路橋工程中路基分層壓實(shí)技術(shù)應(yīng)用及質(zhì)量控制研究

摘要 文章對(duì)路橋工程路基施工展開研究，采用分層壓實(shí)技術(shù)，結(jié)合案例工程實(shí)際情況，制定了路基壓實(shí)施工方案，闡述了各環(huán)節(jié)主要作業(yè)內(nèi)容，最后對(duì)路基壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)：壓實(shí)1遍后各測(cè)試點(diǎn)之間壓沉值的最大差值為0.7 mm；壓實(shí)2遍后的最大差值為0.7 mm；壓實(shí)3遍后的最大差值為0.8 mm；壓實(shí)4遍后的最大差值為0.9 mm；壓實(shí)5遍后的最大差值為1.2 mm；各測(cè)試點(diǎn)斷面的平均沉降差值均≤2 mm，說(shuō)明經(jīng)分層壓實(shí)施工，施工段路基已達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 路橋工程；分層技術(shù)；壓實(shí)；質(zhì)量要點(diǎn)

中圖分類號(hào) U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）17-0042-03

0 引言

隨著我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，路橋工程數(shù)量不斷增加，項(xiàng)目途經(jīng)復(fù)雜地質(zhì)情況越來(lái)越多，因此路基施工質(zhì)量的重要性也在逐步提升。在路橋工程施工中，路基分層壓實(shí)技術(shù)能夠提高路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性，采用分層壓實(shí)技術(shù)可以避免路基出現(xiàn)不均勻沉降與裂縫問(wèn)題，更好地抵抗自然環(huán)境與車輛荷載的作用，延長(zhǎng)公路的使用壽命，對(duì)于提高公路質(zhì)量具有重要意義。

1 路基分層壓實(shí)技術(shù)

在公路、鐵路、橋梁施工中，為保證路基質(zhì)量，應(yīng)使用各種填料進(jìn)行路基密實(shí)處理，以提高路面路基的穩(wěn)定性與承載能力。同時(shí)配合壓實(shí)作業(yè)，使土體顆粒在擠壓作用下互相嵌擠、顆粒之間更加緊密，增加單位體積內(nèi)的顆?？偭浚兄谔岣卟牧蠌?qiáng)度與密實(shí)度。分層壓實(shí)技術(shù)是在傳統(tǒng)壓實(shí)施工基礎(chǔ)上，對(duì)路基填料采取分層壓實(shí)的方式，使整體獲得更好的干密度狀態(tài)，長(zhǎng)期使用不會(huì)產(chǎn)生路基分離或沉降現(xiàn)象。

路基壓實(shí)質(zhì)量通常用壓實(shí)度數(shù)值表示，即為路基經(jīng)過(guò)分層壓實(shí)處理后，獲得的實(shí)測(cè)干密度與實(shí)驗(yàn)室最大理論干密度的比值，公式如下：

K= ρd ρdmax （1）

式中，K——公路路基壓實(shí)度（%）；ρd——施工壓實(shí)后的干密度（g/cm3）；ρdmax——實(shí)驗(yàn)室最大理論干密度（g/cm3）。

2 工程概況

研究以某路橋工程為例，該工程線路全長(zhǎng)31.9 km，設(shè)計(jì)為雙向四車道，公路最高速度為120 km/h。根據(jù)勘測(cè)結(jié)果可知，施工段路基寬度為27.5 m，線路途經(jīng)大部分軟土路基，受常年降雨、河道水系的影響，公路施工段路基將形成泥沙土質(zhì)，容易引發(fā)路基沉降、塌陷等病害問(wèn)題。鑒于此種情況，若選擇換填法施工則會(huì)產(chǎn)生很大投資，因此選定碎石材料填筑的施工方式，同時(shí)搭配路基分層壓實(shí)技術(shù)，使路基達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度，提高案例工程的路基承載質(zhì)量與穩(wěn)定性。

