高速公路天然砂砾石路基填方压实施工技术研究.pdf

2024 年第 1 期135中国高新科技ROAD TRAFFIC|道路交通高速公路天然砂砾石路基填方压实施工技术研究牙地卡尔吾买尔新疆交投建设管理有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000摘要：为规范路基施工，以某高速公路改建工程项目为例，开展天然砂砾石路基填方压实施工技术研究。施工前，应做好路基原地面的清表、回填；采用分层填筑的方式进行填方施工。施工中，应注意做好填筑层含水量的控制；计算冲击机械在施工中的冲击能、冲击速度，设计冲击压实施工。实例应用实验结果表明：设计的施工方法应用效果良好，可以有效提高复杂地质环境下的路基填方压实施工质量，使施工后路基各项指标符合质量要求。关键词：高速公路；施工技术；压实；填方；路基；天然砂砾石文献标识码：A中图分类号：U445文章编号：2096-4137（2024）01-135-03DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2024.01.40Research on the construction technology of natural sand and gravel roadbed filling and compaction for expresswayYadikaer WumaierXinjiang Communications lnvestment Construction Management Co.,Ltd.,Urumqi 830000,ChinaAbstract:To standardize roadbed construction,taking a highway reconstruction project as an example,research was conducted on the compaction construction technology of natural gravel roadbed filling.Before construction,the original ground of the roadbed should be cleaned and backfilled;using layered filling method for filling construction,pay attention to controlling the water content of the filling layer during the construction process;calculate the impact energy and speed of impact machinery during construction,and design impact compaction construction.The experimental results of practical application show that the designed construction method has good application effect,and this method can effectively improve the compaction construction quality of roadbed filling in complex geological environments,so that all indicators of the roadbed after construction meet the quality requirements.Keywords:expressway;construction technique;compaction;fill;subgrade;natural sand and gravel建筑业的持续发展带动了各地交通行业的快速建设、道路规划和城乡布局，满足地方道路的修建和升级需求。特别是我国南疆地区，河网发达、砂砾石资源十分丰富，由于地区差异，导致砂砾的含水率差异较大、粒度不均匀、施工中压实难度大。为规范天然砂砾石路基施工，应深入研究砂砾石路基填筑施工工艺，采取科学、有效的施工技术与手段，将砂砾石资源作为路基填料，可有效节约工程资源、保护现场施工作业环境。路基与路面其实是密不可分的一个整体，高速公路沿线地势起伏较大，地质、地貌、气象等因素变化较显著，这也造成了高速公路路基、路面施工的复杂性。