探究高速公路路基壓實(shí)質(zhì)量控制對(duì)策

摘要 為進(jìn)一步提高高速公路路基壓實(shí)質(zhì)量，提高路基結(jié)構(gòu)的壓實(shí)度、平整度，提升路基土性能。文章以山西省太原市某高速公路工程為實(shí)例，通過(guò)壓實(shí)方案技術(shù)論證，提出沖擊壓實(shí)施工技術(shù)方案，從施工準(zhǔn)備、壓實(shí)施工技術(shù)要點(diǎn)、壓實(shí)施工注意事項(xiàng)等方面綜合論述路基壓實(shí)質(zhì)量控制技術(shù)措施。經(jīng)壓實(shí)施工質(zhì)量檢驗(yàn)，路基土性能、路基壓實(shí)度與平整度均明顯提升且達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，該文研究成果以期為相關(guān)從業(yè)人員提供借鑒和參考，從而全面提高高速公路壓實(shí)施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 高速公路；路基壓實(shí)施工；壓實(shí)度；平整度

中圖分類號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）23-0043-03

0 引言

高速公路是現(xiàn)代交通的重要組成部分，良好的路基壓實(shí)質(zhì)量是確保高速公路運(yùn)營(yíng)安全、保證行車舒適性和延長(zhǎng)道路使用壽命的基礎(chǔ)條件之一。路基壓實(shí)質(zhì)量的不合格將直接影響高速公路的穩(wěn)定性與安全性，因此，該文結(jié)合具體工程實(shí)例，深入探究高速公路路基壓實(shí)質(zhì)量控制對(duì)策，研究成果對(duì)于提高高速公路路基工程壓實(shí)施工質(zhì)量，推動(dòng)高速公路事業(yè)的健康快速發(fā)展具有重要意義。

1 高速公路工程概況

山西省太原市某高速公路采用雙向四車道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)行駛速度為100 km/h，其中C12標(biāo)段起止點(diǎn)樁號(hào)為K17+250～K25+300，總長(zhǎng)度為8.05 km，整體走勢(shì)為東西向。在該標(biāo)段范圍內(nèi)，路基土包含堆積物粉質(zhì)液限土、粉質(zhì)液限土，雖土質(zhì)的均勻性良好，但仍然以濕陷性為主要特征。對(duì)沿線范圍內(nèi)地質(zhì)土層的性能進(jìn)行檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)如下：路基土干密度：1.30～1.48 g/cm3；黏聚力：18～42 kPa；壓縮模量：3.0～6.5 MPa；孔隙比：0.765～1.043；滲透系數(shù)：1.526×10-6～6.976×10-6 cm/s。對(duì)該高速公路標(biāo)段范圍內(nèi)路基土的濕陷性情況進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)如下表1所示，可見(jiàn)該公路路基土的濕陷性嚴(yán)重，后續(xù)出現(xiàn)不均勻沉降的可能性大，對(duì)路基結(jié)構(gòu)壓實(shí)施工提出了更高的要求，確保路基土不穩(wěn)定的問(wèn)題得到解決。

2 高速公路路基壓實(shí)施工方案論證

路基壓實(shí)施工結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出傳統(tǒng)振動(dòng)壓實(shí)與沖擊壓實(shí)兩種施工方案，對(duì)壓實(shí)施工方案從施工效率、壓實(shí)振幅與頻率、壓實(shí)深度和動(dòng)能等方面分析，最終沖擊壓實(shí)施工技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）沖擊壓實(shí)施工技術(shù)有更高的施工效率：在路基壓實(shí)過(guò)程中，傳統(tǒng)振動(dòng)碾壓速度為3～5 km/h，而沖擊壓實(shí)速度為12 km/h左右，有更快的行駛速度和更高的施工效率。

（2）沖擊壓實(shí)施工技術(shù)的作用頻率更低而壓實(shí)振幅更高：在相同的壓實(shí)施工作業(yè)時(shí)間內(nèi)，受壓實(shí)裝置結(jié)構(gòu)的影響，沖擊壓實(shí)對(duì)路基土的沖擊次數(shù)較少，但每次沖擊所形成的波幅近似于地震波，具有更高的沖擊強(qiáng)度，在高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)的循環(huán)沖擊，在壓實(shí)輪的輔助下，使路基土得到夯實(shí)強(qiáng)化。