3 路基分層壓實(shí)技術(shù)施工方案

路橋工程施工中，路基分層壓實(shí)步驟分為準(zhǔn)備工作、路基布料施工、材料填筑、分層壓實(shí)、路基水平檢測(cè)、強(qiáng)夯作業(yè)與沉降差值觀測(cè)等，具體流程方案見圖1所示：

3.1 準(zhǔn)備工作

公路路基施工前應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，保證施工現(xiàn)場(chǎng)清潔，根據(jù)施工方案與現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)情況，調(diào)整具體施工參數(shù)，主要內(nèi)容如下：

（1）公路路基表層清潔。根據(jù)工程項(xiàng)目方案劃定施工區(qū)域，提前清除區(qū)域內(nèi)的垃圾雜物，如果存在腐殖土質(zhì)區(qū)，也應(yīng)提前清理?yè)Q填，適當(dāng)增加土質(zhì)清理深度，隨后用機(jī)械完成初步壓實(shí)，為后續(xù)施工提供承載支持[1]。

（2）路基坡底基底處理。對(duì)公路路基坡面進(jìn)行預(yù)修正，按照填筑施工技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)路基坡面陡峭程度，如橫向坡度≤1∶5時(shí)，先應(yīng)實(shí)施坡面挖掘，清除雜草與樹根，基礎(chǔ)面挖掘?qū)挾韧ǔ?.5～2 m，保證坡面臺(tái)階向內(nèi)的傾斜角為2%～4%。

（3）明確施工參數(shù)與機(jī)械設(shè)備。根據(jù)施工方案做好技術(shù)設(shè)施、機(jī)械設(shè)備、操作人員的準(zhǔn)備工作，具體如表1所示：

3.2 路基布料施工

先用石灰料提前畫好區(qū)域格，將路基施工段劃分為多個(gè)部分，每部分進(jìn)行布料施工，用掛線方式控制布料量，例如在軟土路基區(qū)域，應(yīng)將每層布料厚度控制在0.3 m以內(nèi)。敷設(shè)完畢后，用水準(zhǔn)儀器檢測(cè)路基路面平整度，單層路基填筑與壓實(shí)作業(yè)應(yīng)在布料施工基礎(chǔ)上進(jìn)行，每層質(zhì)量確認(rèn)后方可進(jìn)行下一層施工。對(duì)于路基邊坡穩(wěn)定性較差的軟土地基地域，布料施工時(shí)應(yīng)盡量延伸，使布料覆蓋到路堤坡腳，每隔20 m用花桿標(biāo)注，作為路基坡腳的基準(zhǔn)線[2]。

案例工程施工段屬于軟土路基，土質(zhì)長(zhǎng)期受到河流沖擊與地下水流影響，路基地層主要是河流中下游發(fā)生大量堆積，細(xì)粒土占據(jù)大部分。因此采用細(xì)粒土、水泥土相結(jié)合的填料方式，根據(jù)路面底面深度，確定相關(guān)壓實(shí)度情況，具體如表2所示。

3.3 路基材料填筑

填筑材料到場(chǎng)后，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)整平處理，用平地機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)路基平整度控制在工藝范圍內(nèi)，隨后進(jìn)行路基材料的回填整平，其間應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注材料的松鋪厚度，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)控制路基材料的含水率，如果含水率較低，則應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)灑水；如果含水率過(guò)高，則應(yīng)進(jìn)行晾曬處理。為使填筑料與原路基土質(zhì)充分結(jié)合，應(yīng)提前在施工現(xiàn)場(chǎng)提取部分土樣，稱重后約為9 560 g。采用篩分法進(jìn)行顆粒分析，孔徑尺寸分別為60 mm、40 mm、20 mm、10 mm、5 mm、2 mm，進(jìn)行粗篩分析，獲得試驗(yàn)土樣的累計(jì)留土質(zhì)量情況，具體如表3所示。隨后進(jìn)行孔徑尺寸分別為2.0 mm、1.0 mm、0.5 mm、0.25 mm、0.075 mm的細(xì)篩分析，具體如表4所示。