在高速公路建设项目中，路基工程的成本占比为 20%50%。因此，通过合理的设计和合理的施工，保证路基在较长时间内保持较好的运行状态，对于节省投资和提高交通运输效率具有重要意义。1路基原地面清表、回填为确保路基工程施工达到技术规范，施工前应做好路基原地面的清表、回填。考虑到天然砂砾石路基施工大多为改扩建工程，对于加宽后的路基必须按照设计、规范与相关规定进行植被根茎的清理和填筑，同时根据要求的清表厚度，对施工作业面表层的草皮、表土、腐殖土等进行清除。确保路基边沟地段完全清理干净后，参照设计方案进行工程项目的施工。在此过程中，应在最大限度保存原有路基排水设施不受破坏的同时，根据施工现场要求修建有利于施工的必要排水设施，保证后续路基填筑工作和质量不受雨水等影响。施工现场应从原高速公路路基坡脚处开始，到新拓宽工程路基坡脚处 0.5m 以内进行施工现场清理。同时，拆除旧路边沟等设施，隔离栅移动到路基坡脚位置，确保隔离栅与路基坡脚之间的距离大于 1m。完成路基基底的清表处理后，对原地面进行压实，按照冲碾、观测、整平、碾压、检测的顺序回填至原地面。部分高速公路的路面基层含水量过大，清理后不容易夯实。因此，在施工前，可以采用翻挖、晾晒、加灰浆或采用一定厚度的砂石进行预填筑。按照上述方式，完成路基原地面的清表、回填处理。2分层填筑与含水量控制考虑到填筑的路基为天然砂砾石，在施工中应采用分层填筑的方式施工，施工过程中注意做好填筑层含水量的控制。路基填筑工程以机械作业为主，填筑过程中的土方挖、运、平等作业环节均为机械流水。在施工过程中采取横向分层的作业方式，将路基的横向总宽度按水平方向分为若干个等级，逐级、逐层往上填。如果原路基的平整度较低，则需要从最底层开始分层填充，每一层都要经过压实、检查，达到标准后才能进行下一层的填筑。通常情况下，分层压实厚度控制在 30cm 范围内即可，松铺厚度以施工时测量的具体值为标准。从回填层到路基顶端的最小碾压层厚度应不小于10cm。2024 年第 1 期136中国高新科技道路交通|ROAD TRAFFIC在填筑施工中，要做好对每一层的松铺处理，并以压实设备、压实方法及现场压实试验为依据决定每一层的松铺系数。在最佳含水量时进行填筑层压实，如填筑层的含水量不符合要求，可以通过晾晒或洒水车洒水等方式调节土壤含水量。路基填筑是分多个工作区段进行的，当两个区段的交界处不能同时填筑时，应按照 1:1 的坡度分层预留梯级台阶。通过此种方式，规范路基的分段填筑施工。3冲击力计算与冲击压实施工完成上述处理后，采用冲击压实的施工方式进行路基的压实处理。冲击压实是利用机械的冲击力与滚动过程中的重压力复合行为压实路基。压实轮对于路基具有高强度、大幅度的冲击剪切力，主要以纵波、横波、表面波三种冲击比的方式将能量压入地面，从而对路基产生一定的冲击作用，增强路基的压实度。在此过程中，可以将压实机的一个作业周期划分为 3 个阶段，分别为冲击机械重心上升阶段、冲击机械重心下降阶段、冲击地面阶段，此过程如图 1 所示。AAWWWWAAAARR图1冲击压实施工的3个阶段图 1 中，F 表示机械牵引力，R 表示相互作用力，W 表示冲击轮重力，A 表示冲击轮运动方向。为确保冲击压实可以在施工中达到预期效果，可按照下述公式设计冲击机械在施工中的冲击能：E=mgh （1）式中，E 表示冲击机械在施工中的冲击能；m 表示压实机械轮轴的质量；g 表示冲击过程中的重力加速度；h 表示压实外径与内径的差值。在上述内容的基础上，根据设计冲击能E，计算冲击速度，公式如下：（2）式中，N 表示冲击速度；v 表示冲击初始速度；v 表示冲击末速度；t 表示冲击作用时长。按照上述方式，设计冲击压实参数。在此基础上，循环图 1 所示的 3 个步骤，以此种方式实现对路基的冲击压实施工。4实例应用分析4.1工程概况为确保顺利施工，施工前应对工程项目的基本情况进行分析。本次研究的工程项目为 G3012 线库车至阿克苏高速公路改建工程项目。项目对应的起点位于库车西立交以西，桩号为 K630+705，终点位于阿克苏市建化厂附近阿克苏西立交桥以西，桩号为 K890+696，全线长度 259.991km。其中，12m 改建共分为两段：第一段的起点位于新和县西立交以西 13km 处，对应桩号 K700+417.860，第一段的终点位于羊塔克库都克服务区以东 3km，对应桩号 K746+692.621。第二段的起点位于咸水沟 U 形转弯以西 1km，对应桩号K780+105，第二段的终点位于玉尔滚立交以东约 7.5km，对应桩号 K794+300.793。