（3）沖擊壓實(shí)技術(shù)的壓實(shí)動(dòng)能更大且作用深度更深：以12 t凈重的25 kJ三邊形雙輪沖擊式壓路機(jī)為例，平均沖擊速度設(shè)定為12 km/h，可以形成2 540 kN的沖擊作用力，沖擊波可在路基深層產(chǎn)生作用，使路基土得以密實(shí)[1]。使用沖擊壓實(shí)技術(shù)對(duì)試驗(yàn)段路基進(jìn)行規(guī)范的沖擊碾壓施工，于路基側(cè)向建立監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)縱向距離路面80、100、150、200 cm位置處的路基土密實(shí)情況，在選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)剔除道路邊緣等不具有代表性的點(diǎn)位，相比于傳統(tǒng)的振動(dòng)碾壓，其作用深度更大，對(duì)于濕陷性特點(diǎn)的路基土具有良好的壓實(shí)效果，試驗(yàn)段平均壓實(shí)度＞96%。

3 高速公路路基壓實(shí)施工質(zhì)量控制措施

3.1 充分落實(shí)施工準(zhǔn)備

3.1.1 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)施工準(zhǔn)備工作包括如下幾點(diǎn)：（1）參考施工設(shè)計(jì)方案，對(duì)壓實(shí)施工作業(yè)范圍使用白灰進(jìn)行標(biāo)記，施工過(guò)程中及時(shí)補(bǔ)全標(biāo)記。（2）對(duì)施工范圍內(nèi)0.3 m深的表層土使用推土機(jī)進(jìn)行清除，去除路基土中建筑垃圾、腐殖土等不良土質(zhì)。（3）為減少地面水對(duì)路基壓實(shí)的影響，在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置排水溝等截水排水裝置。（4）在碾壓施工的端側(cè)預(yù)留出30 m×8 m的場(chǎng)地，用于沖擊壓實(shí)設(shè)備的掉頭操作，減少對(duì)正常施工的影響。（5）施工沿線的30 m范圍內(nèi)無(wú)房屋建筑，10 m范圍內(nèi)無(wú)橋梁結(jié)構(gòu)，沖擊壓實(shí)施工可行。

3.1.2 設(shè)備準(zhǔn)備

路基沖擊壓實(shí)所用的設(shè)備為YCT-25型沖擊式壓路機(jī)（25 kJ），沖擊輪的三邊均為曲面形狀，總重量為16 t，標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)施工速度為10～13 km/h。設(shè)備準(zhǔn)備工作包括如下幾點(diǎn)：（1）設(shè)備性能檢查：壓路機(jī)操作人員對(duì)設(shè)備性能進(jìn)行全面檢驗(yàn)，避免在施工期間出現(xiàn)性能故障。（2）確定壓實(shí)參數(shù)：該壓實(shí)設(shè)備的機(jī)械勢(shì)能標(biāo)定為25 kJ，結(jié)合壓實(shí)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度、沖擊壓實(shí)初速度、沖擊壓實(shí)時(shí)間等參數(shù)，確定壓實(shí)施工期間的沖擊力是250～400 t[2]。

3.2 嚴(yán)格落實(shí)壓實(shí)施工技術(shù)要點(diǎn)

為保證高速公路路基結(jié)構(gòu)壓實(shí)施工質(zhì)量，該工程運(yùn)用沖擊壓實(shí)施工技術(shù)工藝，嚴(yán)格落實(shí)如下施工技術(shù)要點(diǎn)：（1）公路的路塹段實(shí)施20遍的沖擊壓實(shí)，將0.5 m厚度的灰土覆蓋于頂部實(shí)施封閉。沿線范圍內(nèi)個(gè)別路堤段未設(shè)置排水溝渠，在坡腳內(nèi)側(cè)1.5 m至坡腳外側(cè)2.0 m位置處，將0.3 m厚度的灰土進(jìn)行覆蓋實(shí)施封閉。具有完善排水設(shè)施的路堤段，從坡腳內(nèi)側(cè)1.5 m位置處開(kāi)始至排水溝位置，使用0.3 m厚度的灰土實(shí)施封閉。（2）合理確定壓實(shí)施工速度，沖擊壓實(shí)過(guò)程中的速度過(guò)快或者過(guò)慢均會(huì)對(duì)壓實(shí)施工效率和質(zhì)量產(chǎn)生影響，該YCT-25型沖擊壓路機(jī)的最佳壓實(shí)速度是10～13 km/h，如果碾壓速度慢，沖擊勢(shì)能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)化率將下降，降低沖擊波的作用深度。如果碾壓速度過(guò)快，一旦路基表面有坑洼，將導(dǎo)致壓實(shí)輪懸空于地面，減少和路基面的接觸，從而對(duì)碾壓效果產(chǎn)生影響。因此，在壓實(shí)施工環(huán)節(jié)，控制壓路機(jī)速度為12 km/h[3]。

