0 引言

公路路基作為重要的承載結(jié)構(gòu)，其壓實(shí)質(zhì)量直接決定道路使用性能。近年來(lái)，隨著高原山區(qū)公路建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，路基工程面臨填料性質(zhì)復(fù)雜、氣候條件惡劣、施工質(zhì)量控制難度大等問(wèn)題。以G318線四川甘孜段路基工程為例，該項(xiàng)目地處青藏高原東緣，受地形地質(zhì)條件制約，壓實(shí)施工質(zhì)量控制要求高。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工特點(diǎn)，本文開展填料物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試、壓實(shí)工藝試驗(yàn)、壓實(shí)質(zhì)量評(píng)估工作。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，確定最佳施工工藝參數(shù)，建立壓實(shí)質(zhì)量評(píng)估體系，實(shí)現(xiàn)路基壓實(shí)質(zhì)量精細(xì)化控制，確保工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

1工程概況

G318線四川甘孜段路基工程位于青藏高原東緣，起點(diǎn)樁號(hào) K234+580 ，終點(diǎn)樁號(hào) K238+420 ，全長(zhǎng) 3.84km （2沿線地形以中切斜坡為主，地質(zhì)構(gòu)造屬康滇南北構(gòu)造帶北段，斷裂發(fā)育[1]。路基橫斷面采用雙向兩車道布置，路基寬度 12m ，邊坡比1：1.5，最大填方高度 12m 。填料來(lái)源于就近取土場(chǎng)，主要為河床礫石、強(qiáng)風(fēng)化砂巖。

區(qū)域氣候類型為高原季風(fēng)氣候，具有晝夜溫差大、降水豐沛等特點(diǎn)，年平均氣溫 6.8^°C ，年降雨量 850mm 降雨集中在5一9月。按設(shè)計(jì)要求，路基填方壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)為底層 95% 、中層 93% 、表層 96% 。

2路基壓實(shí)試驗(yàn)方法

2.1填料物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試

取土場(chǎng)填料經(jīng)篩分試驗(yàn)顯示，礫石粒徑分布在 0.075～ 60mm之間，級(jí)配良好。其中，粒徑大于 2mm 占比 52.3% 0.075～2mm 占比36. 5% ，小于0.075mm細(xì)料占比11. 2% 。液限測(cè)定結(jié)果為28.4%，塑限為15. 7% ，塑性指數(shù)為12.7。

重型擊實(shí)試驗(yàn)表明，填料最大干密度為 2.12g/cm³ 最佳含水率為 8.6% 。CBR試驗(yàn)結(jié)果顯示，在最佳含水率下浸水96h后CBR值為 42% ，未浸水CBR值為 86% ，表明填料具有較好強(qiáng)度。填料中硫酸鹽含量 0.32% ，氯化物含量 0.028% ，有機(jī)質(zhì)含量 0.65% ，pH值為7.8，各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)均滿足路基填料要求。直接剪切試驗(yàn)測(cè)得內(nèi)摩擦角 35^° ，黏聚力 24kPa ，填料具備良好剪切強(qiáng)度。

根據(jù)填料試驗(yàn)結(jié)果，確定該路段填料屬于中粗粒土，適宜作為路基填料。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)，填料顆粒級(jí)配穩(wěn)定，含水率變化幅度小，物理力學(xué)性質(zhì)滿足設(shè)計(jì)要求，建議作為路基填筑主要料源使用。

2.2最佳含水率及最大干密度試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)采集5組不同含水率填料樣品進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，含水率在 6.2% 時(shí)，干密度為 2.01g/cm³ 含水率 8.6% 時(shí)，干密度達(dá)到最大值 2.12g/cm³ ；含水率10.8% 時(shí)，干密度降至 2.05g/cm^3[2] 。

