高速公路路基土方填筑與壓實技術研究

嚴晨瑞

（甘肅萬泰建設工程有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

高速公路是國家交通網絡的重要組成部分，它對國家經濟和社會發展起著至關重要的作用。而路基土方填筑與壓實是高速公路建設的重要環節，它直接關系到道路的安全、穩定和使用壽命。合理的土方填筑與壓實技術可以保證路基的承載能力和穩定性，降低道路的維護成本，延長道路的使用壽命。因此，研究和探討高速公路路基土方填筑與壓實技術是非常有必要的，能夠促進土方工程技術的不斷創新和發展，為高速公路建設作出更大的貢獻。

1 高速公路路基土方填筑與壓實技術要點

1.1 土料的選擇

不同地區的土壤類型各異，包括黏土、砂土、礫石、砂礫混合土等。土壤類型對填充土方的性質和行為產生重要影響。因此，必須進行詳細的土壤勘查和分析，以確定施工區域的土壤類型。黏土土壤通常用于構建路基的基層，因為它們具有較好的抗水性和承載能力[1]。砂土和礫石常用于路基的表層，因為它們有助于排水，提高路面的穩定性。如果是選擇紅黏土、濕黏土和中弱膨脹土等為填料，由于自身填料特性，天然含水量接近塑值，大于最佳含水量，翻曬難度較大，會增加成本，而且路基吸水后會出現膨脹，在一定程度上降低了路基強度，導致路基失穩。所以，施工中采用重型壓實標準，紅黏土、濕黏土和中弱膨脹土壓實度標準應適當降低1%～5%，并選擇合適技術措施來控制路基填料壓實度。

填方材料的特性包括顆粒大小分布、密實度、含水量等，這些特性對路基土方的穩定性和密實度產生影響。填方材料的顆粒應均勻分布，以確保土方填充的均勻性。密實度影響土方填充的承載能力，因此必須進行適當的壓實工藝，以確保填充的密實度達到要求。破碎草皮不可以作為填充材料，對于一些有機含量偏大的土也不可以用作填充材料，一般上限為8%。如果是硫酸鹽和含水溶性的土料，應控制含量不超過5%，超出這一范圍可能受到地下水侵蝕，硫酸鹽溶解消失，甚至出現嚴重的空洞病害。在選擇土料之前，需要進行試驗室測試，包括顆粒分布分析、塑性指數測試、抗剪強度測試等，以評估土料的質量。還可以進行原位測試，如密實度測試和承載能力測試，以驗證試驗室測試結果與實際情況的一致性[2]。

1.2 路基土方填筑施工

高速公路路基土方填筑施工是整個工程的關鍵環節，它直接關系到道路的穩定性和安全性，見圖1。土方填充施工應按照層次分明的原則進行：

圖1 路基填筑

第一，基層填充是路基的底層，通常使用黏土或礫石填充，這一層可以提供路基的穩定性和承載能力；

第二，中間層填充用于提高路基的平整度和坡度，通常使用砂土或碎石填充，這一層有助于排水，減少水分對路基的影響；

第三，表層填充是路基的最上層，通常使用砂土、碎石或礫石填充，這一層要求更平整，以確保道路的舒適性和安全性[3]。

在填土施工過程中，壓實度是一個關鍵指標，用于衡量填土的密實性和穩定性。通過采用不同的壓實方法，如靜壓、動力壓實或振動壓實，可以實現不同層次的壓實度。

檢測和記錄每個層次的壓實度數據對確保填土質量至關重要，具體可以通過密實度試驗儀、核密度儀等現場測試工具來實現。一般情況下，應控制土方路基填筑厚度不超過30cm，依據設計方案和技術標準嚴格執行。同時，控制好填筑厚度和設計方案厚度偏差不超過50cm，以此來保證工程質量和安全。

