姜湘平

摘要：高速公路項(xiàng)目施工中，路基質(zhì)量控制是重要組成部分，對(duì)整體質(zhì)量控制成效具有直接影響。路基項(xiàng)目施工中，整體均勻壓實(shí)度是較難以測(cè)定且較為重要的控制指標(biāo)之一，因此構(gòu)建完善的評(píng)價(jià)體系，提升均勻性控制技術(shù)應(yīng)用成效，是施工管理應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重點(diǎn)。以某高速公路互通樞紐項(xiàng)目施工為例，分析路基壓實(shí)不均勻的具體影響，闡述均勻性評(píng)價(jià)方法、控制指標(biāo)及檢測(cè)流程，結(jié)合實(shí)際提出路基均勻性控制優(yōu)化方式，以此為相關(guān)技術(shù)應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；路基；壓實(shí)均勻性；控制技術(shù)

0? ?引言

高速公路路基施工中，需要保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，確保路基強(qiáng)度滿足行車安全性和舒適性。碾壓作業(yè)是將原有材料顆粒重新組合排列，形成具有較小空隙率的路基。應(yīng)用沖擊碾壓工藝和分層壓實(shí)技術(shù)時(shí)，由于施工作業(yè)中采用的材料性能、施工參數(shù)等方面差異，在提升路基密實(shí)度的同時(shí)，通常會(huì)造成壓實(shí)均勻性不足問(wèn)題，導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)在外部載荷作用下出現(xiàn)疲勞損壞，影響公路運(yùn)行性能。本文以某高速公路互通樞紐項(xiàng)目施工為例，分析路基壓實(shí)不均勻的具體影響，闡述均勻性評(píng)價(jià)方法、控制指標(biāo)及檢測(cè)流程，結(jié)合實(shí)際提出路基均勻性控制優(yōu)化方式，以此為相關(guān)技術(shù)應(yīng)用提供參考。

1? ?工程概況

芷銅高速公路第一合同段艾頭坪互通與懷芷高速公路交叉工程，起點(diǎn)設(shè)互通樞紐與懷芷高速公路相接，互通主線樁號(hào)K0+000。艾頭坪互通為樞紐型工程，該主線下穿懷芷高速，主要包括懷芷高速開(kāi)口、懷芷高速拼寬施工、芷銅高速下穿懷芷高速橋梁工程等施工內(nèi)容。

艾頭坪互通與懷芷高速相接的A、B、D三個(gè)匝道，設(shè)計(jì)上采用加寬懷芷線路基后銜接，C匝道與懷芷線采用橋梁拼寬的方式。懷芷高速通車已經(jīng)半年多，路基沉降基本穩(wěn)定，而防止新老路基搭接和拼寬橋梁的產(chǎn)生的不均勻沉降，是本項(xiàng)工程的質(zhì)量控制難點(diǎn)和重點(diǎn)。

2? ?高速公路路基壓實(shí)不均勻的影響因素

2.1? ?路基壓實(shí)不均勻引發(fā)病害機(jī)理

高速公路承載著大流量、重載車輛長(zhǎng)距離行駛等交通功能，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到不可替代作用。在高速公路施工中，路基壓實(shí)不均勻現(xiàn)象機(jī)理較為復(fù)雜，所帶來(lái)的影響也較為顯著。松鋪厚度設(shè)計(jì)不當(dāng)、填料含水量偏差過(guò)大、壓路機(jī)型號(hào)配置不當(dāng)，都會(huì)導(dǎo)致外部水份滲入對(duì)路基產(chǎn)生侵蝕作用，在長(zhǎng)期軟化作用下便會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降現(xiàn)象。

在改擴(kuò)建過(guò)程中，原有路基填土和天然地面固結(jié)沉降已經(jīng)基本完成，而新修路段仍會(huì)產(chǎn)生固結(jié)沉降，由此導(dǎo)致路基銜接部位不均勻沉降發(fā)生[1]。

各種原因綜合作用下引發(fā)的壓實(shí)均勻性不足問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致路面會(huì)出現(xiàn)明顯裂縫，或在橋頭部位出現(xiàn)跳車。裂縫現(xiàn)象主要有橫向裂縫和縱向裂縫2種，在處理不到位情形下，會(huì)在行車載荷重復(fù)作用下引起網(wǎng)狀裂縫。橋頭位置橋臺(tái)與路基沉降量不一致導(dǎo)致的沉降差，會(huì)產(chǎn)生較為顯著的裂縫，導(dǎo)致橋頭跳車問(wèn)題，對(duì)車輛行駛安全產(chǎn)生較為顯著的影響。

