公路路基的分层填筑施工技术_纳森.pdf

2023.04 科学技术创新公路路基的分层填筑施工技术纳森（中交（青岛）城市建设有限公司，山东 青岛）前言在国内高等级公路建设发展进程中，对公路整体完好性、面层平整度提出了更高的要求。路基分层填筑工艺是确保公路整体完好性、面层平整度的关键工序。但是，受碾压边缘区域、结构物与有效作业区的限制，路基分层填筑施工期间存在诸多风险因素，如路基不均匀沉降开裂、结构台阶式断裂等毁损性危害。因此，探究公路路基的分层填筑施工技术具有非常突出的现实意义。1公路路基的分层填筑结构一公路路基的分层填筑结构如下，见图 1。图 1公路路基的分层填筑结构图 1 中，a 为表层宽度，cm；c 为路基床表层填筑高度，cm；b 为基床厚度，cm；为路基本体；为基床底层；为基床表层。在填筑层数、填筑高度一定的情况下，每层填筑厚度计算公式见式（1）：（1）式（1）中，n 为每层填筑厚度，cm；h 为公路路基填筑高度，cm；m 为公路路基填筑层数，向上取整数。在公路路基填筑高度为 1.9 m，每层填筑厚度为 0.3 m，则填筑层数为 7 层，每层填筑长度、宽度、厚度见表 1。表 1公路路基的分层填筑参数由表 1 可知，案述公路工程需要进行 7 层填筑碾压。2公路路基的分层填筑施工技术方案由图 1 可知，案述公路路基由路基表层、路基底层、路基本体几个部位组成1。在公路路基结构厚度一定的情况下，可以用选择不同的填筑材料与压实标准，具体见表 2。由表 2 可知，基床表层（67 层）采用级配碎石材料，基床压实系数应大于等于 190 MPa/m。级配碎石结构的设置，可以增强公路线路强度，确保公路路基摘要：路基填筑是困扰公路施工建设与养护的关键工序之一，分层填筑施工技术有望提升公路路基施工质量，为公路施工建设与养护提供良好的条件。因此，简单介绍了公路路基的分层填筑结构，论述了公路路基的分层填筑方案，并对公路路基的分层填筑施工技术要点与效果进行了进一步探究，希望为公路路基的分层填筑操作提供一些参考。关键词：公路；路基；分层填筑施工中图分类号：U416.1文献标识码：A文章编号：2096-4390（2023）04-0101-04mhn=层数 下底宽度 上底宽度 长度 厚度 第1 层 456.8 cm 453.3 8 600 cm 25 cm 第2 层 456.3 cm 452.8 8 600 cm 25 cm 第3 层 455.8 cm 452.3 8 600 cm 25 cm 第4 层 455.3 cm 451.8 8 600 cm 25 cm 第5 层 454.8 cm 451.3 8 600 cm 25 cm 第6 层 454.3 cm 450.8 8 600 cm 25 cm 第7 层 453.8 cm 450.3 8 600 cm 25 cm 作者简介：纳森（1990-），男，本科，工程师，主要研究方向：桥梁与隧道工程。101-科学技术创新 2023.04坚固度与刚度，同时规避基床土面动应力作用扩散不均匀问题，将基床土面动应力限制在公路下部基床土容许动强度范围内，从源头解决雨水浸入软化基床以及翻浆冒泥问题；基床底层（45 层）采用改良土，基床压实系 数 应 大 于 等 于 110150MPa/m；基床本体（13 层）采用组土，基床压实系数应大于等于 90 MPa/m。3公路路基的分层填筑施工技术要点3.1基底处理基底特指地表以下 2.5 m 范围内土层。对于公路基底，处理操作者应根据处理要求进行区段划分，每个区段在 250 m50 m 之间。在区段长度确定后，去除基底表层耕植土 20 cm10 cm，平整基底后碾压2。若基底存在渗水土，则需要处理操作者采用中粗砂进行换填，换填料中粒径小于 0.1 mm 的砂砾占比应小于等于 15%。换填操作流程见图 2。图 2公路基底渗水土换填流程3.2路基本体处理3.2.1测量放线在基底处理后，处理操作者可以测量公路基侧层标高，结合设计资料，精准测放路基坡脚线、公路中心线，并打设桩点。