路基压实度循环操作施工质量控制方法

周同邦

【摘    要】：为保证道路路基施工压实度质量，提出基于plan（计划）、do（执行）、check（核查）、act（处理）操作流程的循环式路基施工质量控制方法，设计并计算含水率、压实率、孔隙率、固体体积率和路基回弹模量的质量控制指标。通过试验分析不同施工标准造成的质量差异，得到最大夯击量和水平影响范围，验证了方法的可靠性。

【关键词】：循环操作；路基；施工质量；压实度

【中图分类号】：U416.1【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）03-21-03

【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.03.007

Construction Quality Control of Subgrade Compaction Cyclic Operation

ZHOU Tongbang

（Gansu Jinqiao Highway Engineering Co. Ltd.， Zhangye 734000，China）

【Abstract】：In order to ensure the quality of compaction degree of subgrade construction， the paper designes the quality control method for roadbed construction based on the PDCA cycle， sets quality control indicators for subgrade construction， and calculate quality control indicators for water content， compaction rate， porosity， solid volume ratio， and subgrade rebound modulus. Through the experiment， the paper analyzes the quality differences caused by different construction standards According to the experimental data， the maximum compaction amount and  horizontal impact range are obtained， which verifies the reliability of the method.

【Key words】：cycle operation; subgrade; construction quality；compactness

隨着我国经济的发展和社会的进步，公路交通运输的重要性越来越凸显，作为主要的交通运输方式，公路运输为人们的出行提供便利，同时也影响着区域经济的发展[1]。公路工程施工建设要求确保整体结构具备理想的稳定性，尤其是对于路基结构，更是需要加大施工管控力度，确保其具备理想承载力，为公路工程整体结构提供有效保障[2]；很多地质结构较为复杂的区域需要不同高度的路基，才能够保证公路施工的安全与完整。我国路基主要有3种：填土高度在6～8 m之间的填土路基；填土高度在10～12 m之间的砂质路基；填土高度在20～25 m之间的一般路基。为避免由于路基质量造成的道路施工危险，需要对施工质量控制进行。本文结合PDCA循环方法，对路基施工的质量控制进行研究。

1 路基施工质量控制方法

1.1 PDCA循环质量控制措施

PDCA 是一种持续改进循环模型，是实行全面化质量管理应当遵循的一种科学模型指标，其在质量管理领域得到了非常广泛的应用。其中，P即plan（计划），D即do（执行），C即check（检查），A即action（反馈），这是PDCA循环管理的4个基本环节[3]。将这4部分按照工作安排提供相对应的标准，就可以对大部分施工质量实现有效的控制，而未完成施工质量控制的部分则可以留到下一个阶段去循环处理，从而保证所有质量安全问题得到解决。

第一阶段制是计划阶段，通过剖析质量问题导致的不同后果，得到基于AHP（层次分析法）模型的分析结果并在不同质量目标的分解子项下，实现目标计划的完成。施工前，将工程部门的分工进行改进分析，通过工前检查保证技术的安全性与有效性；施工人员应熟练掌握图纸并坚持按照图纸设计的内容安全施工；此外，还需要做好建筑材料的检查工作，包括原材料和半成品、零配件等均需要保证质量合格；最后通过技术交底，可以适当培训相关工作人员，以保证施工的质量。同时对工程质量通病采取针对性较强的预防措施，此后依据相关可行性强的技术措施，来达到在同类工程中工程质量优秀水平这一目标[4]。

第二阶段是执行阶段，是对以上质量控制模型的运用阶段。施工过程中，建立合理的岗位职责制度，可以更好地保障工程质量；关键工序需要有相关的技术人员在一旁监督并严格落实三工三俭的巡查制度，在同一时刻做好文件资料的记录与存档。

第三阶段是质量控制的核查阶段，需要分别在施工准备阶段进行检查、在地基处理施工阶段提前检查、中间抽查、施工结束后的复查。在路堤填筑阶段同样需要进行3个阶段的检查，才能够完成质量控制的核查。

第四阶段是质量控制的处理阶段，是对未完成质量检查的节点的处理。

1.2 路基施工质量控制指标设定

主要将路基施工的指标分为5个部分，分别是含水率、压实率、孔隙率、固体体积率、路基回弹模量。含水率的计算公式为

式中：[ωhsl]为路基中水的质量与砂土质量比，当填土达到最大密度时，可以得到该含水率，该参数需要保证在一定的区间范围内；[ws]为砂土在含水状态下的重量；[wa]为砂土中水的单位重量；[wd]为土壤中的最佳含水量。

压实率的计算公式为

式中：[Kp]为经过夯击后，单位夯击点上土壤的压实率，压实率越大，表明路基施工质量越好；[ρt]为干燥土壤的实际密度；[ρg]为干燥土壤的最大密度。

式（2）可以进一步测试路基的含水量。路面的填筑由于部位不同，压实机械多以重型压路机为主，采用自重在14 t以上大吨位设备[5]。一般将路基的压实率作为衡量路床质量指标的重要依据。见表1。

根据压实率可以进一步确定工程设计的规范值并结合安全施工的质量标准，保证路基的质量控制结果。

路基的孔隙率也是衡量施工的重要指标，其計算公式为

式中：[tn]为土壤中的孔隙含量与土壤整体体积之间的比值，一般情况下，[tn]越大，土壤结构越松散；[bv]为土壤中孔隙结构的体积；[bp]为所研究土壤整体体积。