2.2? ?路基壓實(shí)不均勻?qū)β坊访娼Y(jié)構(gòu)的影響

在路基施工環(huán)節(jié)，壓路度不足，會(huì)直接導(dǎo)致路面穩(wěn)定性不足，平整度受到明顯影響。尤其是在分層填筑作業(yè)中，為了確保整體結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，有效避免不均勻沉降對(duì)路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，每層填鋪厚度都達(dá)到試驗(yàn)要求，才能夠進(jìn)行上一層鋪筑。

在高速公路運(yùn)營(yíng)中，自重載荷和行車載荷的共同作用，會(huì)導(dǎo)致路基整體或部分位置下沉，產(chǎn)生不同程度的滑動(dòng)現(xiàn)象。在路面平整度不足時(shí)，會(huì)對(duì)行車速度和舒適度產(chǎn)生影響，尤其是在低洼處產(chǎn)生沖擊力，進(jìn)一步加劇路面不平整，導(dǎo)致行車安全隱患增加。

3? ?高速公路路基壓實(shí)均勻性評(píng)價(jià)與控制指標(biāo)

3.1? ?壓實(shí)均勻性主要評(píng)價(jià)方法

當(dāng)前理論研究和施工實(shí)踐中，高速公路路基壓實(shí)均勻性評(píng)價(jià)方法已經(jīng)較為成熟，多數(shù)是基于壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行異常值分析，全面、準(zhǔn)確的評(píng)估路基整體壓實(shí)質(zhì)量。檢測(cè)指標(biāo)通常包括填料類型、含水率、壓實(shí)速度、碾壓遍數(shù)等。通過(guò)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)構(gòu)建多元非線性分析模型，結(jié)合仿真試驗(yàn)，可準(zhǔn)確分析不同指標(biāo)具體參數(shù)與壓實(shí)度的函數(shù)關(guān)系，為具體施工提供指導(dǎo)。在部分項(xiàng)目施工中，也可采用連續(xù)壓實(shí)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法。

壓實(shí)均勻性分為區(qū)域均勻性、條帶均勻性。分析壓實(shí)計(jì)值與壓實(shí)度的相關(guān)性，利用計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)建路基路面模型，將不同壓實(shí)度對(duì)應(yīng)的模量輸入至模型中，即可精準(zhǔn)分析不同壓實(shí)度下路基路面結(jié)構(gòu)力學(xué)指標(biāo)變化特征，確定最為合適的施工參數(shù)值[2]。

在當(dāng)前智能化技術(shù)快速發(fā)展背景下，也可采用智能采集壓實(shí)信號(hào)，利用智能化分析方法，準(zhǔn)確判定高填路基邊緣均勻性。利用網(wǎng)格化的智能壓實(shí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)不合格區(qū)域的準(zhǔn)確判斷，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)方案，提升高填路基邊緣均勻性水平，為施工質(zhì)量控制提供可靠保障。

3.2? ?均勻性檢測(cè)異常值處理

上述幾種路基壓實(shí)均勻性評(píng)價(jià)方法，都是以檢測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的，但是在具體實(shí)施中，受多方面因素影響，所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)異常值，導(dǎo)致分析結(jié)果不夠精準(zhǔn)。因此還需要分析異常值產(chǎn)生的主要原因，采用合適的處理方式進(jìn)行優(yōu)化，為均勻性控制技術(shù)應(yīng)用提供精準(zhǔn)參考。

以本項(xiàng)目工程為例，采用便攜式落錘彎沉儀和土壤模量剛度儀進(jìn)行檢測(cè)。采集彎沉值、回彈模量、剛度及楊氏模量等數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)搭建均勻性評(píng)價(jià)體系，以實(shí)現(xiàn)對(duì)均勻性狀態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)估，為施工技術(shù)應(yīng)用提供參考[3]。

在具體測(cè)定時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)果受施工質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)操作員技術(shù)水平等因素影響。路基填料粒徑或級(jí)配分布不均、試驗(yàn)坡度較大、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法不當(dāng)、試驗(yàn)設(shè)備調(diào)試不精準(zhǔn)等，都會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際值之間存在差異。

如誤差在允許范圍內(nèi)，則可以直接進(jìn)行利用。如誤差超出要求范圍內(nèi)，則需要采用合理方式篩選并剔除異常值。異常值處理通常是采用肖維納特準(zhǔn)則、格拉布斯準(zhǔn)則、狄克遜準(zhǔn)則或單樣本檢驗(yàn)等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行處理，剔除超出區(qū)域內(nèi)波動(dòng)差異較大的離群值，從而確保所有數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。