通過(guò)密度-含水率關(guān)系曲線擬合，確定填料最佳含水率為 8.6% ，最大干密度 2.12g/cm³ 。在最佳含水率下，填料顆粒間潤(rùn)滑效果明顯，壓實(shí)時(shí)土體變形阻力小，易于實(shí)現(xiàn)最大壓實(shí)效果。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，控制填料含水率在 7.6%～9.6% 范圍內(nèi)時(shí)，壓實(shí)干密度變化幅度較小，便于現(xiàn)場(chǎng)施工控制。同時(shí)，考慮現(xiàn)場(chǎng)氣候條件影響，施工中應(yīng)適當(dāng)增加灑水次數(shù)，確保填料含水率滿足壓實(shí)要求，必要時(shí)采取防曬覆蓋措施避免水分蒸發(fā)過(guò)快。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段實(shí)踐，在高溫天氣施工時(shí)需增設(shè)含水率檢測(cè)點(diǎn)，每2h檢測(cè)一次，并及時(shí)調(diào)整灑水量，以保證壓實(shí)質(zhì)量。

2.3現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)

2.3.1試驗(yàn)條件與結(jié)果

選取 50m 試驗(yàn)段開展壓實(shí)研究，采用25t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行不同碾壓遍數(shù)（6遍、8遍、10遍、12遍）試驗(yàn)，其振動(dòng)頻率 30hz ，行駛速度4km/h。試驗(yàn)結(jié)果顯示，碾壓6遍時(shí)壓實(shí)度平均 93.5% ，離散系數(shù)0.028；碾壓8遍時(shí)壓實(shí)度平均 95.2% ，離散系數(shù)0.022；碾壓10遍時(shí)壓實(shí)度平均 96.8% ，離散系數(shù)0.019；碾壓12遍時(shí)壓實(shí)度平均 97.1% ，離散系數(shù)0.018。

2.3.2最佳碾壓遍數(shù)確定

振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械碾壓遍數(shù)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，當(dāng)壓實(shí)度增量小于 0.3% 時(shí)，可確定為最佳碾壓遍數(shù)。壓實(shí)遍數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系圖如圖1所示。

從圖1可以看出，碾壓遍數(shù)超過(guò)10遍后，壓實(shí)度增長(zhǎng)趨勢(shì)減緩，壓實(shí)效果提升不明顯。通過(guò)對(duì)比分析確定最佳碾壓遍數(shù)為10遍，既滿足設(shè)計(jì)壓實(shí)度要求，又能保證施工效率。

進(jìn)行補(bǔ)充試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)路基邊部壓實(shí)質(zhì)量需要加強(qiáng)，基于此將邊部碾壓遍數(shù)適當(dāng)增加2＼～3遍，以確保壓實(shí)均勻性。試驗(yàn)段壓實(shí)過(guò)程表明，壓路機(jī)碾壓速度對(duì)壓實(shí)效果影響顯著，碾壓速度控制在 3.5～4.5km/h 范圍內(nèi)。

2.4壓實(shí)設(shè)備適應(yīng)性分析

2.4.1壓實(shí)設(shè)備對(duì)比試驗(yàn)

開展不同型號(hào)壓實(shí)設(shè)備對(duì)比試驗(yàn)，選用25t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)、18t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)、16t雙鋼輪壓路機(jī)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，25t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)單遍壓實(shí)厚度達(dá)到 35cm ，壓實(shí)均勻性好；18t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)單遍壓實(shí)厚度 30cm ，壓實(shí)均勻性較好；16t雙鋼輪壓路機(jī)單遍壓實(shí)厚度 25cm ，表層壓實(shí)效果好。綜合分析表明，采用25t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)施工效果最佳，壓實(shí)層厚控制在 30cm 較為合適。

2.4.2確定壓實(shí)工藝

壓實(shí)工藝采用重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓8遍，再用光輪壓路機(jī)碾壓2遍方式，既保證壓實(shí)質(zhì)量，又能提高路基表面平整度?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，該壓實(shí)設(shè)備組合方案壓實(shí)效果穩(wěn)定，壓實(shí)度達(dá)標(biāo)率高。根據(jù)壓實(shí)設(shè)備試驗(yàn)結(jié)果，制定詳細(xì)作業(yè)指導(dǎo)書，明確振動(dòng)頻率、行駛速度、碾壓遍數(shù)等具體參數(shù)要求，指導(dǎo)施工人員科學(xué)操作。

