高速公路路基施工技术与路基压实质量控制措施

郑如岩

(山东省滨州公路工程有限公司，山东 滨州 256612)

0 引 言

高速公路路基的处理的好坏直接影响行车速度和行车舒适性，由于地质情况较为复杂，近些年来特殊地基的路基处理成为热门研究课题，尤其在沿河、沿湖路段软基处理是较为复杂的过程，而且路基段落多数都在沉降较大的问题，本文基于路基的施工方法对路基质量控制进行研究。

1 高速公路路基施工技术

1.1 路基沉降不均匀分析

(1)土性质分析

我国公路建设中最常用的是土体的填筑，土的性质和路基的填筑质量有很大关系。土与水之间的关系，含水量的不同土体呈固态状、液态状，常用的两者之间的临界含水率称为液限和塑限，因而土质路基的填筑质量受水作用的影响较为重要。路基含水率在路基施工填筑中是重要的控制因素。自然界常见的土主要是由三部分组成，气体、固体(土颗粒)、液体(水)也称为土的三相，在受力后改变了这三相在土体中所占的体积比例，土体积减小。常见土体破坏形式主要是剪切破坏、冻融破坏、遇水液化破坏。

(2)土的压实性质

高速公路的路基填筑中主要是利用土体的承载力来承受车辆荷载及公路自重的，提高土体的承载力需要改善土的工程性质，公路建设中常常通过控制土的最佳含水率在压路机等压实机械或设备的作用下使土体达到最密实状态。这一作用原理利用的是土体物理性质挤密土体，这样可以改变土颗粒排列密实性，增加分子间的吸引力和相互摩擦力以达到承压作用。

1.2 桥头跳车处理

桥头和路基相连接，由于桥梁承重主要是桩体，沉降变化非常小，路基段土体的沉降相对较大，经过一段时间通车后，这种沉降差使得车辆行驶速度较快时有跳车，行车舒适感差，影响行车安全性。这不仅不能很好的发挥道路运输能力，降低道路运输能力，增加了车辆对路和桥的冲击，降低了桥头位置道路的使用寿命。根据大量桥头跳车数据总结出行车速度受台阶高度的影响，以下列回归方程表示台阶高度与速度的关系

v=1.845 1h1.12

(1)

式中：v为速度降低值，km/h；h为台阶高，cm。

由上述关系得出桥头沉降差1.5 cm及以下时对速度无明显影响，沉降差在1.5～3.5 cm之间时产生一定不舒适感；沉降差在3.5～5 cm时行车速度明显降低而且有明显的颠簸感觉；沉降差大于5 cm后车速强制降低，方向把控较为困难，严重影响行车安全性。

1.3 路基填挖交界处理

(1)填挖交界基本原理

在高速公路路基工程中多数情况下路基填挖交都必然涉及到的问题，填挖交界分为纵向和横向，如果直接进行填筑路基很难形成一个整体，容易沿搭接面滑移，因此在施工过程中需要对该截面进行处理。填挖交界沉降原理与桥头相类似，都是由于连接两路段不均匀沉降引起的，挖方路段属于原始地面沉降已经稳定，新填筑路段属于新土沉降还没有稳定，因此填挖交界易向路堤侧进行压缩移动，路基间由于这种滑动作用在路堤段产生横向裂缝。

高速公路承受交通量和结构自重荷载较大，填挖交界处又相对沉降不均匀薄弱处，在路基设计过程中常对填挖交界进行挖台阶过度，以增加接触面积减小滑移可能，同时铺设土工格栅，防止产生横向裂缝。

(2)填挖交界沉降分析

规范的地基计算方法采用平均附加应力(是在路基某深度产生的应力总和和所计算受力深度的比值)，假设土的压缩模量在各个土层相等，那么深度在土的压缩量采用规范计算如式(2)

(2)

路基基底的附加应力为P0，基底计算土层压缩模量为Esi，ΔAi为相邻土体应力变化值，基底与连续两个土层的距离分别为Zi、Zi-1，计算点至两个连续土层的附加应力系数的平均值αi、αi-1。

(3)填挖交界路基沉降差异计算分析

在公路交通荷载与公路结构自重共同作用下挖方沉降为S挖，填方段路基的沉降量为S填，通过简化计算挖方段沉降，根据规范计算S挖总=mSc(m为经验总结系数，受荷载大小、地质条件、荷载加载速度等有关，常用的为1.1～1.7取值。Sc是固结沉降值。)。填方路基的沉降总量S填总=S1+S2(S1表示地基沉降量，S2表示填方沉降量)。

(3)

