摘 要：針對(duì)公路路基填筑質(zhì)量問(wèn)題，本文以山東省某公路工程為研究案例，設(shè)計(jì)了路基填筑工藝性試驗(yàn)，使用數(shù)值模擬軟件對(duì)路基填筑后的變形進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)沉降檢測(cè)方案得到路基填筑變形規(guī)律，研究結(jié)果表明：在路基填料填筑過(guò)程中，使用鋼輪式壓路機(jī)靜壓2遍、弱振動(dòng)3遍對(duì)填料進(jìn)行預(yù)處理，當(dāng)強(qiáng)振壓實(shí)次數(shù)為6遍時(shí)，松鋪系數(shù)最佳。填筑的垂直位移基本呈現(xiàn)對(duì)稱分布，最大位移為7.23cm，出現(xiàn)在填筑體的頂部位置，在15～30天，變形會(huì)出現(xiàn)一定程度波動(dòng)，在30天后路基沉降變形基本保持不變，保證了路基填筑質(zhì)量，為類似工程提供了參考案例。

關(guān)鍵詞：路基填筑；質(zhì)量控制；數(shù)值模擬；監(jiān)控量測(cè)

中圖分類號(hào)：U 41 " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

路基填筑質(zhì)量控制是保證道路工程長(zhǎng)期穩(wěn)定性和保障安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。汪海洋[1]通過(guò)優(yōu)化材料配比設(shè)計(jì)，顯著提高了路基的整體性能。遲劼[2]對(duì)已建成路基進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析，評(píng)估得到了路基性能變化趨勢(shì)。趙漢文等[3]通過(guò)實(shí)地試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，研究不同的壓實(shí)機(jī)械、壓實(shí)方法對(duì)路基壓實(shí)度的影響，確定了最佳的壓實(shí)工藝。石娟[4]分析了國(guó)內(nèi)外的路基沉降案例，使用灰色系統(tǒng)理論、數(shù)值模擬等方法進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)，控制了路基沉降量。路基工程的長(zhǎng)期性能評(píng)估是保證其設(shè)計(jì)壽命的重要環(huán)節(jié)。對(duì)已建成路基性能變化趨勢(shì)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)評(píng)估，可以為類似的設(shè)計(jì)和施工提供參考[5-6]。針對(duì)公路路基填筑質(zhì)量問(wèn)題，本文以山東省某公路工程為研究案例，分析了公路路基填筑過(guò)程中的填筑工藝，得到了公路填筑最優(yōu)碾壓流程，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算分析了路基的沉降變形規(guī)律，設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)方案得到了路基沉降變形規(guī)律，保證了路基填筑質(zhì)量。

1 工程概況

研究項(xiàng)目為山東省某公路工程，路基段主要采用路堤式路基，路面設(shè)計(jì)寬度為7.8 m，最大行車速度為80km/h，公路路堤設(shè)計(jì)采用級(jí)配碎石摻水泥填筑。路基填筑采用隧道洞渣，此類做法有助于減少自然資源開(kāi)采，同時(shí)減少因廢棄洞渣導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題。路基設(shè)計(jì)區(qū)域表層為第四系表土層，厚度為0.2～1.3m。地表土層下伏基巖主要為石灰?guī)r，灰白色～灰色，呈現(xiàn)粗顆粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，強(qiáng)～弱風(fēng)化，其中，強(qiáng)風(fēng)化層巖體主要呈現(xiàn)破碎形態(tài)，弱風(fēng)化層巖體發(fā)育較完整。巖層節(jié)理裂隙較為發(fā)育，主要有四組節(jié)理（主要為張節(jié)理），張開(kāi)度為4～7mm，主要的裂面表現(xiàn)為粗糙狀態(tài)，局部粉質(zhì)黃泥質(zhì)充填，剪節(jié)理數(shù)量較少，多呈密閉狀，較不發(fā)育。路基選址地表局部出露強(qiáng)風(fēng)化巖，線路右側(cè)附近地表有弱風(fēng)化巖。路基選址區(qū)域的地下水主要受降水入滲補(bǔ)給，向周圍低洼區(qū)域排泄匯集，受季節(jié)降水影響動(dòng)態(tài)變化較大。地表水較不發(fā)育，選址區(qū)域主要組成為孔隙潛水。

2 路基填筑工藝性試驗(yàn)

路基的填筑工作是保證路面平整、堅(jiān)固和耐用的關(guān)鍵步驟。本試驗(yàn)旨在明確路基填筑工藝性試驗(yàn)的目標(biāo)和方法，保證路基工程的質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)系統(tǒng)的工藝性試驗(yàn)，可以優(yōu)化路基填筑材料選擇、壓實(shí)方法和施工參數(shù)，從而提高路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載力?，F(xiàn)場(chǎng)路基填筑施工設(shè)計(jì)要求：地基系數(shù)≥135 MPa/m，Evd（動(dòng)態(tài)彈性模量）≥42MPa，壓實(shí)系數(shù)≥0.96。在填料填筑過(guò)程中，使用鋼輪式壓路機(jī)靜壓2遍、弱振動(dòng)3遍對(duì)填料進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理結(jié)束后，鋼輪式壓路機(jī)開(kāi)啟強(qiáng)振模式對(duì)預(yù)處理后的填料進(jìn)行強(qiáng)振碾壓處理，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。試驗(yàn)段的填料分三層進(jìn)行鋪筑，第一層鋪筑厚度為 40cm ，后兩層鋪筑厚度分別為 43cm、45cm ，由壓實(shí)度檢測(cè)原始記錄分析計(jì)算可得出5、6、7遍碾壓對(duì)應(yīng)的壓實(shí)系數(shù)、動(dòng)態(tài)彈性模量、地基系數(shù)的試驗(yàn)值，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