（3）路基表面的土質(zhì)比較松散，在高速?zèng)_擊壓實(shí)過(guò)程中將產(chǎn)生大量的灰塵，因此在沖擊壓實(shí)現(xiàn)場(chǎng)，配備灑水車以噴霧形式進(jìn)行灑水降塵，減少施工作業(yè)對(duì)周圍環(huán)境的影響，如圖1所示。（4）為保證路基壓實(shí)的全面性，在施工過(guò)程中作業(yè)人員操控相鄰作業(yè)面縱向搭接碾壓輪輪寬的1/2，沖擊壓路機(jī)的沖擊輪寬度是0.9 m，兩輪之間間隔1.17 m，當(dāng)車輪接觸到一側(cè)的路基邊緣時(shí)，則停止碾壓施工。（5）沖擊壓實(shí)施工以壓實(shí)5遍為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位，壓實(shí)5遍后，技術(shù)人員嚴(yán)密監(jiān)測(cè)沉降量情況，完成所有施工單元的壓實(shí)后，調(diào)整壓實(shí)方向，如果經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)后，路基土的沉降差值在1 cm以內(nèi)，則提示沖擊壓實(shí)施工完成。（6）沖擊壓實(shí)施工采取錯(cuò)輪壓實(shí)工藝，確保路基土所承受的作用力相對(duì)均勻，促進(jìn)提高路基土結(jié)構(gòu)性能。但在施工過(guò)程中，路基的表層土相對(duì)松散，雖然深層土在沖擊力的作用下得到密實(shí)，而表層土難以達(dá)到良好的整體密實(shí)效果。因此，在壓實(shí)施工過(guò)程中，由推土機(jī)、平地機(jī)對(duì)松散的表土進(jìn)行整平，使其具有良好的壓實(shí)度。（7）為保證壓實(shí)作業(yè)效果，嚴(yán)格要求壓路機(jī)行駛時(shí)速度為12 km/h，禁止速度和方向的突然轉(zhuǎn)動(dòng)，確保嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)方案對(duì)路基全幅實(shí)施全面碾壓，如圖2所示為路基沖擊壓實(shí)施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。（8）壓路機(jī)在不同施工場(chǎng)地進(jìn)行轉(zhuǎn)移時(shí)，要求操作人員先將底部的沖擊輪支起再將車輛駛離，避免對(duì)路基結(jié)構(gòu)形成不均勻的沖擊損害。

3.3 把控壓實(shí)施工注意事項(xiàng)

為充分發(fā)揮沖擊壓實(shí)施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使路基結(jié)構(gòu)具有更好的壓實(shí)效果，保證施工質(zhì)量及安全性，在壓實(shí)施工環(huán)節(jié)，充分落實(shí)如下施工注意事項(xiàng)：（1）路基填料的含水量對(duì)壓實(shí)效果產(chǎn)生直接影響，在施工前對(duì)最佳沖擊壓實(shí)時(shí)的含水率進(jìn)行檢測(cè)，在施工時(shí)將路基填料的含水率控制為最佳含水率±1%。（2）在施工之前，由相關(guān)人員調(diào)取施工現(xiàn)場(chǎng)地下管線布局情況，通過(guò)綜合分析論證，對(duì)構(gòu)筑物是否可以移動(dòng)進(jìn)行評(píng)估，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)重要管線的標(biāo)記。（3）在沖擊壓實(shí)施工期間，對(duì)沖擊波峰情況進(jìn)行控制，在沖擊過(guò)程中對(duì)頻率和沖擊輪力進(jìn)行合適調(diào)整。同時(shí)實(shí)施錯(cuò)峰壓實(shí)工藝，在相同位置處錯(cuò)開(kāi)時(shí)間進(jìn)行沖擊，避免作用力過(guò)于集中，在實(shí)際施工中以20～40 cm為

