高速公路路基壓實均勻性控制技術研究

姜湘平

摘要：高速公路項目施工中，路基質量控制是重要組成部分，對整體質量控制成效具有直接影響。路基項目施工中，整體均勻壓實度是較難以測定且較為重要的控制指標之一，因此構建完善的評價體系，提升均勻性控制技術應用成效，是施工管理應當關注的重點。以某高速公路互通樞紐項目施工為例，分析路基壓實不均勻的具體影響，闡述均勻性評價方法、控制指標及檢測流程，結合實際提出路基均勻性控制優化方式，以此為相關技術應用提供參考。

關鍵詞：高速公路；路基；壓實均勻性；控制技術

0? ?引言

高速公路路基施工中，需要保證結構穩定性，確保路基強度滿足行車安全性和舒適性。碾壓作業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。應用沖擊碾壓工藝和分層壓實技術時，由于施工作業中采用的材料性能、施工參數等方面差異，在提升路基密實度的同時，通常會造成壓實均勻性不足問題，導致路基結構在外部載荷作用下出現疲勞損壞，影響公路運行性能。本文以某高速公路互通樞紐項目施工為例，分析路基壓實不均勻的具體影響，闡述均勻性評價方法、控制指標及檢測流程，結合實際提出路基均勻性控制優化方式，以此為相關技術應用提供參考。

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，起點設互通樞紐與懷芷高速公路相接，互通主線樁號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容。

艾頭坪互通與懷芷高速相接的A、B、D三個匝道，設計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。懷芷高速通車已經半年多，路基沉降基本穩定，而防止新老路基搭接和拼寬橋梁的產生的不均勻沉降，是本項工程的質量控制難點和重點。

2? ?高速公路路基壓實不均勻的影響因素

2.1? ?路基壓實不均勻引發病害機理

高速公路承載著大流量、重載車輛長距離行駛等交通功能，為區域經濟發展起到不可替代作用。在高速公路施工中，路基壓實不均勻現象機理較為復雜，所帶來的影響也較為顯著。松鋪厚度設計不當、填料含水量偏差過大、壓路機型號配置不當，都會導致外部水份滲入對路基產生侵蝕作用，在長期軟化作用下便會產生不均勻沉降現象。

在改擴建過程中，原有路基填土和天然地面固結沉降已經基本完成，而新修路段仍會產生固結沉降，由此導致路基銜接部位不均勻沉降發生[1]。

各種原因綜合作用下引發的壓實均勻性不足問題，會導致路面會出現明顯裂縫，或在橋頭部位出現跳車。裂縫現象主要有橫向裂縫和縱向裂縫2種，在處理不到位情形下，會在行車載荷重復作用下引起網狀裂縫。橋頭位置橋臺與路基沉降量不一致導致的沉降差，會產生較為顯著的裂縫，導致橋頭跳車問題，對車輛行駛安全產生較為顯著的影響。

2.2? ?路基壓實不均勻對路基路面結構的影響

在路基施工環節，壓路度不足，會直接導致路面穩定性不足，平整度受到明顯影響。尤其是在分層填筑作業中，為了確保整體結構力學強度和穩定性，有效避免不均勻沉降對路面結構產生的影響，每層填鋪厚度都達到試驗要求，才能夠進行上一層鋪筑。

在高速公路運營中，自重載荷和行車載荷的共同作用，會導致路基整體或部分位置下沉，產生不同程度的滑動現象。在路面平整度不足時，會對行車速度和舒適度產生影響，尤其是在低洼處產生沖擊力，進一步加劇路面不平整，導致行車安全隱患增加。

3? ?高速公路路基壓實均勻性評價與控制指標

3.1? ?壓實均勻性主要評價方法

當前理論研究和施工實踐中，高速公路路基壓實均勻性評價方法已經較為成熟，多數是基于壓實質量檢測指標進行異常值分析，全面、準確的評估路基整體壓實質量。檢測指標通常包括填料類型、含水率、壓實速度、碾壓遍數等。通過設計正交試驗構建多元非線性分析模型，結合仿真試驗，可準確分析不同指標具體參數與壓實度的函數關系，為具體施工提供指導。在部分項目施工中，也可采用連續壓實現場試驗方法。

壓實均勻性分為區域均勻性、條帶均勻性。分析壓實計值與壓實度的相關性，利用計算機軟件構建路基路面模型，將不同壓實度對應的模量輸入至模型中，即可精準分析不同壓實度下路基路面結構力學指標變化特征，確定最為合適的施工參數值[2]。

