紫惠高速公路建设中的路基智能压实技术

张 燕

（中铁十七局集团第五工程有限公司，山西太原 030032）

1 工程概况

紫惠高速公路T6标，路线呈东北-西南走向，连接河源市和惠州市。项目与兴华高速、汕湛高速、番莞高速协同组成区域便捷高速通道，可以实现梅州、河源与东莞、深圳等地区的连接，建立通往珠江三角核心地区的通道。项目建成后，可以有效改善粤北山区交通较为闭塞的局面，促进地方经济活力释放，有利于提高珠江三角发达地区的辐射带动能力，带动广东省各地区的共同发展。

2 路基压实施工中的主要影响因素

从内部因素和外部因素两个角度分析。内部因素主要与压实材料的特性有关，如含水量、颗粒组成级配等因素；外部因素体现在压路机的机械性能、施工方式等方面。各项因素均会对实际压实施工效果造成影响，应予以充分重视。

2.1 含水量

土体含水量会对路基的压实效果造成直接影响，压实施工期间需要有效克服土颗粒的作用力（主要考虑内摩阻力和黏结力），在多重力的作用下，使土颗粒发生位移，逐步聚拢。若土体的含水量偏小，水膜的润滑效果有限，难以克服土颗粒间的作用力，土体的位移难度增加，实际压实效果欠佳；含水量偏高时，水膜增厚，粒间引力和内摩阻力减弱，有较为明显的滑动性，易于压实；若含水量异常偏高，孔隙内形成自由水，难以高效排出，存在阻隔作用（在土体中占据一定空间），不利于土粒的靠拢，也会出现压实度偏低的情况。

击实曲线如图1所示。

图1 击实曲线

由图1可知，达到某特定含水量时存在相应的峰值，对应最大干密度，此时的含水量为最佳含水量。土体的含水量能够达到最佳含水量时，将取得良好的压实效果。

2.2 压实功

压实功是影响压实效果的关键因素。在含水量一致的条件下，随着压实功的增加，压实度随之提高，但压实功超出某限值时，即便后续仍继续压实，实际压实度几乎不增长。若土体的含水量在最佳含水量以内，可采取增加压实功的方法提高压实度。

2.3 碾压遍数

碾压遍数也是分析压实功影响机制时需要重点考虑的因素。最初的几次碾压可以大幅度提高材料的干容重，但随着碾压进程的推进，干容重的增长率减小，并在达到某碾压次数时停止增长。

2.4 碾压厚度

压实功与有效压实度有一定关联，若压实层的实际厚度超过有效压实深度，下部的碾压效果降低，导致碾压层上部的压实效果受到不同影响。有效压实深度与碾压所用机械设备的性能、填土类型有关，工程活动中，需要综合考虑各项影响因素，确定各条件下的压实深度。碾压层的厚度通常不宜大于30 cm。

2.5 地基或下承层

下承层或地基的承载力条件会在一定程度上对上层压实度造成影响，承载力系数在0.7 MPa以内时，上层无法得到有效压实处理。填筑路堤前，需要检测地基的承载力，承载力达不到要求时，根据实际情况对软土地基采取加固处理。针对软基易出现“弹簧现象”的特点，对其进行固化处理，在此前提下填土。为保证路基的压实效果，应加强对路基下部压实度的检测与控制[1]。

3 高速公路路基智能压实系统的作业原理及基本特点

3.1 作业原理

智能压实系统集GPS基准站组件、振动压路机等多类设备于一体。

智能压实系统组成如图2所示。

图2 智能压实系统组成

系统运行时，GPS基准站向压路机上的GPS接收机发送差分信号，振动压路机顶部的GPS接收机和无线接收器装置可以同步接收信号，达到定位的效果（精度为厘米级）；压路机振动轮的压实传感器可以将压实施工产生的数据及时传输给显示控制器，以便驾驶人根据呈现的数据掌握压路机的三维位置、压实度等实际施工情况。

3.2 系统的基本特点

智能压实系统可以高效采集数据并实时显示，以便操作人员及时调控，避免过压、漏压现象；实时显示的数据包含碾压遍数、压实度在内的各项压实作业参数；提供压实工作报告打印功能，便于施工人员分析；系统的智能化特性突出，可以在保证压实施工效果的前提下减轻员工工作压力。