錯(cuò)位距離，沖擊力的分布均勻性良好[4]。（4）合理控制沖擊壓實(shí)的速度，該沖擊式壓路機(jī)的全程速度控制為12 km/h，在壓實(shí)期間嚴(yán)密配合監(jiān)測(cè)工作，確保設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性、壓實(shí)的均勻性，最大限度提高沖擊壓實(shí)效果。（5）加強(qiáng)沖擊壓實(shí)的環(huán)境管理，受較大作用的影響，沖擊壓實(shí)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)易形成較多的灰塵，在施工前對(duì)路基層以噴霧的方式進(jìn)行灑水，同時(shí)在施工期間配合開(kāi)展灑水降塵。所有施工人員嚴(yán)格佩戴防護(hù)用具，減少灰塵對(duì)身體健康的影響。由于沖擊壓實(shí)的速度相對(duì)較快，在壓實(shí)過(guò)程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)人員管理，保證施工有序進(jìn)行。

4 高速公路路基壓實(shí)施工質(zhì)量控制效果

4.1 路基壓實(shí)度

在完成該公路路基的全面壓實(shí)處理后，施工人員利用灌砂法對(duì)壓實(shí)度指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，在施工沿線范圍內(nèi)隨機(jī)確定4個(gè)斷面位置，在各斷面位置均隨機(jī)對(duì)2個(gè)點(diǎn)位的壓實(shí)度進(jìn)行檢驗(yàn)，與壓實(shí)前的壓實(shí)度指標(biāo)實(shí)施對(duì)比如表2所示。通過(guò)對(duì)路基壓實(shí)度數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析，相比于壓實(shí)之前，施工后壓實(shí)度均明顯提升且壓實(shí)度指標(biāo)均＞98%，達(dá)到路基壓實(shí)施工質(zhì)量要求。

4.2 路基平整度

在壓實(shí)施工完畢后，使用3 m靠尺對(duì)路基平整度情況進(jìn)行檢驗(yàn)，在沿線范圍內(nèi)隨機(jī)選取檢測(cè)點(diǎn)8個(gè)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總?cè)绫?所示，各檢測(cè)點(diǎn)的平整度指標(biāo)的最小值是1.35 mm，最大值是1.80 mm，均≤2 mm，達(dá)到路基壓實(shí)施工質(zhì)量要求。

4.3 路基土性能

在完成路基壓實(shí)施工后，技術(shù)人員對(duì)公路路基土的樣本進(jìn)行采集，實(shí)施試驗(yàn)室室內(nèi)試驗(yàn)，在沿線范圍內(nèi)以500～1 000 m為間距隨機(jī)確定6個(gè)取樣點(diǎn)，排除道路邊緣等不具有代表性的位置，在采樣點(diǎn)0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m深度對(duì)樣本進(jìn)行取樣，對(duì)路基土的各項(xiàng)性能指標(biāo)予以檢測(cè)并計(jì)算均值，如表4所示。經(jīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，在沖擊壓實(shí)施工的作用下，該公路路基土的各項(xiàng)性能指標(biāo)均得到明顯的改善，說(shuō)明沖擊壓實(shí)施工可有效改善高速公路路基土的性能，減少路基土的濕陷性，使其具有更好的穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，路基壓實(shí)質(zhì)量的控制對(duì)于保障高速公路的安全性、舒適性和持續(xù)運(yùn)營(yíng)具有重要意義，山西省太原市某高速公路段針對(duì)濕陷性黃土路基采用沖擊壓實(shí)施工技術(shù)，充分做好施工準(zhǔn)備并加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用管理，施工后路基壓實(shí)度、平整度、路基土性能均得到顯著提升，為高速公路路基施工處理提供了一定的技術(shù)支持。

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