路基材料填筑階段，應(yīng)按照“由慢至快”的原則，逐漸提升填筑施工效率。使用振動(dòng)壓路機(jī)靜壓作業(yè)，隨后用平地機(jī)進(jìn)行二次整平處理。填料中應(yīng)關(guān)注材料的含水量，避免對(duì)壓實(shí)作業(yè)構(gòu)成影響。在振動(dòng)施工中，壓路機(jī)前后輪的重疊距離應(yīng)為0.5 m，相鄰路段的豎向壓實(shí)應(yīng)重疊為2～4 m，避免兩個(gè)施工段中間的漏壓，對(duì)整體路段進(jìn)行4～6次的碾壓作業(yè)[3]。

3.4 分層壓實(shí)

分層壓實(shí)是提高路基填料密實(shí)度的關(guān)鍵，根據(jù)實(shí)際情況采取多次壓實(shí)結(jié)合的技術(shù)方式，應(yīng)時(shí)刻關(guān)注路基水平、豎直方向的壓實(shí)度，根據(jù)施工效果與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，調(diào)整每層路基的壓實(shí)參數(shù)。分層壓實(shí)施工步驟如下：

（1）按照先兩側(cè)、后中間的順序進(jìn)行路基壓實(shí)，確保施工段中心線至路堤兩側(cè)坡腳為2%～4%。

（2）嚴(yán)格控制每層壓實(shí)質(zhì)量，防止路基不平或不均勻沉降現(xiàn)象。

（3）準(zhǔn)確記錄每層壓實(shí)施工的技術(shù)參數(shù)，為后續(xù)壓實(shí)作業(yè)提供參考。

壓實(shí)施工中松鋪厚度應(yīng)設(shè)定為36 cm，碾壓工藝為壓實(shí)5遍：先靜壓1遍，然后弱振1遍，再?gòu)?qiáng)振2遍，最后靜壓1遍進(jìn)行收面。在此過(guò)程中，壓路機(jī)應(yīng)始終保持勻速行駛，速度為1.5～2 km/h。

3.5 路基水平檢測(cè)

對(duì)公路路基的水平面與豎直面進(jìn)行檢測(cè)，以了解施工段各區(qū)域的路基壓實(shí)度。選取多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，將路基沉降數(shù)值進(jìn)行匯總，得到施工段整體路基的壓實(shí)結(jié)果。反復(fù)進(jìn)行填筑壓實(shí)作業(yè)，直到路基路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段公路路基施工中，常用的路基壓實(shí)度方法有貝克曼梁、承載板法、FWD法以及落錘彎沉儀測(cè)試法等，各種方法的具體要求如表5所示。從表5可以看出，落錘彎沉儀檢測(cè)法不僅1人就能操作，而且壓實(shí)檢測(cè)所需時(shí)間僅為1～2 min，且具有較好的準(zhǔn)確性。因此，案例工程將采用此方法對(duì)路基分層壓實(shí)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。

3.6 強(qiáng)夯作業(yè)

分層壓實(shí)路基檢測(cè)完畢后，進(jìn)行表面強(qiáng)夯處理。根據(jù)施工方案確定夯擊高度、次數(shù)、垂度以及間歇時(shí)間。首次強(qiáng)夯時(shí)將錘頭提升至8～12 m，隨后每次強(qiáng)夯的錘頭提升至8 m的高度，路基夯實(shí)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并進(jìn)行整平處理[4]。

3.7 路基沉降差值觀測(cè)

路基沉降差值觀測(cè)，是對(duì)案例施工段中的多個(gè)壓實(shí)區(qū)域進(jìn)行的分別檢測(cè)，不僅能夠明確各施工區(qū)域的路基壓實(shí)質(zhì)量，還能對(duì)施工段整體的壓實(shí)情況作出綜合分析。

