基于回彈模量法的農(nóng)村公路工程中路基沉降施工質(zhì)量控制技術(shù)應(yīng)用

王騰儀

（招遠(yuǎn)市地方公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心,山東 招遠(yuǎn) 265400）

0 引言

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展環(huán)境下，我國農(nóng)村公路工程數(shù)量也越來越多。研究表明，大部分農(nóng)村公路工程建設(shè)沿線的地質(zhì)強(qiáng)度較低，極容易出現(xiàn)施工沉降問題[1-3]，除此之外，農(nóng)村公路工程的運(yùn)輸量較大，對(duì)路基的承載力要求也較高，部分工程在未達(dá)到使用年限時(shí)塌陷，導(dǎo)致了嚴(yán)重的運(yùn)輸安全問題，給交通運(yùn)輸安全帶來嚴(yán)重隱患。為了提高農(nóng)村公路工程的運(yùn)輸穩(wěn)定性[4]，滿足農(nóng)村公路工程的路基使用要求，需要設(shè)計(jì)一種全新的路基沉降施工質(zhì)量控制技術(shù)。

在路基沉降施工質(zhì)量控制的過程中，需要預(yù)先進(jìn)行理想沉降預(yù)測(cè)[5]，計(jì)算相關(guān)的施工參數(shù)，再根據(jù)時(shí)間發(fā)展關(guān)系確定未來的施工沉降量[6]，調(diào)整部分沉降施工步驟。引起農(nóng)村公路工程路基沉降的原因較多，首先，路基路面結(jié)構(gòu)不符合施工要求，很多公路工程未根據(jù)路面的整體承受狀態(tài)及承載耐壓力進(jìn)行分析，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的路基路面參數(shù)不合理[7]，從而造成路基路面沉降嚴(yán)重；另外，壓實(shí)數(shù)據(jù)不合理，路基路面壓實(shí)的復(fù)雜度較高，需要使用專業(yè)化施工設(shè)備完成施工處理，一旦設(shè)置的壓實(shí)數(shù)據(jù)不合理可能會(huì)導(dǎo)致路面承受力不足，造成嚴(yán)重的沉降安全隱患[8]；最后，路基路面接頭填縫異常，很多農(nóng)村公路工程在搭接完畢后未進(jìn)行填縫處理，導(dǎo)致路面平穩(wěn)度嚴(yán)重下降，造成施工質(zhì)量不佳。

為了解決上述的路基沉降問題，該文結(jié)合路基沉降施工要點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種基于回彈模量法的農(nóng)村公路工程中路基沉降施工質(zhì)量控制技術(shù)。

1 農(nóng)村公路工程中路基沉降施工質(zhì)量控制技術(shù)

1.1 基于回彈模量法監(jiān)測(cè)農(nóng)村公路工程中路基沉降

基于回彈模量法是一種常用的方法，其與路基變形存在一定的相關(guān)性，可通過監(jiān)測(cè)回彈模量的變化，間接評(píng)估路基沉降情況。通過定期進(jìn)行回彈模量測(cè)試，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決路基沉降問題，確保道路的穩(wěn)定性和安全性。因此，在農(nóng)村公路工程中，可將其用于監(jiān)測(cè)路基沉降，以幫助工程師和監(jiān)測(cè)人員實(shí)時(shí)了解路基質(zhì)量和變形情況?；貜椖Ａ浚≧ebound Modulus，也可稱為反彈模量）是指材料在受到外部荷載作用后恢復(fù)原狀的能力。該方法通過測(cè)量材料的回彈性質(zhì)，推斷出路基的變形情況，通常使用回彈錘和回彈儀進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試過程中，回彈錘以標(biāo)準(zhǔn)落錘高度自由落下并擊打測(cè)定區(qū)域的路基表面。當(dāng)回彈錘反彈后，回彈儀會(huì)測(cè)量回彈高度，并根據(jù)回彈高度與落錘高度的比值，計(jì)算出回彈指數(shù)或回彈模量。其數(shù)學(xué)表達(dá)式可以表示為：

