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；①为路基本体；②为基床底层；③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）：

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（6～7 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（4～5 层）采用改良土，基床压实系 数 应 大 于 等 于 110～150 MPa/m；基床本体（1～3 层）采用组土，基床压实系数应大于等于90 MPa/m。

表2 公路路基的分层填筑材料与压实标准

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 m±50 m 之间。在区段长度确定后，去除基底表层耕植土20 cm±10 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 cm±5 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0.6 m～5.0 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 cm±25 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 cm±0.5 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1.17 m，行进期间速度在12 km/h 左右，可对地面产生1 111 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。

表3 公路路基分层填筑效果

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。