固体体积率的计算公式为

式中：[V%]为土壤的固体体积率，一般为填方材料干密度与湿密度之间的比值；[pr]为干燥土壤的密度；[hg]为湿润土壤的密度。

路基回弹模量的计算公式为

式中：[Es]为路基的回弹模量，是在考虑单位面积路基荷载值条件下的承载重量的能力指标；[Df]为路基承载半径；[hi]为路基上层单位面积的压力值；[Pi]为荷载指标下的弯沉度；[λk]为土壤泊松比。

结合以上5个指标，可以得到路基施工质量的循环控制，保证道路施工的质量。

2 工程实例

2.1 工程内容与工程目标

将某城市的高填方路基作为本次实验的研究对象，该工程的地势较低且周边无明显丘陵，视野开阔，盆地周边的坡路以阶梯状分布。路基堤面与水平面之间的高程约为263.25～291.34 m，相对高差为28.09 m，相对而言有一定的地面起伏并非单纯呈盆地状。该工程所在城市的气候范围属于温带季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，雨热同期，全年平均气温在10.25～17.34 ℃，平均年降水量约为802.35 mm。路基建设包括路基强夯、路基填筑等。见表2。

在本文提出的PDCA循环方法路基施工质量控制中，路堤的压实度需要达到95%以上且工程的沉降幅度需要控制在30 cm以内，路面的合格率为99%，只有符合这3点要求，才能算作工程施工达到标准。

14～16 t夯锤可以对地基施加约2 000 kN·m和4 000 kN·m能级压力，在起重机的作用下，可以较大程度地保证填筑深度与填筑强度。此时可以在施工路基面上布设夯点，用于第一遍以及第二遍的夯锤施工。见图1。

每一个夯击点的横纵尺寸相同且第二次夯击点基本位于4个相邻的第一次夯击点位的中间。两个相邻点位之间的距离为600 mm。在夯击的过程中，需要通过起吊高度计算每一次夯击的位置坐标，保持夯击结果的准确性。平整工程施工区域的路基，令其处于水平面的状态。在夯击点位上放置样点，每一个样点均准确落在相应的夯击点上，然后测量夯击点的相对高程并计算夯击角度。依据夯击角度和夯击力度，进行第一次夯击与第二次夯击，最后平整整个施工场地，保证夯击结果的有效性。此时的施工场地需要在保证满夯施工的前提下，凭证碾压路面，以建立最佳的夯击效果，最后测量路面高程及其与夯击前的高程差异，以确定夯击结果确实具备实际作用。

2.2 不同施工标准造成的质量差异

通过PDCA循环方法建立一个路基施工质量控制的数学模型并将其应用于路面夯击实验中，为保证路面施工的准确性与高效性，提前设置工程参数。此时土体密度约为2 030 kg/cm3，土体的弹性模量为23 MPa，泊松比为0.25，摩擦角为18.25°，阻尼系数为0.145 264，分别对不同夯击次数和夯点间距所造成的施工质量差异进行探究。

本次实验夯锤的夯击能级为2 000～4 000 kN·m且可以得到累计夯沉量与实际夯击次数之间存在线性关系

式中：[fv]为路面施工工程中夯锤的累计夯沉量；[vp]为单次夯击所造成的夯沉量；[bi]、[kx]分别为夯击参数；[v]为夯击次数。

分别就不同夯击次数下的单击夯沉量与累计夯沉量进行测试。见表3。

在单次夯沉量中，随着夯击次数的不断增加，夯沉量也在不断减少，在前10次夯击中，均呈现出较为明显的夯沉量减少趋势且较高的能级会明显提高夯沉量的变化。在累计夯沉量的计算中，能级也会导致夯沉量发生变化且均先快速增加，后缓慢增加。次外，不同的夯击次数还会导致水平影响范围的差异。见表4。

当夯击次数增加时，水平影响范围呈现出先急速后减缓增加的趋势且能级的增加也会导致影响范围的增加。

由表3和表4可以断定，能级越高，累计夯沉量越大且其水平影响范围越大。16次以内的夯击次数的增加，会导致夯击量以及水平影响范围的提高；16次以上，夯击量和水平影响范围均不会有明显提高。

3 结语

本文结合PDCA循环方法，设计了一种路基施工质量控制方法。在计划、执行、核查、处理四个循环步骤的反复控制下，可以得到较好的含水率、压实率、孔隙率、固体体积率以及路基回弹模量，从而得到更好的道路施工质量。通过工程试验可以得知，路基施工过程中质量控制的差异标准，在16次夯击次数时，能够得到最好的夯击量以及水平压缩范围。

参考文献：

[1]康寿平.公路工程路基施工质量控制的关键技术研究[J].科技创新与应用，2022，12（2）：151-153.

[2]张晓虎.简谈公路工程路基施工质量控制策略[J].大众标准化，202，（5）：19-21.

[3]李佳男，李涛，张西超.基于PDCA循环法的船舶建造质量管理研究[J].船舶物资与市场，2022，30（2）：44-46.

[4]李鑫，邓祥国，田春，等.基于PDCA循环在市政道路工程施工质量控制——以成都天府国际机场航站区市政配套施工一标段为例[J].四川建筑，2022，42（S1）：188-191.

[5]李新春，孙佳男.浅谈东北地区盐渍土路段高速公路路基施工质量控制[J].公路，2020，65（6）：146-149.