合施工的实例和质量控制进行了研究。讨论含水率、压实度等指标，对沉降量观测数据进行了分析，经历62期观测的累积沉降量为11.56mm，完全符合预期的沉降指标。研究结果表明，分层压实和强夯加固施工技术组合适合高填方路基工程，对类似工程施工具有一定的参考意义。

参考文献

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