公路路基施工压实质量及沉降评估研究

摘 要：路基填筑压实质量是公路工程施工中的重要环节，本文以山东省某公路工程为研究案例，使用有限元软件计算了路基填筑的沉降变形规律，通过填料填筑工艺性试验确定路基最佳施工方案，并进行沉降观测评估，研究结果表明：当松铺厚度33cm时，采用钢轮压路机静压、弱振各一次，强振六次为最佳压实方案，松铺系数为1.27。在第三层填料填筑后，路肩位移显著大于线路中部，最大达到2.51cm。路基因孔隙压缩，第十二～二十周出现较大沉降，第二十四周位移最大为13.4mm，符合设计及规范，为同类项目提供了参考。

关键词：公路路基；填筑施工；质量控制；沉降观测；压实质量

中图分类号：U 416" " 文献标志码：A

随着我国公路建设的快速发展，公路路基填筑质量得到了广泛重视，在路基分层填筑技术中，填筑层之间的接缝和界面对路基的整体稳定性和强度有重要影响[1]。郭维仁[2]通过调整填筑层材料的配比、填筑层的厚度、填筑方法等工艺参数，优化分层填筑工艺，提高了路基结构的整体性能。在分层填筑监测与评估技术方面，李贵宾[3]开发了成套监测与评估技术，保证了分层填筑路基的质量和长期稳定性。雷荣军[4]通过实时监测填筑层间的位移和变形、采用无损检测手段，保障了路基的安全。隋秀华等[5]将废旧混凝土、矿业尾矿等废弃物转化为有益的建筑材料，减少环境污染。刘美芳等[6]研究了新型聚合物改性填料材料，提高了路基的稳定性和耐久性。本文以山东省某公路工程为研究案例，使用有限元软件计算路基填筑的沉降变形规律，通过填料填筑工艺性试验得到了路基最佳施工方案，并进行填筑后沉降变形评估，保证了路基现场填筑施工质量，为类似公路项目提供了参考实例。

1 工程概况

山东地区某公路工程，将最大行车速度设计为80km/h，荷载为公路I级。公路路面采用沥青混凝土路面结构，路堤基床采用级配碎石填筑，基床以下路堤采用A、B组填料填筑，设计洪水频率为1/100，路基基床表层及底层的底部均做成向两侧倾斜3%的横向排水坡，路基设计宽度为22.5m，公路设计及施工技术标准参照《公路工程技术标准》（JTGB01—2014）中的相关规定。

公路所处区域为低山丘陵地区，根据区域地质、现场调绘揭示，地下水主要为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水，孔隙潜水主要分布于第四系残坡积土层中，地下水主要受降水入渗补给，钻孔实测地下稳定水位埋深为6.1～11.2m。下伏基岩裂隙水主要赋存于内石灰岩的层间裂隙、风化裂隙中，地下水稍发育。路址勘察区地层主要为石灰岩，灰白色，粗颗粒状结构，层状构造，强～弱风化，其中强风化层岩体破碎，弱风化层岩体较完整。岩层节理裂隙发育，主要有3组，以张节理为主，张开度4～6mm，岩体裂面粗糙，局部泥质充填，岩体剪节理数量较少，多呈密闭状，基本无矿物充填。

2 填筑压实工艺性试验

路基填筑压实工艺性试验对保证路基施工质量和保障工程安全具有重要的意义，通过试验可以确定施工中所需的人力、机械以及材料等资源的最佳配置，提高施工效率和降低成本。填筑压实试验有助于找到填料的最优含水量、最佳碾压组合及遍数、最合理的摊铺厚度等关键施工参数，对路基的稳定性和使用寿命至关重要。

在路基填筑工艺性试验中，共分3层进行铺筑试验，各层填料分层压实完成后测定压实系数K（设计值为0.95）、地基系数K30（设计值为150MPa/m）、动态变形模量Evd（设计值为50MPa），各层松铺厚度由下到上分别为30cm、33cm、35cm，各层由装载机卸料至基床后使用钢轮式压路机静压一次、弱振动一次，使用钢轮式压路机强振模式强振压实填料至设计值。现场工艺性试验中，在强振模式压实下统计层厚并计算松铺系数，相关试验结果见表1和表2。根据试验结果可以发现，松铺厚度33cm，钢轮式压路机静压一次、弱振动一次，强振动压实6次为最优填筑压实组合，此组合条件下的松铺系数为1.27。

3 路基填筑数值模拟

通过数值模拟计算，可以预测路基在不同工况下的变形情况，从而为路基设计和施工提供依据。这有助于控制路基变形，保证道路的平整度和使用性能。针对上文填料分层填筑压实工艺，本节使用有限元软件对路基分层填筑后的沉降变形进行计算分析，可以得到路基变形分布规律和最大变形特征。