首先對(duì)路基土樣的含水率進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)盒子的質(zhì)量、濕土質(zhì)量、干土質(zhì)量以及水分質(zhì)量進(jìn)行匯總，求出含水率，具體如表6所示。根據(jù)表6的檢測(cè)結(jié)果可知，三組試件的含水率分別為8.2%、8.1%與8.3%，均值為8.2%，符合路基壓實(shí)后的含水率技術(shù)指標(biāo)。

其次對(duì)路基壓實(shí)后，對(duì)各結(jié)構(gòu)層的厚度0d6bc0dac4e2b2cfb6562f2975a395c411c72bb1fd30594e51b7c560321d7635與壓實(shí)度情況進(jìn)行檢測(cè)，推算出各結(jié)構(gòu)層的回彈模量，具體結(jié)果如表7所示。由表7可知，當(dāng)結(jié)構(gòu)層壓實(shí)度較低時(shí)，回彈模量數(shù)值也較低；隨著壓實(shí)度的增加，回彈模量數(shù)值也在逐漸增加，說(shuō)明壓實(shí)度與回彈模量成正比關(guān)系。

最后是對(duì)路基壓實(shí)沉降量差值進(jìn)行檢測(cè)，在案例施工段中選擇5個(gè)測(cè)試點(diǎn)。在不同壓實(shí)次數(shù)下，對(duì)各斷面的壓沉值進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如表8所示。分層壓實(shí)作業(yè)開始后，隨著碾壓次數(shù)的增加，碾壓沉降差值的變化較大，且逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)。各測(cè)試點(diǎn)在碾壓1～5遍時(shí)，壓沉值由≤10 mm增長(zhǎng)至30 mm左右，說(shuō)明隨壓實(shí)次數(shù)的增加，路基內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到逐步提升。

根據(jù)上表可知，在壓實(shí)1遍后，5個(gè)斷面測(cè)試點(diǎn)之間壓沉值的最大差值為0.7 mm；壓實(shí)2遍后最大差值為0.7 mm；壓實(shí)3遍后最大差值為0.8 mm；壓實(shí)4遍后最大差值為0.9 mm；壓實(shí)5遍后最大差值為1.2 mm，測(cè)試點(diǎn)斷面平均沉降差值均≤2 mm，說(shuō)明經(jīng)分層壓實(shí)施工，施工段路基已達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.8 路基分層壓實(shí)施工質(zhì)量保障措施

路橋工程施工中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)“人機(jī)料法環(huán)”等環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控，保證各類機(jī)械設(shè)備的正常使用狀態(tài)，操作人員經(jīng)過(guò)技術(shù)考核后才能上崗，還應(yīng)嚴(yán)格管控材料應(yīng)用質(zhì)量。各施工段應(yīng)提前進(jìn)行軟土路基的土壤檢測(cè)，根據(jù)土質(zhì)成分設(shè)計(jì)混合料配比方案，摻入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，加?qiáng)對(duì)填筑材料的質(zhì)量把控。同時(shí)，為滿足公路路基設(shè)計(jì)的質(zhì)量等級(jí)，應(yīng)提前確定好各層壓實(shí)厚度，準(zhǔn)確記錄路基壓實(shí)數(shù)值，施工區(qū)域內(nèi)每隔20 m均要放置3～5個(gè)高程測(cè)定儀器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路基施工質(zhì)量情況，以加強(qiáng)路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與承載能力。

4 結(jié)論

綜上所述，該研究在實(shí)際工程中引入路基分層壓實(shí)技術(shù)，提出針對(duì)性的路基施工方案，具體為路基布料施工、材料填筑、分層壓實(shí)、路基水平檢測(cè)、強(qiáng)夯作業(yè)與沉降差值觀測(cè)等。施工結(jié)束后對(duì)路基各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如下：各試驗(yàn)點(diǎn)的路基含水率為8.1%～8.3%；回彈模量為464.9～492.3 MPa；測(cè)試點(diǎn)斷面平均沉降差值均≤2 mm。證明分層壓實(shí)施工可以提高路橋工程質(zhì)量，能夠?yàn)楣肥聵I(yè)發(fā)展提供安全保障。

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