1.4 高填方路基处理

高速公路由于设计等级较高，因而一般路基段为行车安全性等因素做考虑，要求的路基填筑高度较高，施工过程中高填方路段如果强度沉降量控制不好很容易产生病害。在高填方路基施工中对路基填料和排水要求较为严格，需要编制专项施工技术填筑方案。通常采用粒料类材料填筑比较好，每层的填筑厚度不宜超过30 cm，分层压实并严格控制压实质量，得压实合格后再进行上一层填筑。

高速公路松铺厚度宜为30 cm以内，根据以往经验松浦厚度超过30 cm压实度合格不宜保证，也不经济，施工采用履带式推土机械进行填方推土，随后用压路机进行压实，填筑和压实间隔时间不宜过长，防止雨水渗入路基。在填筑过程中应设置路拱保证排水畅通，压路机碾压需要严格控制碾压控制速度和轮迹重复碾压宽度，碾压速度控制在2.5～4.5 km/h范围内，碾压纵向轮迹重复宜为40～50 cm，遵循先边部后中间的压实顺序，连续碾压的施工原则。

1.5 软基路基处理

软土路基主要是以饱水软弱黏性土为主，常见的软土路基不宜压实，不能够用作路基承压层。软土路基常用的处理方法换填软土、软土掺料拌和加固、排水固结、加固复合地基处理等方法。软基路段施工中常通过减小路基重量以减小对地基的荷载作用，常采用的是轻质土路基。

在公路中压缩量比较大、含水率较高、而且多数都含有有机质常定义为软土路基段落。淤泥土和淤泥质土是常见的软土路基类型，软土可塑性修筑的填方容易失稳，而且沉降较为缓慢是一个长期过程，有的甚至十多年沉降都不能达到稳定。

在高速公路软土地段地基承载力方面主要包括：软土地基的加固处置施工、路基填方施工。软基由于承载力不够，不能够直接进行路基填筑，需要地基有足够的承载力才能够进行路基施工。软土施工处理需要根据软土的物理化学性质以及软土层深度制定相应的处理方案，在施工中软基承载力和保持路基稳定性的方法包括抛石挤淤法、离子置换法、反压护道法、置换软土法、排水引流法、预加载等路基处理方法。

2 路基沉降控制分析

2.1 路基压实控制

路基压实度是主要控制路基填筑强度的重要指标，但是对于路基施工填筑压实没有统一规范规定，因为各地区的土质不一样，因此许多实际控制中需要根据所取填料的材料性质有关系，需要根据实际情况进行施工前的试验段填筑，通过试验段的填筑确定路基的松铺厚度、路基最佳含水率、摊铺机械选择、压实机械的选择等施工过程中的重要参数。施工中需要根据实际情况做具体调整，在路基填筑过程中严格控制压实度并对特殊路基处理进行实施监控，以保证及时反馈路基填筑质量，做好路基沉降记录，以便更好预测路基工后沉降量。

2.2 路基分层压实质量

(1)填料路基压实遍数

路基压实度重要的影响因素就是碾压遍数。路基压实厚度是需要根据现场实际路基填料及填筑厚度确定最经济的压实遍数，既要保证路基压实质量也要保证施工经济性。因此，路基压实遍数既要考虑经济原因也要考虑路基质量，根据试验段确定压实遍数是方案的经济合理的有力保障。

(2)填料压实度保证

根据现场实际填料确定填料最大干密度，将实际压实密度和最大密度进行比较，比值称作压实度。路基压实度是重要的压实控制指标，压实度控制需要准确的试验最大干密度。

(3)路基沉降控制

3 实例分析

某高速公路地处山区，根据试验路段来证明沉降控制有效性，选定具有代表性的路段作为路基沉降施工的试验路段进行分析。本次选择路基高填路段作为试验段，填高在10～21 m，将该段定为中级沉降段。

根据设计方案和施工方案对高填方和涵洞交界处采用土工格栅处理，对比发现涵洞差异性沉降约为13%～20%，土工格栅涵洞顶4 m内设置，根据实际试验段发现按4 m设置时差异沉降处理效果并不明显，只能相对减小9%左右沉降量，并不明显。

(1)试验段分析发现格栅对路基两侧作用很小，可不设置。

(2)根据实验结果将涵洞顶部原方案中土工格栅铺设4.5 m，涵洞上部土工格栅按照0.6+1+1.5+2.4 m进行铺设；

(3)高填路基段伸入强度高的路基区格栅长度应为10 m，路基整体沉降较好，将涵洞的土工格栅伸入至沉降小的段落。

上面对路基高填质量控制做了简单分析，对高填方路基涵洞顶质量施工进行分析，通过弹性施工作业使路基填筑达到稳定。

4 总 结

本文根据路基沉降原因分析，通过对特殊路基及一些路基常见处理方式进行分析，经过分析路基沉降，对路基最常见的填挖交界进行沉降分析，简单介绍了该方法的沉降原理，以及作简单分析。又通过压实度简单分析，简述了控制措施及方法。