式中，Er——回彈模量；α——系數(shù)；Fmax——最大荷載；δ——回彈深度。

在農(nóng)村公路工程中，通過在路基不同位置進(jìn)行回彈模量測(cè)試，可以獲取到路基不同點(diǎn)的回彈模量值，并計(jì)算出其相對(duì)應(yīng)的沉降情況。通過對(duì)比不同時(shí)間點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果，可以監(jiān)測(cè)到路基沉降變化情況，進(jìn)而評(píng)估路基的穩(wěn)定性和安全性?；貜椖Ａ糠ㄊ且环N非破壞性測(cè)試方法，不需要對(duì)路基進(jìn)行開挖或破壞性采樣，從而避免了對(duì)道路交通的干擾和損害。且該方法操作簡(jiǎn)便，測(cè)試結(jié)果能夠快速獲得，不需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)條件或大量的測(cè)試設(shè)備，適用于對(duì)路基沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。然而，需要注意的是，為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，該方法需要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，在選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)位時(shí)應(yīng)考慮多種因素。首先，要根據(jù)實(shí)際情況選擇具有代表性的點(diǎn)位，覆蓋整個(gè)路基區(qū)域，以獲取更全面的沉降信息。其次，應(yīng)考慮土壤類型的差異，因?yàn)椴煌寥李愋偷幕貜椖Ａ恐悼赡艽嬖谳^大差異。另外，荷載大小和路基設(shè)計(jì)參數(shù)也可能對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響，因此也應(yīng)予以充分考慮。

1.2 設(shè)置公路路基沉降施工搭板

在使用過程中，公路路基面臨巨大的車輛荷載，因此，一些脆弱區(qū)域經(jīng)過反復(fù)車輛碾壓后可能出現(xiàn)路面厚度和剛度的變化。為了降低施工難度并確保施工質(zhì)量，需要采用有效的公路路基沉降施工搭板。首先，根據(jù)公路工程的施工特點(diǎn)和路基頂面高度挑選合適的公路路基施工搭板[9]，以提供足夠的承載能力和穩(wěn)定性，確保施工過程中路基不變形和不沉降，并需確保搭板的高度與路基頂面高度及路面底層高度相一致，以保證順利施工；其次，搭板的標(biāo)高也應(yīng)與路面基礎(chǔ)標(biāo)高相同，以保證路面的行車流暢性和路基的協(xié)調(diào)性；然后，在路基沉降施工質(zhì)量控制過程中，嚴(yán)格制定施工圖紙是至關(guān)重要的。圖紙應(yīng)詳細(xì)說明搭板的布置方式、尺寸規(guī)格和施工方法。提前預(yù)留施工空間和設(shè)備安裝位置，確保最終施工結(jié)果與實(shí)際要求一致。且在施工過程中，施工人員應(yīng)按照?qǐng)D紙和規(guī)范要求進(jìn)行搭板的安裝和固定，確保搭板與路基緊密貼合。最后，在施工前，需要進(jìn)行道路沉降差值的測(cè)量，以了解當(dāng)前路基的沉降情況。并根據(jù)實(shí)際施工狀態(tài)，計(jì)算出允許的路基沉降量，以確定施工搭板的高度調(diào)整范圍。這樣可以確保施工過程中沉降控制的準(zhǔn)確性和有效性，避免出現(xiàn)過大或過小的沉降，影響公路使用的舒適度和安全性。其中，允許的路基沉降量，可根據(jù)下式（2）進(jìn)行計(jì)算：

式中，DA——預(yù)設(shè)路基路面厚度；DC——實(shí)際施工路基路面厚度。此時(shí)，基于上述標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的公路路基沉降施工搭板如圖1 所示。

圖1 公路路基沉降施工搭板

路基沉降施工搭板設(shè)置完畢后，需要將其與路基橋臺(tái)連接，主要包括4 個(gè)連接步驟：

第一步，設(shè)置橋臺(tái)搭板連接錨栓。將符合連接要求的錨栓設(shè)置于橋臺(tái)上，以提高錨栓的固定可靠性，避免搭板出現(xiàn)縱向滑動(dòng)。在施工過程中，可以使用鋼筋輔助施工提高施工質(zhì)量，有效確定連接范圍[10]，因此，該文設(shè)計(jì)的沉降施工技術(shù)選取22 號(hào)鋼筋作為輔助施工鋼筋，并嚴(yán)格控制范圍間距以確保連接的準(zhǔn)確性。另外，為避免豎直錨栓對(duì)搭板造成損壞，該文設(shè)計(jì)的施工質(zhì)量控制技術(shù)采用同步移動(dòng)法限制了連接距離，并設(shè)置了水平連接拉桿。

第二步，設(shè)置連接支座。在搭板下層鋪設(shè)高性能油氈墊層，然后根據(jù)道路橋梁的施工要求，選擇板式橡膠支座并規(guī)劃支座間距。這些支座能夠有效地分散荷載，提供良好的緩沖和支撐作用，以確保搭板和路基橋臺(tái)之間的連接穩(wěn)定性。