在當前智能化技術快速發展背景下，也可采用智能采集壓實信號，利用智能化分析方法，準確判定高填路基邊緣均勻性。利用網格化的智能壓實數據處理技術，可實現對作業不合格區域的準確判斷，優化現場作業方案，提升高填路基邊緣均勻性水平，為施工質量控制提供可靠保障。

3.2? ?均勻性檢測異常值處理

上述幾種路基壓實均勻性評價方法，都是以檢測指標數據分析為基礎的，但是在具體實施中，受多方面因素影響，所檢測到的數據會出現異常值，導致分析結果不夠精準。因此還需要分析異常值產生的主要原因，采用合適的處理方式進行優化，為均勻性控制技術應用提供精準參考。

以本項目工程為例，采用便攜式落錘彎沉儀和土壤模量剛度儀進行檢測。采集彎沉值、回彈模量、剛度及楊氏模量等數據，利用數據搭建均勻性評價體系，以實現對均勻性狀態的準確評估，為施工技術應用提供參考[3]。

在具體測定時，數據結果受施工質量、現場環境、現場操作員技術水平等因素影響。路基填料粒徑或級配分布不均、試驗坡度較大、現場測量方法不當、試驗設備調試不精準等，都會導致檢測結果與實際值之間存在差異。

如誤差在允許范圍內，則可以直接進行利用。如誤差超出要求范圍內，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則、格拉布斯準則、狄克遜準則或單樣本檢驗等數理統計方法進行處理，剔除超出區域內波動差異較大的離群值，從而確保所有數據符合正態分布。

3.3? ?均勻性評價與控制指標設定

在進行評價時，以便攜式落錘彎沉儀和土壤模量剛度儀測量數據為基礎，結合主成分分析法和神經網絡智能化分析，構建路基壓實均勻性定量和定性評價方法。均勻性評價只需考慮檢測指標的離散程度、集中趨勢及變異程度，它能夠較為精準的體現出單點檢測部位均勻性，評估局部路基橫斷面結構性變異強度對路基壓實均勻性的影響，分析均勻性偏差較大的具體部位，并為施工工藝優化和質量控制提供精準參考。

4? ?高速公路路基壓實均勻性控制優化

4.1? ?明確壓實度控制規范要求

在當前高速施工技術水平不斷提升背景下，路基壓實度質量控制已經成為施工管理和工程驗收關注的重點問題。高速公路作為承載繁重、大容量行車荷載的高等級公路，綜合強度不足將會直接導致使用壽命降低。

相關研究顯示，路表彎沉值主要是由路基方面因素導致的，為此施工管理中必須要明確壓實度控制規范要求。以本工程項目為例，所依據國家及行業標準包括《公路路基施工技術規范》（JTG/T3610-2019）、《公路工程質量檢驗評定標準》（JGTF80/1-2004）、《公路路基路面現場測試規程》（JGT3450-2019）等。所依據的施工文件主要包括施工招標文件、施工圖設計、施工組織設計等。所依據現場條件主要包括地形地貌、水文地質、氣候及材料供應等。在施工中應當通過有效的均勻性檢測和評估，以確保壓實均勻性能夠達到所有規范要求。

4.2? ?合理控制路基壓實含水量

結合相關檢測和評估模型分析，路基壓實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，使得施工過程中不同部位的含水量有所偏差，無法達到實驗中所確定的最佳干密度。因此在施工過程中，先要選用合適的均勻性評價方法，確定最佳含水量具體數值和誤差范圍，根據路基土質特征合理確定含水量檢測點，及時監測含水量差異情況[4]。

在含水量不足或過高時，可結合灑水和晾曬措施，或者采用機械處理方式，將含水量控制在誤差范圍內，盡量避免路基壓實含水量與實驗結果偏差對路基均勻性產生影響。

4.3? ?做好材料配比均勻性分析

材料配比優化是確保路基均勻性的關鍵控制技術，也是當前路基施工質量管理應當關注的重點問題。在當前施工技術不斷優化背景下，外摻料應用更加廣泛，對地基物理力學性能產生影響更加復雜，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，混合料干容重也會隨之上升，使得施工中壓實度會產生虛漲現象。