1.3 選擇合適的壓實設備

選擇合適的壓實設備是高速公路路基土方填充與壓實中的主要環節之一，常見的壓實機械包括：

一是振動壓路機，適用于砂土和礫石填充，它通過振動壓實來提高填充材料的密實度。

二是靜態壓路機，通常用于黏土填充，它通過靜態荷載來提高土方填充的密實度。

三是壓實鋼輪，是一種用于均質填充材料的壓實設備，適用于較小的區域和邊緣填充。

四是圓盤式振動機，適用于表層填充，通過振動和旋轉來提高填充材料的密實度。

選擇壓實設備時，必須考慮土壤類型和特性。不同類型的土壤對壓實設備的適用性不同。例如，黏土土壤通常需要較大的靜態荷載來提高密實度，而砂土可能需要振動壓實。壓實深度應根據填充層的厚度和設計要求來確定，頻率取決于設備類型，通常應在設計規范中明確規定[4]。

另外，環境因素，如施工場地的局部條件和天氣狀況，也會影響壓實設備的選擇。在復雜地形或擁擠施工場地中，可能需要小型機械或特殊設計的設備。天氣條件也會影響設備的性能，例如，在潮濕的條件下可能需要更多的振動。為了加快施工進度，很多施工單位多選擇大型設備，大型設備通常可以更快地完成工程，但成本更高。因此，需要仔細權衡施工速度和成本效益，以找到最適合工程需求的設備。

1.4 前期路基試驗檢測

為了保證路基施工質量，應做好前期的路基試驗檢測工作，選擇合適的檢測方法。根據國家高速公路工程路基施工標準，嚴格控制路床厚度在0～80cm范圍內，壓實程度至少在標準96%以上，路堤的路床高度在80～150cm范圍內，壓實度在49%以上。路床厚度150cm條件，壓實度則不小于93%。

因此，路基壓實度檢測可以采用重型擊實試驗方法反饋路基結構實際壓實度，多次試驗得到平均數據，確保平均數據在極限值以上。例如，某高速公路路基檢測中，檢測范圍控制在80m以內，檢測高速公路路基結構平整度、硬度，以及碾壓中有無返漿、車轍和凹凸不平等問題[5]。

1.5 嚴格把控填料性質

在高速公路路基土方填充與壓實工程中，嚴格把控填料性質是確保道路穩定性和持久性的關鍵因素之一。填料的性質包括顆粒大小分布、密實度、含水量和抗剪強度等，對路基的承載能力和穩定性產生重要影響。具體應從以下幾點著手控制：

1.5.1 顆粒大小分布

填料的顆粒大小分布是其最基本的性質之一，不同顆粒大小的填料會對路基的性能產生不同影響。通常，填料應具有均勻的顆粒大小分布，以確保填充的均勻性和密實度。顆粒大小分布也應符合設計規范的要求，以滿足承載能力和排水性能的標準。

1.5.2 密實度

填料的密實度是指其顆粒之間的間隙程度，合適的密實度是確保路基穩定性的關鍵因素。過低的密實度會導致路基松散，影響承載能力和平整度；而過高的密實度可能導致路基堅硬，降低路面的彈性，增加破損和振動。因此，必須通過適當的壓實工藝和設備來實現所需的密實度。

1.5.3 含水量

填料的含水量是另一個重要性質，它會直接影響填料的密實度和承載能力。含水量過高會降低填料的密實度，因此必須控制含水量，通常在填充之前進行土壤含水量測試，以確保符合設計要求。

1.5.4 抗剪強度

填料的抗剪強度是指其耐受剪切應力的能力。路基在交通負荷下會受到剪切力的作用，因此填料的抗剪強度是確保路基穩定性的關鍵因素?？辜魪姸葴y試通常用于評估填料的性質，并根據需要采取適當的措施，如添加穩定劑或調整密實度。

1.6 平整壓實土層

1.6.1 平整土層

平整土層是指通過專業的平整設備，對填筑完成的土方進行表面整理，確保路基表面平坦且符合設計要求。在平整過程中，需要充分考慮土層的均勻性，避免出現高低起伏或凹凸不平的情況，從而提高路面的平整度和行車的安全性。平整土層的關鍵在于選擇適當的平整設備，如平地機、攤鋪機等。不同的設備適用于不同類型的土料和填筑條件，因此在選擇設備時需要根據具體情況進行合理搭配，以達到最佳的平整效果。