在填料填筑過(guò)程中，先使用鋼輪式壓路機(jī)靜壓2遍、弱振動(dòng)3遍對(duì)填料進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理結(jié)束后對(duì)填料再進(jìn)行強(qiáng)振，根據(jù)表1試驗(yàn)結(jié)果可以得出，隨著壓實(shí)遍數(shù)增加，壓實(shí)系數(shù)也會(huì)逐步增加。當(dāng)壓實(shí)系數(shù)達(dá)到一定程度時(shí)，填料基本不再收縮，其試驗(yàn)測(cè)量值基本趨于穩(wěn)定。松鋪厚度為43cm、強(qiáng)振壓實(shí)次數(shù)為6遍時(shí)的松鋪系數(shù)最佳，且能滿足壓實(shí)厚度不大于30cm的要求，同時(shí)，每層填料填筑后需要及時(shí)檢測(cè)壓實(shí)系數(shù)、動(dòng)態(tài)彈性模量和地基系數(shù)。

3 路基沉降數(shù)值模擬

為分析路基分層填筑過(guò)程中的沉降變形規(guī)律，根據(jù)路基實(shí)際分層填筑的工程特點(diǎn)，建立數(shù)值模擬工況模型，對(duì)填筑后的填料的水平和垂直位移變形規(guī)律進(jìn)行分析，將數(shù)值模型中路面寬度設(shè)置為7.8m，路基填筑共分為3層，首層厚度為40cm，后續(xù)兩次按照3cm、45cm設(shè)置。

首層填后的沉降如圖1所示，根據(jù)圖1計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，首層填筑完成后的水平發(fā)育面積較小，在填筑層中上部出現(xiàn)最大沉降為6.2cm。首層的沉降分布基本呈現(xiàn)對(duì)稱分布，最大沉降為7.23cm，出現(xiàn)在填筑體的頂部位置。

模擬第二層厚度為43cm和第三層厚度為45cm填筑后的水平和垂直位移，第二層43cm填后的沉降如圖2所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，填筑完成后的路基變形整體特征與首層填筑的整體分布規(guī)律基本一致，最大沉降為6.9cm，比首層填筑最大值多10.1%，最大沉降為7.5cm，比首層最大填筑值多5.1%，在此類路基填筑中須引起重視，考慮天氣和季節(jié)變化對(duì)填筑作業(yè)的影響，要避免在不利條件下施工，并采取有效的施工現(xiàn)場(chǎng)排水措施，防止積水和濕陷造成沉降連續(xù)擴(kuò)大。

4 沉降監(jiān)測(cè)試驗(yàn)

保證路基穩(wěn)定性和保障安全性可以為驗(yàn)證設(shè)計(jì)假設(shè)和施工質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支持，以便及時(shí)采取補(bǔ)救措施。需要對(duì)路基的垂直位移變形規(guī)律進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，在施工完成后的初期可能需要每天監(jiān)測(cè)，30天后可逐漸降低監(jiān)測(cè)頻率。本次監(jiān)測(cè)共設(shè)置5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)相距50m，監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。

根據(jù)圖3統(tǒng)計(jì)結(jié)果，路基沉降變形是一個(gè)隨時(shí)間發(fā)展的過(guò)程，初始沉降發(fā)生在路基施工完成后的10天內(nèi)，最大沉降為6.93cm，結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本保持一致，幾組變形圖像最大變形出現(xiàn)在10～15天。受到填筑材料的蠕變和路基上部外界荷載影響，在15～30天，變形會(huì)出現(xiàn)一定程度的波動(dòng)，在30天后路基沉降變形基本保持不變。

5 質(zhì)量控制措施

基料填筑是道路建設(shè)中的關(guān)鍵步驟，其質(zhì)量直接影響道路的使用壽命和安全性能。因此需要采取以下一系列路基填筑質(zhì)量技術(shù)控制措施：使用合適的壓實(shí)設(shè)備，例如振動(dòng)壓路機(jī)、沖擊壓路機(jī)等，并根據(jù)材料類型和層次選擇合適的壓實(shí)方法；控制壓實(shí)速度和壓實(shí)遍數(shù)，保證每層填筑材料達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度；采用密度儀、灌砂法等現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段，實(shí)時(shí)監(jiān)控壓實(shí)質(zhì)量；考慮天氣和季節(jié)變化對(duì)填筑作業(yè)的影響，要避免在不利條件下施工；采取有效的施工現(xiàn)場(chǎng)排水措施，防止積水和濕陷；定期對(duì)填筑路基進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，包括厚度、寬度、平整度、坡度等方面；詳細(xì)記錄施工過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，便于質(zhì)量追溯和評(píng)估；在路基填筑完成后，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)性能進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，定期關(guān)注沉降、位移等指標(biāo)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)工作。

6 結(jié)論

根據(jù)工藝性試驗(yàn)結(jié)果，路基填料填筑過(guò)程中使用鋼輪式壓路機(jī)靜壓2遍、弱振動(dòng)3遍對(duì)填料進(jìn)行預(yù)處理。首層填筑完成后的水平發(fā)育面積較小，在填筑層中上部出現(xiàn)最大位移為6.2cm。首層的垂直位移基本呈對(duì)稱分布，最大位移為7.23cm，出現(xiàn)在填筑體的頂部位置，后續(xù)兩層填筑完成后的路基變形整體特征與首層填筑的整體分布規(guī)律基本一致。

初始沉降發(fā)生在路基施工完成后的10天內(nèi)，最大沉降為6.93cm，受到填筑材料的蠕變和路基上部外界荷載影響，在15～30天，變形會(huì)出現(xiàn)一定程度波動(dòng)，在30天后路基沉降變形基本保持不變。

參考文獻(xiàn)

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