堤坝与道路结合工程路基压实度取值的讨论

柳育刚

（上海勘测设计研究院有限公司，上海200335）

1 概况

堤防工程上修建交通道路时，根据规划定位的工程性质，首先应确定该路堤的主要功能是水利还是交通，并选择主要功能的相应规范进行设计。但是当遇到防洪和交通功能并重的多部门综合工程时，就面临压实指标确定的规范选择问题了。

水利工程中堤防和土石坝填筑压实度主要由轻型击实试验确定，而公路与城市道路的路基压实度主要应用重型试验。因此，在路堤结合设计和土石坝坝顶道路设计时，对于路基压实度选取过程中规范的适用范围有所重叠，究竟该如何选取是讨论的重点。现有对压实度的研究多集中在检测和控制方面，对于不同击实试验标准下压实度控制值的选取和压实度合理上限研究则相对较少。如果选择的压实标准是偏冒进的，那么在后续施工过程中，无论多么精细严格的控制压实指标，施工质量都是存在隐患的；相反，压实标准选取的过于保守，在一些特殊部位可能因超压引起土料剪切破坏和对工程造成极大的浪费，特别是对于土方填筑工程量大的情况。下文应用统计的方法，结合以往工程室内及原位试验数据，对压实度的取值范围进行初步讨论。

首先明确比较与选取原则，建设工程安全第一，所以通过比较后，在最低值选取时不能突破现有各规范的要求，即“就高不就低”的原则；而在理论最大值的选取问题上，本着节约资源、合理优化施工方案及减少污染的目的，选择“就低不就高”的原则。

根据规范规定的压实度范围进行控制，往往可以使填土得到较好的力学性质，能满足工程质量控制的要求。GB 50286-2013《堤防工程设计规范》[1]中对于堤身压实度的控制标准，是根据SL 274-2001《碾压式土石坝设计规范》[2]和DL/T 5395-2007《碾压式土石坝设计规范》[3]的基础上适当降低后得到的。

由上述3 个规范是对堤（坝）身整体压实度进行要求，未分层分区细化；而CJJ 194-2013《城市道路路基设计规范》[4]的填方路基则分成3 个深度范围分别要求：0～80 cm，80～150 cm，大于150 cm；JTG D30-2015《公路路基设计规范》[5]也分路床和路基分别要求。为方便比较，填方路基只讨论深度大于150 cm 的下路基压实度要，求深度150 cm以内的压实度取值建议以JTGD 30-2015及CJJ 194-2013 等为主进行设计。

刘义新[6]对13 个不同位置处的填土分别利用轻型击实标准和重型击实标准测定最大干密度，结果见图1。可见，规定重型击实标准与轻型击实标准的最大干密度推测比值（除特殊注明外，余同）S0=0.909 1，在缺少试验资料时，可根据这一规律进行粗估。

图1 不同击实标准下最大干密度值

SL274-2001 和DL/T5395-2007 对压实度上限有要求，在其他土方填筑的规范中压实度上限较少限制。压实度常由下限控制，由于施工工艺的原因，套压和错位时往往在搭接处有超压情况，为避免发生剪切破坏降低路基的安全稳定性，这些部位应设上限。同样，也对节能减排及优化施工等有一定意义。

2 各规范对压实度的要求

2.1 GB 50286-2013 对压实度的要求

GB 50286-2013 中压实标准是借鉴SL274-2001 适当降低得到的，GB 50286-2013 采用轻型击实标准，要求1 级堤防压实度不小于0.95，2 级和堤身高度不低于6 m 的3 级堤防压实度不小于0.93；堤身高度低于6 m 的3 级堤防及3 级以下堤防压实度不小于0.91。可见，GB 50286-2013 并没有引用SL 274-2001 对压实度上限的要求。压实度是通过轻型击实标准得到的，轻型击实试验在水利工程中亦称为标准击实试验，以区别于重型击实试验。轻型击实标准是水利工程压实指标确定的主要手段。

2.2 SL 274-2001

SL 274-2001 规定了压实度的范围，给出了一个经济合理的上限，这对控制局部超压有着积极意义，说明压实度并非越大越好，当地震情况，土料压实度高能大幅提高抗震能力，所以规范建议取上限值。SL 274-2001 与DL/T 5395-2007 对粘性土堤的填筑标准要求是相一致的。