1.6.2 壓實土層

在土方填筑完成并平整后，緊隨其后的是土層的壓實工作。通過合適的壓實設備，如壓路機、振動壓實機等，對土方進行壓實，增加土層的密實度和承載能力。壓實的目標是減小土層的孔隙率，提高土層的抗沉降能力，確保路基的穩定性。壓實土層過程中需要注意壓實次數和壓實層厚度的合理搭配，防止過度壓實導致土層變硬、產生裂縫。同時，要確保整個壓實過程的均勻性，避免因局部過度壓實或不足而引起路基的不均勻沉降問題。

1.6.3 表面處理

在土層壓實完成后，為了進一步提高路基的表面平整度，可以進行表面處理工作，具體包括修復可能存在的瑕疵、填平坑洼、清除雜物等。表面處理有助于提高路面的整體美觀度，同時也有利于后續路面層的鋪設和維護。

1.7 施工自檢

在開始施工前，應制訂詳細的自檢程序和計劃，自檢程序應明確規定何時、何地以及如何進行自檢，包括檢查的頻率和內容。計劃應涵蓋整個施工過程，并應根據項目的規模和復雜性進行調整。路基壓實度、路基的變形性能和結構穩定性是檢查的重點內容，其中路基壓實度可以采用灌砂法進行檢測，操作流程簡單，檢測全過程穩定、可靠。

在高速公路路基檢測中，集料直徑控制在15cm以下，基層厚度不超過150mm，并采用100mm小型灌砂筒檢測路基壓實情況。集料15mm以上，顆粒直徑要控制在40mm以下，檢測層厚度在15mm以內。但具體檢測層厚度控制時，不超過200mm，使用150mm大型灌砂筒進行檢測。路基變形性能和結構穩定性檢測方面，路基的彎沉試驗是一種常用的方法，主要用于評估路基的變形性能和結構穩定性。

貝克曼梁彎沉檢測方式主要是通過在路面上布置傳感器，監測路面變形，此種方法具有靈敏度高、實時性好的特點，可精準反饋路基微小變形程度。

分落錘式彎沉儀（FWD）是一種通過落錘作用于路面，測定路基變形的設備。它能夠模擬車輛通過時的荷載，通過記錄路面的反彈來評估路基的彎沉性能。

在對比試驗研究中，重點關注以下幾點：

一是靈敏度與準確性。貝克曼梁彎沉檢測由于直接安裝在路面上，因此對微小變形的檢測更為靈敏，而分落錘式彎沉儀雖然可以模擬車輛通過，但其靈敏度相對較低。

二是實時性。貝克曼梁彎沉檢測具有良好的實時性，能夠及時反饋路基變形信息。相比之下，分落錘式彎沉儀在實時性上略顯滯后。不同的試驗方法適用于不同類型的路基工程，貝克曼梁彎沉檢測更適用于微小荷載條件下的監測，而分落錘式彎沉儀更適用于大型車輛荷載下的變形評估。

除了上述內容以外，還需要檢測填充層的平整度，確保它滿足設計要求，包括水平平整度、坡度和橫坡；檢查填充材料的密實度，確保它達到設計規范中規定的要求；檢查道路設施的緊固件和連接件，確保已正確安裝并符合規范；檢查使用的填充材料，確保其質量符合規范；檢查排水系統，確保它們正常工作，避免水分對路基的不利影響；檢查施工現場的環保措施，包括土壤保護、廢棄物管理和生態恢復，以確保對環境的影響最小化?，F代技術如全站儀、遙感、GIS等技術也可以用于檢測和分析填土工程數據，可以提供更準確和全面的地理數據，幫助確定地形、河流、土地利用等因素對填土工程的影響，從而指導填土策略。如果在自檢過程中發現嚴重的不符合項或問題，應立即采取緊急措施來糾正它們，包括停工、更正工程、修復損壞或重新進行某些工作。自檢人員應具備判斷何時需要采取緊急措施的能力，以此為工程項目質量和安全提供保障[6]。

2 結語

綜上所述，高速公路路基土方填筑與壓實施工涉及諸多復雜的環節，任何一個環節出現問題都會影響總體施工質量。因此，施工單位要充分實地勘察，嚴格遵循施工方案標準化施工，保證路基土方填筑與壓實施工質量，為高速公路工程總體質量提供堅實保障。