3.3? ?均勻性評(píng)價(jià)與控制指標(biāo)設(shè)定

在進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，以便攜式落錘彎沉儀和土壤模量剛度儀測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合主成分分析法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能化分析，構(gòu)建路基壓實(shí)均勻性定量和定性評(píng)價(jià)方法。均勻性評(píng)價(jià)只需考慮檢測(cè)指標(biāo)的離散程度、集中趨勢(shì)及變異程度，它能夠較為精準(zhǔn)的體現(xiàn)出單點(diǎn)檢測(cè)部位均勻性，評(píng)估局部路基橫斷面結(jié)構(gòu)性變異強(qiáng)度對(duì)路基壓實(shí)均勻性的影響，分析均勻性偏差較大的具體部位，并為施工工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制提供精準(zhǔn)參考。

4? ?高速公路路基壓實(shí)均勻性控制優(yōu)化

4.1? ?明確壓實(shí)度控制規(guī)范要求

在當(dāng)前高速施工技術(shù)水平不斷提升背景下，路基壓實(shí)度質(zhì)量控制已經(jīng)成為施工管理和工程驗(yàn)收關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。高速公路作為承載繁重、大容量行車荷載的高等級(jí)公路，綜合強(qiáng)度不足將會(huì)直接導(dǎo)致使用壽命降低。

相關(guān)研究顯示，路表彎沉值主要是由路基方面因素導(dǎo)致的，為此施工管理中必須要明確壓實(shí)度控制規(guī)范要求。以本工程項(xiàng)目為例，所依據(jù)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包括《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3610-2019）、《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JGTF80/1-2004）、《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JGT3450-2019）等。所依據(jù)的施工文件主要包括施工招標(biāo)文件、施工圖設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)等。所依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件主要包括地形地貌、水文地質(zhì)、氣候及材料供應(yīng)等。在施工中應(yīng)當(dāng)通過(guò)有效的均勻性檢測(cè)和評(píng)估，以確保壓實(shí)均勻性能夠達(dá)到所有規(guī)范要求。

4.2? ?合理控制路基壓實(shí)含水量

結(jié)合相關(guān)檢測(cè)和評(píng)估模型分析，路基壓實(shí)均勻度受含水量影響較為顯著。由于天然含水量難以保持定值，使得施工過(guò)程中不同部位的含水量有所偏差，無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)中所確定的最佳干密度。因此在施工過(guò)程中，先要選用合適的均勻性評(píng)價(jià)方法，確定最佳含水量具體數(shù)值和誤差范圍，根據(jù)路基土質(zhì)特征合理確定含水量檢測(cè)點(diǎn)，及時(shí)監(jiān)測(cè)含水量差異情況[4]。

在含水量不足或過(guò)高時(shí)，可結(jié)合灑水和晾曬措施，或者采用機(jī)械處理方式，將含水量控制在誤差范圍內(nèi)，盡量避免路基壓實(shí)含水量與實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差對(duì)路基均勻性產(chǎn)生影響。

4.3? ?做好材料配比均勻性分析

材料配比優(yōu)化是確保路基均勻性的關(guān)鍵控制技術(shù)，也是當(dāng)前路基施工質(zhì)量管理應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。在當(dāng)前施工技術(shù)不斷優(yōu)化背景下，外摻料應(yīng)用更加廣泛，對(duì)地基物理力學(xué)性能產(chǎn)生影響更加復(fù)雜，尤其是土與外摻料拌和所得混合料，在容重上具有較大差異。隨著土量增加，混合料干容重也會(huì)隨之上升，使得施工中壓實(shí)度會(huì)產(chǎn)生虛漲現(xiàn)象。

在施工作業(yè)中，如只是簡(jiǎn)單的測(cè)定干容重，沒(méi)有根據(jù)混合料配比對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行優(yōu)化，也會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)均勻性受到明顯影響。因此在施工管理中，通常是采用留存標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)時(shí)混合料土樣，并根據(jù)不同材料配比方式做出樣本，分析具體配比差異導(dǎo)致的均勻性不足現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)方式進(jìn)行優(yōu)化。

4.4? ?做好材料拌和均勻性分析

在材料配比確定情形下，拌和作業(yè)也會(huì)對(duì)路基壓實(shí)均勻性產(chǎn)生影響。通常情形下，技術(shù)人員是以單位面積定量方式，確保拌和作業(yè)均勻性，能夠在大面積作業(yè)中保持較好的均勻性。