3路基壓實(shí)質(zhì)量評(píng)估

3.1壓實(shí)度檢測(cè)與分析

3.1.1 檢測(cè)方法與結(jié)果

路基填筑過(guò)程中，每層設(shè)置5個(gè)檢測(cè)斷面，每個(gè)斷面布設(shè)3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)間距 20m 。采用灌砂法測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)干密度，并同步取樣測(cè)定含水率[3]。

檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，底層壓實(shí)度分布在 95.2%～97.8% 之間，平均值為 96.3% ，滿足 95% 的設(shè)計(jì)要求；中層壓實(shí)度分布在 93.5%～96.2% 之間，平均值為 94.6% ，滿足93% 的設(shè)計(jì)要求；表層壓實(shí)度分布在 96.3%～98.5% 之間，平均值 97.2% ，滿足 96% 地設(shè)計(jì)要求。檢測(cè)結(jié)果表明，路基壓實(shí)質(zhì)量穩(wěn)定，變異系數(shù)小，質(zhì)量控制效果顯著。

3.1.2壓實(shí)質(zhì)量分析與控制

通過(guò)對(duì)壓實(shí)度隨深度變化規(guī)律分析，發(fā)現(xiàn)表層壓實(shí)度普遍高于底層，說(shuō)明多遍壓實(shí)工藝對(duì)提高表層壓實(shí)質(zhì)量效果明顯。對(duì)照路基填筑施工記錄可知，表層壓實(shí)度較高原因，在于施工過(guò)程中嚴(yán)格控制可填料含水率，壓實(shí)遍數(shù)充分，設(shè)備選型合理，壓實(shí)工藝參數(shù)優(yōu)化得當(dāng)。路基壓實(shí)度檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表如表1所示。

3.2路基承載力測(cè)試

3.2.1 測(cè)試方法

路基承載力采用平板載荷試驗(yàn)測(cè)定，測(cè)點(diǎn)布置遵循科學(xué)系統(tǒng)的原則，每 100m 路段設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，交錯(cuò)布設(shè)于路基中心線兩側(cè)各1.5m處，以全面反映路基各個(gè)位置的承載特性。

試驗(yàn)選用直徑 30cm 剛性承載板，該規(guī)格綜合考慮了荷載傳遞深度和現(xiàn)場(chǎng)操作便利性的需求[4]。分級(jí)加載至160kPa ，加載過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求，確保每級(jí)荷載穩(wěn)定后再進(jìn)行下一級(jí)加載，以獲取準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果顯示，路基表層承載力特征值達(dá)到180MPa ，變形模量為48MPa，回彈模量為151MPa，這3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)全面反映了路基的承載性能和變形特性。數(shù)據(jù)分析表明，路基承載力完全滿足設(shè)計(jì)要求，路基變形得到有效控制，處于允許范圍內(nèi)。

3.2.3壓實(shí)質(zhì)量分析與控制

通過(guò)系統(tǒng)分析不同路段承載力測(cè)試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在填方高度 8～10m 范圍內(nèi)，承載力保持穩(wěn)定狀態(tài)，這可能是由于該高度范圍內(nèi)壓實(shí)能量傳遞較為均勻所致。當(dāng)填方高度超過(guò)10m時(shí)，路段承載力出現(xiàn)輕微下降趨勢(shì)，但各項(xiàng)指標(biāo)仍滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)這一現(xiàn)象需要加強(qiáng)壓實(shí)質(zhì)量控制。

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，路基承載力與填料級(jí)配關(guān)系密切，粗粒料含量較高的路段承載力普遍優(yōu)于細(xì)粒料路段，這主要是由于粗粒料具有較好的骨架作用和較高的抗剪強(qiáng)度。建議在后續(xù)施工中，適當(dāng)提高粗粒料的摻配比例，同時(shí)要注意保持級(jí)配的連續(xù)性，以確保填料整體工作性能。

3.3壓實(shí)均勻性評(píng)價(jià)

3.3.1測(cè)試方法與結(jié)果分析

路基壓實(shí)均勻性評(píng)價(jià)采用貝克曼梁彎沉測(cè)試法[5]，測(cè)試斷面間距設(shè)置為 50m ，每斷面橫向布設(shè)5個(gè)測(cè)點(diǎn)，以全面反映路基的變形特征。