第三步，調(diào)整搭板的倒角。為了避免搭板移動(dòng)導(dǎo)致路面損壞，需要預(yù)先設(shè)置臺(tái)端倒角邊緣并調(diào)整牛腿邊距，以滿足后續(xù)的連接要求。這些調(diào)整能夠改善連接的匹配度，保證連接的緊密性和穩(wěn)定性，從而減小沉降施工對(duì)路面的不良影響。

第四步，選擇填縫材料并進(jìn)行填縫處置。根據(jù)填縫質(zhì)量的要求，可以選用高性能纖維填縫材料填充連接縫隙，并使用相對(duì)較稀的瀝青進(jìn)行填縫處置。高性能的填縫材料能夠有效地填補(bǔ)連接縫隙，提供良好的密封性和耐久性，防止水分和污染物進(jìn)入連接處。

待上述連接步驟完畢后，施工人員可以根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)選取高性能壓路機(jī)進(jìn)行施工。在施工過程中，需要鑿除無用的碎石層，充分完成壓實(shí)施工作業(yè)，以確保壓實(shí)施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過壓實(shí)施工的完成，搭板與路基橋臺(tái)之間的連接將更加牢固可靠，提供良好的支撐和穩(wěn)定性。

1.3 壓實(shí)處理路基沉降施工地基

為了避免路基強(qiáng)度過低導(dǎo)致的跳車問題，在施工過程中需要根據(jù)施工基本概況對(duì)施工地基進(jìn)行壓實(shí)處理，以提升地基的承載力，降低地基沉降風(fēng)險(xiǎn)。該文設(shè)計(jì)的路基沉降施工質(zhì)量控制技術(shù)處理了地基側(cè)向伸縮縫，選取了有效的壓實(shí)裝置進(jìn)行剛性壓實(shí)處理，避免出現(xiàn)路基側(cè)向位移問題。在農(nóng)村公路工程中，一些路段可能存在溝壑等地形不平的情況，在這些路段，土壤的含水量與孔隙率較大。因此，為了改善這種情況，可以使用土壤換填法進(jìn)行換填處理。包括根據(jù)預(yù)設(shè)的高度進(jìn)行開挖，并選取高性能黏土進(jìn)行回填，回填后滿足要求可立即進(jìn)行充分壓實(shí)處理，以確保地基滿足要求并達(dá)到最終的壓實(shí)效果。由此，有效降低了地基產(chǎn)生沉降和變形的風(fēng)險(xiǎn)，并減少了發(fā)生跳車等道路安全問題的可能性。

待上述步驟完畢后，需要選取有效的沉降后臺(tái)，以避免地基出現(xiàn)壓縮變形問題，有效地降低道路工程路基路面的沉降量。該文設(shè)計(jì)的施工質(zhì)量控制技術(shù)預(yù)先分析了影響路基沉降的因素，優(yōu)化了沉降施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格地按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。施工需選取質(zhì)量較高的夯實(shí)機(jī)與壓實(shí)機(jī)，在與路基相距指定距離范圍內(nèi)反復(fù)進(jìn)行壓實(shí)處理，提高填筑的強(qiáng)度，避免壓實(shí)路基變形。

面對(duì)某些雨雪天氣，路基路面長時(shí)間被雨水浸泡很容易導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)損壞，降低填充物的穩(wěn)定性，使路基路面的安全性及強(qiáng)度下降，因此，可以在路基路面施工的過程中根據(jù)地下水分布關(guān)系設(shè)置排水管道，避免出現(xiàn)積水補(bǔ)償問題。除此之外，為了解決路基路面的荷載破壞問題，還需要定時(shí)對(duì)路基路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

1.4 填筑路基沉降施工邊坡防護(hù)

當(dāng)農(nóng)村公路工程路基路面的交通負(fù)荷較高時(shí)，路基路面很容易出現(xiàn)安全隱患，因此，需要使用有效的邊坡填筑技術(shù)保證路基路面的可靠性，避免路基路面沉降。該文設(shè)計(jì)的施工質(zhì)量控制技術(shù)將植物防護(hù)法與工程防護(hù)法結(jié)合，根據(jù)植物根系的固定關(guān)系及人工構(gòu)造物進(jìn)行充分防護(hù)。由于與邊坡接近的區(qū)域難以利用機(jī)械裝置進(jìn)行整平處理，因此，該文設(shè)計(jì)的施工技術(shù)使用石料碼砌法進(jìn)行了邊坡防護(hù)處理，但在施工過程中，需要對(duì)石料質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，保證填筑規(guī)范。在施工過程中，預(yù)先將超出路基寬度范圍的填料進(jìn)行壓實(shí)處理，然后按照路面寬度進(jìn)行逐層施工，有效解決填料粒徑問題，最大程度上提高了路基沉降施工的可靠性。