2.3 DL/T 5395-2007 对压实度的要求

水电专业规范DL/T 5395-2007 还进一步提出了重型击实标准下压实度的选取要求：对于高坝，当应用重型击实试验时，可对压实标准酌情降低，但不可低于0.95。SL 274-2001，DL/T 5395 -2007 对粘性土堤填筑标准要求，采用轻型击实标准，规定1，2 级坝及高坝的压实度应为98%～100%，3 级中、低坝及3 级以下的中坝的压实度应为96%～98%，设计地震烈度为8 度、9 度的地区，宜取上述规定的大值。

根据DL/T 5395-2007对高坝采用重型击实标准的情况，可得S1=0.95/0.98=0.969 4。对低坝用重型击实试验标准的情况DL/T5395-2007没有明确。

2.4 CJJ 37-90《城市道路设计规范》[7]

CJJ 37-90 已 于2012 年5 月1 日 废 除，被CJJ 37-2012《城市道路工程设计规范》[8]代替。但CJJ 37-90 在大量原位及室内试验基础上，给出了轻型击实标准和重型击实标准的对应关系，对水利与交通工程填方压实度击实标准的选取有一定参考意义。对比CJJ 37-90 中深度大于80 cm 填方路基的压实度控制标准，对于快速路及主干路为0.93/0.95；对于次干路为0.90/0.92；对于支路为0.87/0.89。 根据上述比值，可推测各比值如下：

快速路及主干路，S2=0.93/0.95=0.978 9；次干路，S3=0.90/0.92=0.978 3；支路，S4=0.87/0.89=0.977 5，平均比值约0.978 3；而根据图1 统计分析得到的比值S0约为0.909 1。可见，CJJ 37-90 在采用轻型击实试验压实控制标准时，提高了压实控制的要求，以适应交通工程的沉降限制。

2.5 CJJ 37-2012 对压实度的要求

CJJ 37-90 的编制考虑到当时压实机械应用等限制条件，未在路基压实标准的选取方面全面应用重型击实标准，而是并列出轻型、重型供设计人员选择，但对比图1 中两标准下最大干密度关系可知，CJJ 37-90 大幅提高了对轻型击实标准下最大干密度的要求，算是一个折中的做法。在编制CJJ 37-2012 时，国内大型压路机的应用已经相当普遍，给重型击实标准的推广奠定了基础，故新规范中去除了轻型击实标准的取值标准，改为全部用重型击实标准下对压实度进行控制，这对提高路基工程质量有积极意义。

CJJ 37-2012 与CJJ 194-2013 对于150 cm 以下填方路基的压实度要求基本一致。

2.6 CJJ 194-2013

CJJ 194-2013 对城市道路路基设计的规定较为详细，对于穿路建（构）筑物的压实标准确定，结合实际情况，当重型击实标准难以达到或不经济时，给出了轻型击实标准进行控制。回填路基压实度规定时参考了GB 50268-2008《给水排水管道工程施工及验收规范》[9]等。GB 50268-2008 规定：管道两侧和管顶以上50 cm 范围内，应采用轻夯压实。因此CJJ 194-2013 在规定重型击实标准的同时，亦规定了轻型击实标准作为补充，见表1。为方便与堤坝标准比较，表1 中只列出了深度大于150 cm 填方路基的压实度控制标准，填方路基压实度要求与CJJ 37-2012 一致，回填路基压实度在CJJ 37-2012 中未提及，其中填方路基压实度为重型击实标准。

表1 CJJ 194-2013 中土质路基压实度要求

根据表1，可推测回填路基比值如下：

快速路，S5=0.90/0.93=0.966 7；主干路，S6=0.90/0.93=0.966 7；次干路，S7=0.90/0.93=0.966 7；支路，S8=0.87/0.90=0.966 7，4个比值均为0.966 7，虽然较理论值S0的0.909 1 有提高，但比CJJ37-90一般段比值均值0.978 3 及DL/T 5395-2007 的S1=0.969 4 略低，应该是出于施工难度及避免过度压实使相邻建（构）筑物受到不利影响的安全考虑。

2.7 JTG D30 - 2015

JTG D30-2015 对于公路路基的压实度要求，均以重型击实标准为控制依据，与CJJ 37-2012 及CJJ 194-2013 相近工程等级的压实标准相一致。JTG D30-2015对于1.5 m以下（轻、中等级交通）及1.9 m以下（特重、极重交通）填方路基的压实度控制标准下路堤压实度要求：高速、一级公路不小于0.93，二级公路不小于0.92，三、四级公路不小于0.90。