但由于施工作業(yè)環(huán)節(jié)復(fù)雜性，在具體施工中還需要結(jié)合強(qiáng)制破碎、拌和、翻拌等方式做好處理，為壓實(shí)均勻性控制奠定良好基礎(chǔ)[5]。

在施工過(guò)程中，還可以通過(guò)控制單位面積或體積內(nèi)外摻劑數(shù)量，優(yōu)化布料數(shù)量的方式，結(jié)合拌和作業(yè)優(yōu)化，有效提升拌和均勻性，使其滿足壓實(shí)度控制的基本要求。在拌和作業(yè)中，還應(yīng)當(dāng)考慮施工機(jī)械性能對(duì)拌和均勻性的影響，在確保均勻性控制要求基礎(chǔ)上，有效提升施工效率，滿足施工進(jìn)度管理要求。

4.5? ?做好結(jié)構(gòu)層厚度與寬度均勻性分析

壓實(shí)度均勻性正交試驗(yàn)及智能化分析顯示，路基橫斷面結(jié)構(gòu)性變異強(qiáng)度，對(duì)壓實(shí)均勻性也有較為顯著影響，因此在施工過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)做好結(jié)構(gòu)厚度和寬度的均勻性控制，準(zhǔn)確控制板體結(jié)構(gòu)作用對(duì)道路整體形變和穩(wěn)定性影響，確保均勻性控制能夠滿足項(xiàng)目驗(yàn)收和運(yùn)維管理要求。

以本工程項(xiàng)目為例，路基施工采用“化格上土”方式進(jìn)行作業(yè)，依據(jù)壓實(shí)厚度、運(yùn)載量及土質(zhì)填料差異，分層進(jìn)行填筑。每種填料總厚度不得低于50cm，填筑至路床頂面最后一層時(shí)，最小壓實(shí)厚度不得低于10cm。填料鋪設(shè)寬度應(yīng)在每側(cè)位置超出設(shè)計(jì)寬度50cm，以確保整平與碾壓作業(yè)中結(jié)構(gòu)層保持良好穩(wěn)定狀態(tài)。

4.6? ?優(yōu)化路基填筑質(zhì)量檢測(cè)

在路基施工碾壓作業(yè)中，應(yīng)當(dāng)依照“從兩邊向中間”方式作業(yè)，在小半徑曲線段，采用“由內(nèi)側(cè)向外側(cè)”方式作業(yè)。振動(dòng)碾壓應(yīng)當(dāng)采用“先靜后振”方式作業(yè)，根據(jù)不同壓實(shí)度控制區(qū)間進(jìn)行優(yōu)化處理。

在分層填筑壓實(shí)后，選取合適的檢測(cè)點(diǎn)，利用模型分析對(duì)壓實(shí)度均勻性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，確保每個(gè)區(qū)域的填筑壓實(shí)彎沉檢測(cè)都能夠達(dá)標(biāo)。對(duì)于檢測(cè)中出現(xiàn)的異常值現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)采用合適的處理方法，分析異常值出現(xiàn)原因及壓實(shí)度不均勻現(xiàn)象，及時(shí)做好后續(xù)處理，確保所有部位壓實(shí)度保持均勻狀態(tài)[6]。

4.7? ?作好整修工作

在填筑施工完成后，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)坡比變化特征，做好每一級(jí)填筑后的整修工作，確保施工層表面不得有積水現(xiàn)象。將表面做成2%～4%的橫坡，并利用縱向臨時(shí)排水溝做好排水處理，避免出現(xiàn)邊坡沖刷現(xiàn)象。在路基施工接近設(shè)計(jì)標(biāo)高位置時(shí)，要做好高程和密實(shí)度檢測(cè)，以確保施工完成后路基面寬度、高程、平整度、橫坡度、縱坡、密實(shí)度等都能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5? ?結(jié)束語(yǔ)

高速公路路基壓實(shí)均勻性控制是路基施工質(zhì)量控制的重要影響因素，在施工管理工作中，必須要結(jié)合新型檢測(cè)和分析技術(shù)，準(zhǔn)確評(píng)估壓實(shí)度不均勻現(xiàn)象，并根據(jù)問(wèn)題產(chǎn)生原因，及時(shí)對(duì)施工材料、材料配比、拌和作業(yè)、結(jié)構(gòu)層厚度及寬度等進(jìn)行優(yōu)化，深入做好質(zhì)量檢測(cè)及整修處理工作，以便在有效提升壓實(shí)均勻性控制水平基礎(chǔ)上，有效提升路基施工質(zhì)量，為整體質(zhì)量控制奠定良好基礎(chǔ)。

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