2 實(shí)例分析

2.1 概況及準(zhǔn)備

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的農(nóng)村公路工程中路基沉降施工質(zhì)量控制技術(shù)的控制效果，該文選取X046 招辛快速路工程進(jìn)行了實(shí)例分析。X046 招辛快速路起于招遠(yuǎn)市國大路，止于招遠(yuǎn)市招遠(yuǎn)辛莊濱海旅游度假區(qū)，長22.297 km。擬建項(xiàng)目是招遠(yuǎn)市現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)“一環(huán)二游六聯(lián)”中二游之一，作為連接濱海及內(nèi)陸地市域南北向發(fā)展的重要依托，為帶動(dòng)招遠(yuǎn)市旅游經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用。

該工程中一級(jí)公路21.307 km，二級(jí)公路0.990 km，瀝青混凝土路面，路面寬24.0 m 不等。該路段改建于2010 年，隨著交通量的逐年增加，該路面目前已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的損害，整體使用壽命偏低。為了解決路面問題，維護(hù)道路服務(wù)水平，為地方經(jīng)濟(jì)旅游發(fā)展及群眾出行提供便利服務(wù)，該次擬對(duì)招辛快速路進(jìn)行大修。

該次大修范圍為勾山水庫至招遠(yuǎn)萊西界段，起點(diǎn)位于勾山水庫，終點(diǎn)位于招遠(yuǎn)菜西界，路線長約11.008 km，二級(jí)公路，瀝青混凝土路面，路面寬11 m。該路段改建于1996 年，于2007 年進(jìn)行過大中修。X044 黃水線招遠(yuǎn)市現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)“九橫十縱”中六縱，是連接濱海旅游度假區(qū)、遠(yuǎn)城區(qū)、南部城區(qū)的重要通道。根據(jù)招遠(yuǎn)市城市總體規(guī)劃，招遠(yuǎn)市未來將形成“一主一副，一軸兩片多節(jié)點(diǎn)”的市域城鎮(zhèn)空間布局結(jié)構(gòu)，縣道黃水線位于S213 黃水線的西側(cè)，且為平行通道，同為連接濱海與內(nèi)陸的市城I 北向發(fā)展軸線，是南部高效農(nóng)業(yè)片區(qū)的主要聯(lián)系通道。因此，對(duì)其進(jìn)行修整，可促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興，帶動(dòng)區(qū)域進(jìn)步。

2.2 應(yīng)用效果與討論

結(jié)合上述的概況及準(zhǔn)備，可以進(jìn)行農(nóng)村公路工程路基沉降施工質(zhì)量控制實(shí)例分析，即選取若干個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)置中心監(jiān)測(cè)基點(diǎn)，對(duì)各個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行編號(hào)，使用MK326T 數(shù)字型雙軸傾角傳感器對(duì)其進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)結(jié)果與施工允許沉降標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，應(yīng)用效果如表1所示。

表1 應(yīng)用效果

由表1 可知，該文設(shè)計(jì)的農(nóng)村公路工程中路基沉降施工質(zhì)量控制技術(shù)的控制效果較好，通過MK326T 數(shù)字型雙軸傾角傳感器監(jiān)測(cè)得到的沉降數(shù)值符合施工允許沉降標(biāo)準(zhǔn)，由此說明所提技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)路基沉降施工質(zhì)量的控制，具有可靠性，有一定的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)束語

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，我國的交通運(yùn)輸越來越完善，建設(shè)的規(guī)模越來越大，各種各樣的農(nóng)村公路工程應(yīng)運(yùn)而生。農(nóng)村公路工程的施工環(huán)境復(fù)雜，路面設(shè)計(jì)難度較高，且在施工過程中容易存在嚴(yán)重的安全隱患問題，造成路基沉降等風(fēng)險(xiǎn)，無法滿足農(nóng)村公里工程的運(yùn)輸承載要求。因此，為了提高農(nóng)村公路工程的施工質(zhì)量，需要設(shè)計(jì)一種有效的農(nóng)村公路工程路基沉降施工質(zhì)量控制技術(shù)。通過實(shí)例分析，結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的路基沉降施工控制技術(shù)的控制效果較好，具有一定的應(yīng)用價(jià)值，可為提高農(nóng)村公路工程施工安全性作出一定的貢獻(xiàn)。