一般在直线地段，相邻桩点之间距离为 20 m；而在曲线地段，相邻桩点之间距离为 10 m。在桩点打设完毕后，设置虚铺厚度标记，为公路路基本体虚铺厚度控制提供依据3。3.2.2分层填土根据前期设定的填筑材料厚度，处理操作者可以进行分层填筑。每一层采用相同的填筑材料，避免混合不同填筑材料。若填料种类不一，则可以贯彻层间土体的渗透反滤方针，科学操作。填筑断面结构见图 3。图 3路基本体分层填筑断面图 3 中，1 为填筑土体；2 为原地面；3 为基底换填部分；a 为路基本体填筑厚度。3.2.3分层压实在分层填土的基础上，处理操作者可以进行分层压实，具体压实方法为横断面全宽纵向水平分层压实，虚铺厚度在 35 cm 以上、40 cm 以内，填筑压实期间公路路基两侧各加宽 45 cm5 cm，为边坡压实质量达到设计规范提供保障4。为了保证施工质量，采用路基弱碾压区冲压补强手段，借助高速度冲压补强夯实机器，以机械方式（或液压方式）促使夯锤冲击压强达到设计要求。在夯锤冲击压强达到设计要求后，结合公路路基本体现场情况，选择冲压补强单点作业频次，以已过碾压操作达表 2公路路基的分层填筑材料与压实标准路基结构 填筑材料 基床压实系数(K?)孔隙率 压实系数 工后沉降 沉降速率 基床表层(67 层)级配碎石 190 MPa/m 18%-5 cm 2 cm/年 基床底层(45 层)改良土 110150 MPa/m 28%0.90 3 cm 1 cm/年 路基本体(13 层)组土 90 MPa/m 31%0.95 2 cm 1 cm/年 102-2023.04 科学技术创新到路基弱碾压区域为对象，每一个区域进行 1 个点到 3个点的试点冲压，每个试点冲压 3 锤以上、18 锤以内。在弱碾压冲击补强期间，每一个试点锤击 3 次后进行 1次沉降量观测，确定 3 次夯击后沉降量小于 10 mm后，计算前期冲压次数总和 2，选定其为后期选定公路路段冲压补强单点作业频次。根据公路路基结构物的差异，冲压操作安全间距、冲压夯实机的提升高度也具有一定差异。一般在夯锤重量超过 1 000 kg 但小于 5 000 kg 时，可以设定冲压夯实机提升高度为 0.6m5.0 m，冲压夯实机夯板边缘、公路路基弱碾压区相邻构造物的安全距离在 55 cm25 cm 左右。同时，进行冲压作业夯板之间距离调整，确保冲压作业夯板之间距离超过 100 cm 但小于 150 cm。最终获得深度在1.5 cm0.5 cm 之间的圆锥状土体，且土体碾压密实度达到或超过 95%。3.3基床底层处理基床底层填筑采用改良土，即在原土体的基础上掺加石灰。改良土体期间，处理操作者应严格控制冲压机含水量，确保含水量在最佳含水量的1%范围内，规避下部 20 cm 土体与基床底层土体脱离翻浆问题。在分层填筑改良土的基础上，根据路基底层整体稳定性要求，处理操作者可以应用冲击压路机、牵引车，进行压实操作5。在高能量冲击力呈周期性不间断冲击路基底层的过程中，冲击波可以达到较大的幅度，持续向下层传播地震波，为路基底层密实度的持续增加提供依据，最终获得弹性土体填料。根据公路路基底层现状，处理操作者可以选择冲击能量较大的压路机25kJ 三边形双轮冲击压路机，双轮冲击压路机双轮总重量为 12 t，宽度为 0.9 m，轮间距为 1.17m，行进期间速度在 12 km/h 左右，可对地面产生 1111 kPa 以上、1 543 kPa 以内的冲击力。在冲击碾压设备确定之后，处理操作者可以设定双轮冲击压路机行驶 2 次为 1 遍，碾压设备两轮间隙、公路路基底层构造物之间距离大于等于 1 m，每次冲击碾压时冲击碾压轮、地面边缘夹角为 45，随后从第一次两轮内边距中心通过单轮进行第二次碾压，最终公路基床底层两侧冲击碾压间隙均为 0.13 m。在这个基础上，处理操作者可以向内移动双轮冲击压路机，移动距离为0.2 m，全部碾压间隙位置，多次碾压至设计遍数。