彎沉測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，路基彎沉值平均為 0.96mm ，最大 1.21mm ，最小 0.82mm ，彎沉值分布較為集中，初步表明壓實(shí)質(zhì)量均勻。彎沉數(shù)據(jù)離散系數(shù)為0.126，該值處于理想范圍內(nèi)，進(jìn)一步驗(yàn)證了路基壓實(shí)均勻性良好的判斷。橫向彎沉差異系數(shù)0.085，縱向差異系數(shù)0.093，這兩項(xiàng)指標(biāo)均顯著小于規(guī)范限值0.15，充分說(shuō)明路基橫縱向壓實(shí)質(zhì)量均勻可靠。

3.3.2影響因素分析與改進(jìn)措施

壓實(shí)層位移量隨深度增加呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，這種規(guī)律反映了壓實(shí)能量在深度方向傳遞合理，壓實(shí)效果符合理論預(yù)期。路基壓實(shí)均勻性完全滿足規(guī)范要求，整體性好，變形協(xié)調(diào)性強(qiáng)。

深入分析認(rèn)為，邊部彎沉值略大于中部，這與邊部壓實(shí)條件受限有關(guān)，建議適當(dāng)增加邊部壓實(shí)遍數(shù)，確保邊部壓實(shí)質(zhì)量。此外，彎沉值隨填方高度增加而增大，這與填料自重和壓實(shí)能量衰減有關(guān)。因此對(duì)于填方高度超過(guò)10m的路段，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大檢測(cè)頻率，嚴(yán)格控制壓實(shí)質(zhì)量，必要時(shí)可通過(guò)增加壓實(shí)遍數(shù)來(lái)確保壓實(shí)效果達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4工后沉降觀測(cè)

3.4.1觀測(cè)方案與結(jié)果

路基工后沉降觀測(cè)采用沉降觀測(cè)板法，觀測(cè)周期為6個(gè)月。沉降觀測(cè)板埋設(shè)間距 100m ，觀測(cè)頻率為前3個(gè)月每周一次，后3個(gè)月每月一次。

沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，路基填筑完成后90d內(nèi)沉降速率較快，平均沉降量達(dá)到 32mm ；90＼～120d沉降速率明顯減緩，增量?jī)H為5mm；120＼～180d沉降基本穩(wěn)定，增量不足 2mm 。沉降時(shí)間曲線基本符合雙曲線規(guī)律，預(yù)測(cè)最終沉降量約 42mm ，小于設(shè)計(jì)允許值 60mm 0

3.4.2沉降分析與管控措施

沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)證實(shí)，路基壓實(shí)質(zhì)量良好，壓實(shí)后變形穩(wěn)定，工后沉降控制在合理范圍內(nèi)。定期測(cè)量數(shù)據(jù)反映沉降發(fā)展趨勢(shì)平穩(wěn)，建議持續(xù)開展沉降觀測(cè)工作直至竣工驗(yàn)收，為后續(xù)路面施工提供可靠依據(jù)。

鑒于觀測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，路基填方高度大于10m路段沉降量較大，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)觀測(cè)，同時(shí)做好排水防護(hù)，避免雨水浸潤(rùn)造成沉降加劇。

4結(jié)束語(yǔ)

G318線四川甘孜段路基工程壓實(shí)質(zhì)量控制實(shí)踐表明，科學(xué)控制壓實(shí)質(zhì)量的關(guān)鍵在于優(yōu)化施工工藝參數(shù)。試驗(yàn)研究確定了填料最佳含水率為 8.6% ，壓實(shí)遍數(shù)10遍時(shí)效果最佳。采用單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)與雙鋼輪壓路機(jī)組合碾壓工藝，確保了路基壓實(shí)度全部滿足設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)壓實(shí)度、承載力、彎沉值多項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，證實(shí)路基壓實(shí)質(zhì)量穩(wěn)定。工后沉降觀測(cè)結(jié)果顯示，路基變形符合設(shè)計(jì)預(yù)期，工程質(zhì)量控制成效顯著。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，建立科學(xué)的壓實(shí)質(zhì)量控制體系，對(duì)確保高原山區(qū)路基工程施工質(zhì)量具有重要指導(dǎo)意。

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