3 压实度标准确定步骤

压实度标准的确定过程，可以初步分为以下3个步骤。

3.1 “定轻重”

根据工程性质，初步判断属于水利工程还是交通工程。具体而言，如果属于水利工程，则基本应用轻型击实标准，但应判断是否为高土石坝，近而讨论高坝利用重型击实标准的可行性。如果是交通工程，则一般段采用重型击实标准，局部穿路基建（构）筑物范围内讨论是否采用轻型击实标准。若是综合工程，则可通过“下限就高、上限就低”的基本原则进行确定。

3.2 “定级别”

水利和水电工程中的堤坝都被划分为5 个级别，水利与交通规范级别两两组合，可以得到各工程性质下的二维级别关系。在具体组合过程中，SL 274-2001 与DL/T 5395-2007 对压实度的实质性要求基本一致，DL/T 5395-2007 进一步要求了高坝采用重型击实标准的情况，故选择DL/T 5395-2007 为代表规范；CJJ 37-2012 与CJJ 194-2013 级别一致，压实标准也很统一，故只取CJJ 194-2013 作为代表规范。

3.3 “定指标”

各规水利及交通范两两组合，共有“GB 50286-2013—CJJ 194-013”“GB 50286-2013— JTG D30-2015”“DL/T 5395-2007—CJJ 194-2013”及“DL/T 5395-2007—JTG D30-2015”等4 种情况，为方便量化比较，拟定以轻型击实标准为基数，交通规范的重型击实标准按比例换算成轻型击实标准进行比较，比例系数的选取方面，堤防工程由于是在SL 274-2001 基础上降低得到，SL 274-2001 参考DL/T 5395-2007 的S0，GB 50286-2013，CJJ 194-2013 及JTG D30 - 2015 各级别压实度上限可参考DL/T 5395-2007 在下限的基础上加2%得到。对于交通规范中的重型击实标准获得的压实度控制，在重型击实标准转换为轻型击实标准时，对于容易压实的土料，可采用接近S0，对于较难压实的土料，建议取接近S1。为定性说明问题，本文假设土料较难压实，选S1作为转换比值。

3.3.1 “GB 50286-2013—CJJ 194-2013”对比

表2列出2个规范规定的压实度下限，CJJ 194-2013 的重型击实标准下压实度下限已根据S1比值转换为轻型击实标准是的压实度下限，下同。

表2 GB 50286-2013—CJJ 194-2013 压实度下限对比

表2 中可以看出，次干路及支路与1 级堤防组合时，重型击实标准获得的压实度比轻型击实标准略低，其余重型击实标准下的压实指标基本上都高于轻型击实标准。

3.3.2 “GB 50286-2013—JTG D30-2015”对比

表3 列出2 个规范规定的压实度下限。

表3 GB 0286-2013—JTG D30 - 2015 压实度下限对比

表3 中可以看出，三、四级公路与1 级堤防组合时，重型击实标准获得的压实度比轻型击实标准低了约2%，其余重型击实标准下的压实指标基本上都高于轻型击实标准。

3.3.3 “DL/T 5395-2007—CJJ 194-2013”对比

表4 列出2 个规范规定的压实度下限。

表4 DL/T 5395-2007—CJJ 194-2013 压实度下限对比

表4 中可以看出，DL/T 5395-2007 的压实指标基本都高于CJJ 194-2013 中的标准，不过考虑到城市中建造中高坝的可能性极小，这一组合没有太多实际意义。

3.3.4 “DL/T 5395-2007—JTG D30 - 2015”对比

表5 列出2 个规范规定的压实度下限。

表5 DL/T 5395-2007—JTGD30 - 2015 实度下限对比

表5 中可以看出，DL/T 5395-2007 的压实指标基本均高于JTG D30 - 2015 中的标准。

4 结论

1）在确定压实指标时，轻、重击实标准的转换过程中，重点是比值的选择。为简化出来以说明问题，定性与定量结合选择了S1作为计算值。在实际工程应用过程中，需要根据具体的土料是否容易压实等工程特性来确定，当暂时缺少地勘资料时，经论证，可在S0～S1间进行粗估取值。

2）压实指标主要由下限控制，计算得到的压实度不能小于各规范的要求。

3）压实指标上限，本文只初步建议在下限基础上提高2%，当遇到复杂地质条件或有其他特殊要求时，应通过试验确定。