4 路基智能压实系统的应用

4.1 在填土路堤施工中的应用

按横断面全宽、纵向分段的方式分层填筑，正式填筑前检测填料的含水量，实测结果需要满足施工要求。在处理好的原地面分层进土，单层摊铺厚度≤30 cm。摊铺时先用推土机初平，压路机静压一遍，再用平地机精平，形成2%～4%的横坡，全程加强对填料含水量的检测，以晾晒或洒水的方法处理，尽可能使填料的含水量临近最佳含水量。

路基高度超12 m时，从原地面以上8 m至下路堤顶面填土，压实度需要增加94%，操作振动压路机，利用该设备对路基填土每隔1 m补强压实5次。遇到半填半挖路基时，在地面开挖宽度不小于2 m的台阶，横向设4%的反坡，纵向设不小于0.4%的排水纵坡。

4.2 基本要求

（1）路基压实施工期间，有效控制压实厚度以及压实遍数。

（2）确定具体的CMV值（压实度值），对压实遍数进行合理优化，保证压实施工后的路基具有足够的均匀性[2-3]。

（3）加强对薄弱点的检验与控制。

（4）尽可能缩短重复检测时间，提高效率。

（5）正确指导施工，由机械操作人员高效作业，兼顾质量和效率双重要求。

4.3 路基厚度和压实遍数的控制

（1）填筑厚度的控制。

填筑厚度具有重要的参考价值，可以反映材料的填筑施工情况；填筑厚度会直接影响压实施工效果，有必要合理设定填筑厚度；填筑厚度需要根据实际情况确定，碎石垫层的厚度、基床地层组料两部分对应的填筑厚度不同，需要针对性考虑。

①实际平均填筑厚度。

根据两层填料各位置高程变化确定的填筑厚度平均值，为了保证填筑施工效果，要求其不超过设定填筑厚度。

②最大填筑厚度。

依据两层填料各位置的高层变化确定最大填筑厚度，受主客观因素的影响，两层的平面位置难以完全对应，可能会出现最大填筑厚度超过设定填筑厚度的情况。

③最小填筑厚度。

根据两层填料各位置高程变化确定的最小填筑厚度。

超过设定填筑厚度的百分比也至关重要，需要进行有效控制，严格依据施工工艺在系统中完成填筑厚度的设定工作。碾压后，根据检测结果评价平均填筑厚度，要求其不大于预先设定的填筑厚度，还需要保证该值超过设定填筑厚度的百分比不大于10%。

（2）碾压遍数。

碾压遍数在施工中由GPS定位获得，压路机在某区域进行碾压处理，经过同一位置时，系统自动累计碾压遍数。正式碾压前需要设定遍数，以此为基准开展相应的碾压工作，具体以各填料的特性、工艺要求等为准，在系统中进行合理设定。常规施工压路机每完成一进一退操作记作一遍，对于智能压实系统则记为两遍[4-5]。

设定碾压遍数后，可以按照流程完成相应的碾压操作，经过充分的碾压使路基满足质量要求。实际平均遍数指作业区遍数的平均值，系统自动采集碾压施工数据，确定每个位置通过的遍数，求得的平均值作为实际平均遍数。碾压遍数百分比由系统生成，对各位置的碾压遍数加以统计，得到具体结果。现场报告是反映现场施工情况的重要资料，应保证其全面性。设定碾压遍数时，必须依据施工工艺设定，保证该值的合理性；大于等于设定碾压遍数的比例超过85%视为合格，根据流程进一步报检。

5 结语

压实是路基施工中的重点工作内容，碾压遍数是重点控制对象，要求其具有合理性。规模化的工程项目中，智能压实系统的应用优势明显，其能够实时记录压路机碾压运行过程中的各项数据，生成完整的报告，供工程人员分析，以便反映碾压遍数、碾压速度等各方面的实际情况，及时调整不足之处。智能压实系统可以保证路基压实施工质量，提高施工效率，帮助施工企业创造更可观的效益。智能压实系统的应用效果显著，具有推广和应用价值，可以在类似工程中合理应用。