在施工作業中，如只是簡單的測定干容重，沒有根據混合料配比對壓實度進行優化，也會導致壓實均勻性受到明顯影響。因此在施工管理中，通常是采用留存標準擊實時混合料土樣，并根據不同材料配比方式做出樣本，分析具體配比差異導致的均勻性不足現象，對現場作業方式進行優化。

4.4? ?做好材料拌和均勻性分析

在材料配比確定情形下，拌和作業也會對路基壓實均勻性產生影響。通常情形下，技術人員是以單位面積定量方式，確保拌和作業均勻性，能夠在大面積作業中保持較好的均勻性。

但由于施工作業環節復雜性，在具體施工中還需要結合強制破碎、拌和、翻拌等方式做好處理，為壓實均勻性控制奠定良好基礎[5]。

在施工過程中，還可以通過控制單位面積或體積內外摻劑數量，優化布料數量的方式，結合拌和作業優化，有效提升拌和均勻性，使其滿足壓實度控制的基本要求。在拌和作業中，還應當考慮施工機械性能對拌和均勻性的影響，在確保均勻性控制要求基礎上，有效提升施工效率，滿足施工進度管理要求。

4.5? ?做好結構層厚度與寬度均勻性分析

壓實度均勻性正交試驗及智能化分析顯示，路基橫斷面結構性變異強度，對壓實均勻性也有較為顯著影響，因此在施工過程中，還應當做好結構厚度和寬度的均勻性控制，準確控制板體結構作用對道路整體形變和穩定性影響，確保均勻性控制能夠滿足項目驗收和運維管理要求。

以本工程項目為例，路基施工采用“化格上土”方式進行作業，依據壓實厚度、運載量及土質填料差異，分層進行填筑。每種填料總厚度不得低于50cm，填筑至路床頂面最后一層時，最小壓實厚度不得低于10cm。填料鋪設寬度應在每側位置超出設計寬度50cm，以確保整平與碾壓作業中結構層保持良好穩定狀態。

4.6? ?優化路基填筑質量檢測

在路基施工碾壓作業中，應當依照“從兩邊向中間”方式作業，在小半徑曲線段，采用“由內側向外側”方式作業。振動碾壓應當采用“先靜后振”方式作業，根據不同壓實度控制區間進行優化處理。

在分層填筑壓實后，選取合適的檢測點，利用模型分析對壓實度均勻性進行準確評估，確保每個區域的填筑壓實彎沉檢測都能夠達標。對于檢測中出現的異常值現象，應當采用合適的處理方法，分析異常值出現原因及壓實度不均勻現象，及時做好后續處理，確保所有部位壓實度保持均勻狀態[6]。

4.7? ?作好整修工作

在填筑施工完成后，還應當根據坡比變化特征，做好每一級填筑后的整修工作，確保施工層表面不得有積水現象。將表面做成2%～4%的橫坡，并利用縱向臨時排水溝做好排水處理，避免出現邊坡沖刷現象。在路基施工接近設計標高位置時，要做好高程和密實度檢測，以確保施工完成后路基面寬度、高程、平整度、橫坡度、縱坡、密實度等都能夠達到設計要求。

5? ?結束語

高速公路路基壓實均勻性控制是路基施工質量控制的重要影響因素，在施工管理工作中，必須要結合新型檢測和分析技術，準確評估壓實度不均勻現象，并根據問題產生原因，及時對施工材料、材料配比、拌和作業、結構層厚度及寬度等進行優化，深入做好質量檢測及整修處理工作，以便在有效提升壓實均勻性控制水平基礎上，有效提升路基施工質量，為整體質量控制奠定良好基礎。

參考文獻

[1] 劉雪利.分層壓實填筑技術在高速公路路基工程中的應用[J].交通世界，2022（35）：97-99.

[2] 鄧勝標.基于多元非線性回歸的高速公路路基連續壓實關鍵參數優化[J].建筑機械，2022（10）：111-116.

[3] 許忠印.高速公路路基壓實質量PFWD檢測指標統計學分析[J].交通世界，2022（28）：61-63+69.

[4] 崔曉倩.公路路基壓實施工質量的影響因素及質量控制方法[J].交通世界，2020（15）：122-123.

[5] 劉鵬飛.高速公路路基施工及質量控制技術[J].四川建材，2018，44（3）：169-170.

[6] 陳勝.高速公路路基施工沖擊碾壓工藝研究[J].價值工程，2016，35（16）：132-134.