土建标段全长 60.471km，沿线途经英买力互通、塔里木景观 U 型转弯、南疆铁路、羊塔克库都克服务区、咸水沟 U 形转弯。掌握工程项目基本情况后，参照相关设计标准对项目施工中的主要技术指标进行分析，具体内容见表 1。表1项目施工中的主要技术指标序号指标单位参数1公路等级高速公路2设计速度km/h1203车道数个24路基宽度m13.255行车道宽度m3.756右侧硬路肩宽度m37左侧硬路肩宽度m1.258土路肩宽度m0.759荷载等级公路-级在此基础上，对项目所在地的水文气象进行分析，现有道路在新和过境段、玉尔滚阿克苏及阿克苏过境段地下水位较高，地下水位在 1.0 5.0m 范围内，对工程影响较大，其余路段地下水位较深，地下水位在 10m 以下。地下水主要由发源于拟建公路路线以北的地表河流及地下水径流补给，地下水类型主要为潜水及承压水。现有道路北侧冲洪积平原上地下水位较深，对工程影响不大。2024 年第 1 期137中国高新科技ROAD TRAFFIC|道路交通4.2工程质量验收通过实地勘察与经过多次讨论，一致认为本次工程采取高速公路天然砂砾石路基填方压实施工技术与工艺。施工前，先进行路基原地面清表、回填。排除施工中相关因素的干扰后，进行天然砂砾石路基分层填方，并控制填筑过程中的土层含水量。最后，计算机械冲击力的方式，进行路基的冲击压实施工，以此完成此方法在工程项目施工中的应用。完成施工后，设置若干个填方压实施工质量检查项目，设定不同检查项目的允许偏差，辅助对应的技术手段与措施，进行工程项目质量的检验，检验结果见表 2。从表 2 可以看出，通过对高速公路天然砂砾石路基填方压实施工技术的应用，可以保证施工后路基各个检查项目质量符合标准。因此，在完成上述研究后，得出如下结论：该施工方法应用效果良好，可以有效提高复杂地质环境下的路基填方压实施工质量。5结语路基是高速公路的重要组成部分，也是在自然地表上根据路址及设计剖面的需要，通过填筑或开挖从而形成的一种岩土构筑物。路面是一种分层构筑物，由不同筑路材料在路床顶部的行车区段上铺设而成。路基是道路铺装的基石，坚实、稳定的路基是道路铺装结构在车辆荷载下实现长期承载的关键。对路基进行填方压实可以防止公路受到汽车轮胎、空气等环境因素的直接影响。在高速公路路基建设中，任何一个步骤出现偏差，都会给工程带来很大的影响。例如，在高速公路的建设中，往往会遇到一些劣质的路基，还会在施工后出现平坦度降低、车辆颠簸等现象。为解决上述问题，必须根据施工现场的地形地貌、地质条件、道路等级、区域气候等因素，选择相应的施工方式与技术手段。为此，本文以某高速公路改建工程项目为例，通过路基原地面清表、回填，分层填筑与含水量控制，冲击力计算与冲击压实施工，开展了天然砂砾石路基填方压实施工技术研究，实现对路基施工质量的全面优化。作者简介：牙地卡尔吾买尔（1982-），男（维吾尔族），新疆乌鲁木齐人，新疆交投建设管理有限责任公司高级工程师，研究方向：公路工程项目管理。参考文献1 安子阳高填方填石路基沉降机理及压实工况方案比选研究 J山西交通科技，2023（3）：33-362 刘雪荣公路黏性土路基填方压实机理及施工技术探究 J中国公路，2022（21）：113-1153 刘兵黄土填料高填方路堤压实效果分析 J北方交通，2022（10）：25-284 王健粘性土路基填方压实机理及施工技术研究J辽宁省交通高等专科学校学报，2022，24（5）：10-145 陈林万，张晓超，范珊，等压实度对黄土填方边坡变形破坏特征的影响及细微观试验研究 J科学技术与工程，2022，22（21）：9274-92806 黄晓銮基于智能压实技术的高填方路基边缘压实均匀性研究 J黑龙江工程学院学报，2022，36（2）：25-30（责任编辑：肖央然）表2高速公路天然砂砾石路基填方压实施工结果实测检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率实测值挖方压实度（%）97按JTGF80/12017附录B检查密度法：每200m压实层测4处98.600.8m填方压实度（%）9799.40.81.5m填方压实度（%）9597.81.5m填方压实度（%）9496.5原地面填方压实度（%）9094.2纵断高程（mm）2010水准仪：每200m测4断面1.56.8中线偏位（mm）100经纬仪：每200m测4点，弯道加HY、YH两点15.6平整度（mm）203m直尺：每200m测2处10尺5.9横坡（%）0.5水准仪：每200m测4个断面0.12