第一层（30cm）填料填筑后的位移变化如图1所示，通过计算结果分析可知，填筑完成，沉降稳定后，两侧路肩处位移明显大于线路中间处的位移，路肩处最大位移为2.31cm，路基线路中线5m内位移变化较小，保持在0.5～1.1cm。

第二层（33cm）填料填筑后的位移变化如图2所示，通过计算结果分析可知，填筑完成，沉降稳定后，线路中部位置出现较大的位移，最大位移为2.51cm，比第一层填筑最大位移增加9%，路基线路中线6m内位移变化较大，在工程施工中须重视。

第三层（35cm）填料填筑后的位移变化如图3所示。通过计算结果分析可知，在填筑完成沉降稳定后，两侧路肩处位移明显大于线路中间处的位移，路肩处最大位移为2.51cm，两侧路肩位移集中较为明显，此类工况下须及时查看路肩处的填筑质量，并对变形较大及松动处进行补强处理，避免影响后续填筑压实质量。

4 路基沉降观测

在路基填筑完成后，受到填料自身重力及外部车辆过往机械荷载影响，路基会发生一定程度的沉降变形。通过沉降观测，可以监测路基在不同时间段的沉降情况，从而评估路基的稳定性。如果沉降过大或过快，就可能影响路基的承载能力和使用寿命。本文试验段共选取5个监测断面，每个断面包括5处沉降观测桩头：填筑层上表面3处观测桩和下表面2处观测桩。根据设计及参考规范要求，以填筑完成后最大位移不宜超过15mm为评价标准，分析整体及局部的沉降规律和变形特征。

根据沉降变形统计结果，在起始10周内的沉降量较少，在受外部荷载作用下会发生小范围的波动现象，最大沉降为3mm。受土体内孔隙被逐渐积压的影响，在12周～20周，沉降变形较大，并在第二十四周出现最大位移，最大位移为13.4mm，满足设计及规范要求。

根据图4路基沉降观测统计结果可以发现，路肩处的沉降值明显高于内部，最大沉降位移出现在路肩位置，最大位移为13.4mm，线路中线处的位移明显小于两侧位移。同时受现场振动压实过程中实际操作误差的影响，不同监测断面的沉降最大值会有一定的差异。

5 技术控制措施

公路路基填筑压实质量技术措施是保证路基具备足够承载能力和稳定性的关键步骤。按照设计要求，将路基填筑体分成若干水平层次，每层填土的松铺厚度应符合工艺试验确定的参数。严格控制每层的压实度和平整度，未达标准的层次不能铺设上一层。根据填土性质、压实厚度和工程规模，选择合适类型的钢轮式压路机。对不同区域的压实作业来说，例如路肩、边坡等难以到达的地方，选用小型振动钢轮式压路机或夯实机械。使用的填料应满足设计和规范要求，例如粒径、级配、塑性指数等。需要及时对路基填料的含水率进行调整，使其接近最佳含水率，达到最好的压实效果。

6 结论

根据路基填筑压实工艺性试验结果，松铺厚度为33cm，钢轮式压路机静压一次、弱振动一次，强振动压实6次为最优填筑压实组合，此时松铺系数为1.27，须对变形较大及松动处进行做补强处理，避免影响后续填筑压实质量。

根据数值模拟计算结果分析可知，在填筑完成沉降稳定后，两侧路肩处位移明显大于线路中间处的位移，路肩处最大位移为2.31cm，路基线路中线5m内位移变化较小，第三层填料填筑后两侧路肩处位移明显大于线路中间处的位移，路肩处最大位移为2.51cm。

在起始10周内的沉降量较少，最大沉降为3mm。受土体内孔隙被逐渐积压的影响，在12周～20周，出现了较大的沉降变形，并在第二十四周出现最大位移，最大位移为13.4mm，满足设计及规范要求。

参考文献

[1]李晶晶.高速公路路基的填筑施工技术[J].黑龙江交通科技，2023，46（9）：32-34.

[2]郭维仁.分层压实填筑技术在高速公路路基施工的应用探析[J].工程机械与维修，2023（6）：55-57.

[3]李贵宾.公路填筑路基沉降监测与施工控制技术[J].交通世界，2023（8）：35-37.

[4]雷荣军.分层填筑强夯技术在山区公路路基工程施工中的应用研究[J].黑龙江交通科技，2023，46（8）：56-58.

[5]隋秀华，张帅珂.分层强夯填筑法在湿陷性黄土高填方路基中的应用[J].鄂州大学学报，2022，29（6）：103-105，109.

[6]刘美芳，蒋鑫，陈晓丽，等.考虑分层填筑的高路堤沉降变形特性分析[J].交通运输工程与信息学报，2020，18（1）：61-67，76.