3.4基床表层处理在公路基床表层分层填筑前，处理操作者可以选择高级配填料，高级配填料粒径需小于等于 10 cm（或层厚的 2/3），填筑层松铺厚度小于 50 cm。在选定填筑用材料后，处理操作者可以借助挖掘机，将区域范围内树根、杂物、腐殖土均清除到操作范围外6。在表层处理后，处理操作者可以根据路床表层横坡度，进行处理操作。在路床表层横坡度超过 1:5时，需要人工处理成宽 1.5 m 以上、2.0 m 以内的台阶（顶面提斜 3%1%）后进行处理。4公路路基的分层填筑施工效果公路路基分层填筑处理后，对公路路基本体、路基底层、路基表层的压实度、高程沉降量进行观测，得出分层填筑碾压前后压实度与高程沉降量见表 3。如表 3 所示，公路路基分层填筑碾压后压实度均大于 95%，达到设计规范要求。填筑碾压后，公路路基高程沉降量小于等于 2.5 cm/年，小于工后允许沉降量要求。表明公路路基分层填筑施工可以有效提升公路路基本体、路基底层、路基表层强度，规避公路路基早期损坏性病害，确保公路结构物在设计运行年限内维持良好的服务水平。5结论综上所述，公路路基是一种土工结构物，路基结构受力、填筑材料、变形要求、结构尺寸、压实标准等对路基分层填筑结果具有直接的影响。为降低列车荷载作用下公路路基表层最大动应力与动变形值的基础损伤，可以在明确公路路基平顺性要求的基础上，结合公路路基结构形式、尺寸要求，规划路基结构厚度、路基宽度、填筑宽度、边坡坡度等尺寸。进而在路层次 检测点数 填筑碾压前压实度 填筑碾压后压实度 填筑碾压后高程沉降量/年 路基本体 8 点 93.6%98.2%2.5 cm 路基底层 8 点 92.1%95.5%2.0 cm 路基表层 8 点 88.6%95.2%1.1 cm 表 3公路路基分层填筑效果103-科学技术创新 2023.04基不同结构部位，选择适宜的填筑材料，并对不同填筑材料的压实标准进行进一步细化，确保公路路基的分层填筑质量。参考文献1鲍先凯,黄春辉,赵泽蔚,等.基于某高铁软土路基固结分层填筑的新思考J.建筑技术,2019,50(5):579-582.2莫轻文,朱明双.山区石方路基填筑施工参数设置及沉降变化研究以张家界至南充国家高速公路项目为例J.工程技术研究,2022,7(15):220-222.3支有,李德荣,陈刚,等.斜坡地基上路基分层填筑对抗滑桩影响数值研究J.河南科技,2021,40(24):73-75.4刘玥彤.再生料路基填筑施工工艺在高速公路中的应用J.海峡科技与产业,2022,35(5):89-91.5高志新.土石方工程路基水平分层填筑技术应用实例分析J.工程技术研究,2022,7(20):44-46.6盛卫东,陈季,张小飞,等.建筑垃圾碎石土填筑路基车辆荷载数值模拟研究J.市政技术,2022,40(3):38-43.Layered Filling Construction Technology ofHighway SubgradeNa Sen(CCCC(Qingdao)Urban Construction Co.,Ltd.，Qingdao,China)Abstract:Subgrade filling is one of the key processes that perplex highway construction and maintenance.The layered filling construction technology is expected to improve the quality of highway subgrade constructionand provide good conditions for highway construction and maintenance.Therefore,the article briefly introducesthe layered filling structure of highway subgrade,d