黄土填料路基施工技术研究

2019年第9期（3月 下）

黄土填料路基施工技术研究

高峰

（北京路桥通国际工程咨询有限公司，北京 100088）

摘要：为研究黄土填料路基施工技术，分析黄土填料路基静力压实法、振动压实法及冲击压实法的压实机理，结合实际工程，重点介绍了黄土填料路基的冲击压实施工工艺，并对压实后的路基进行压实度和平整度检测。采用冲击压实技术处理路基后，压实度平均值均大于97%，平整度平均值为2.0mm，说明路基强度和稳定性均能满足规范要求，推荐冲击压实技术作为黄土填料路基的施工工艺。

关键词： 高速公路；黄土填料路基；施工技术；压实度；平整度中图分类号：U416

文献标识码：B

重对松软土体进行压实，并在碾压过程中外掺生石灰提高路基强度及稳定性，如图1所示。

0　引言

随着20世纪初“西部大开发战略”提出及“一带一路经济走廊”开展，我国基础建设重心逐渐向西部发展。西部丘陵地带黄土分布广泛，在交通建设过程中黄土填料路基便成为主要的路基结构形式。路基作为路面结构层的基础，承受路面传来的行车荷载，其强度与稳定性直接影响路面耐久性能和使用性能。路基压实度不足常造成路面车辙、冻胀水毁及路面不均匀沉降等病害而导致道路过早破坏。

黄土路基填料中的粉土含量一般超过60%，同时含有丰富的碳酸盐，其结构孔隙大于常规土体。黄土填料最大特点是结构性强，遇水时易发生湿陷及强度降低现象，尤其天然状态下的黄土处于欠密实状态，弹性小，雨水易浸入引起破坏。因此未经充分压实的黄土路基在遇到降雨或流水侵蚀时，经自身重力荷载及路面行车荷载作用下，易发生湿陷压缩变形，路基失稳直接导致路面破坏[1]。对于黄土路基失稳现象，工程上普遍采用一系列压实技术对路基进行加固、置换、改良等预处理操作，能较大程度上提高路基强度和稳定性，可保证公路工程质量。因此，合理选择黄土填料路基压实技术，深入分析施工工艺特点，解决西部黄土地区公路建设中路基病害，对建设工程质量事故，加快西部建设速度具有重要意义。

图1 静力压实

2.2 振动压实法

振动压实法是指利用碾压设备对路基施加与其填筑料固有频率相近的振动波，使路基填料颗粒间内摩擦力减小，强迫土体做强垂直运动，从而路基单位体积减小，孔隙降低，达到路基压实目的，如图2。振动压实过程中，每次振动都可看作一次强夯过程，强夯过程中的巨大能量影响到土壤的空隙变化使土壤局部有液体渗出，并使夯机处土基出现裂纹，裂纹作为排水通道可使空隙中的水能够更快排出[2]。

1 工程概况

某高速公路全线路基多数为黄土填方路基，填料主要为马兰黄土、离石黄土、午城黄土及少量冲积亚黏土和亚砂土。该高速公路全长15.1km，设计车速为120km/h，设计车道为双向四车道，路基宽度为28m。该高速公路所在地区年平均降水量约为65cm，且主要集中在夏季，地下水埋设约为15～20m。经项目部研究决定，该高速公路工程黄土路基采用冲击压实法进行加固处理。

2 黄土填料路基压实机理研究

2.1 静力压实法

静力压实法又称机械碾压法，利用重型碾压设备的自

图2 振动压实

收稿日期：2018-11-14

作者简介：高峰（1985—），男（满族），内蒙古乌兰察布人，硕士，工程师，主要研究方向为公路路基路面。

62.3 冲击压实法

冲击压实是一种新型的土体压实方法，它通过机械冲击力将土体击实。冲击压实机由凸轮瓣式冲击轮、机架和连接机械组成，碾压施工时通过牵引车推动冲击轮靠凸轮瓣对土体进行冲击压实，单次压实的冲击能可达25～30kJ。图3为常见的凸轮瓣式冲击轮，冲击轮外径一般为1800～2100mm。施工时，冲击轮滚动，但凸轮圆弧与地面接触点和冲击轮轴心处于同一垂直线时，冲击轮升至最高位置并越过该点，重力形成使冲击轮坠落的冲击力矩作用土体，且此时的力矩最大，然后冲击轮向前驶进揉搓土体，由此形成路基连续击实过程。

图3 凸轮瓣式冲击轮

冲击碾压不仅可使土颗粒孔隙中的水、空气排出，土颗粒重新排列组合，彼此挤密形成整体，同时内摩擦阻力和黏聚力大大增加，从而使土体强度增加[3]

。

3 黄土填料路基施工工艺

3.1 施工准备

正式施工前进行测量放线，复测导线点，并进行加密，增设水准点，根据边坡坡率和设计填高计算路基填筑宽度。对黄土填料进行液塑性检验，液限大于50和塑性指数大于26或有机质含量大于4%的黄土不得作为路基填料。卸土采用网格法，结合碾压设备压实功、松铺厚度及自卸汽车装载量计算网格大小，并在地面用石灰画出方格。3.2 刮平预压

每松铺一层后采用推土机找平，平地机精平。刮平由路中间向两侧推进，如此往返3～4次，使虚铺填料基本平整，同时检查虚铺黄土是否含有结团大颗粒及杂质，对于5～10cm土块应打碎，树根草坪应人工清除并补土找平。精平后采用轻型压路机静压，再进行强振压实。碾压时应从路幅两侧向路幅中线进行，静压速度控制在2～3km/h，振动碾压速度控制在3～4km/h，碾压轮迹带应重叠1/3～1/2轮宽。3.3 冲击压实

冲击压实采用3瓣式冲击轮碾压设备，碾压方法为排压法。冲击轮由牵引车拖动在路基表面行驶，速度不低于12km/h。由于冲击轮为3瓣式，碾压时每遍纵向错开1/6轮周距，碾压6遍，再横向位移进行相邻碾压带碾压，同时保证相邻碾压带重叠20～30cm。碾压过程中应洒水避免扬尘，碾压完成后采用静力压路机进行整平，确保表面压实度和平整度。

4 路基质量检测

为研究黄土填料路基施工技术，本文在路基压实施工完

交通世界TRANSPOWORLD成后进行压实度和平整度检测，并对检测结果进行分析。4.1 压实度

依据《公路路基路面现场测试规程》(JTGE60—2008)及《公路工程质量检验评定标准》（JTG F801—2012）采用环刀法对本工程土石混填路基压实度进行检测，取样深度为30cm，测试位置选取路基中线及路幅两侧边缘1m处，检测间距200m，结果如表1。

表1 压实度检测结果

压实度（%）

桩号

测点1

23平均值K97+11097.997.298.197.7K97+31098.397.497.997.9K97+51098.698.398.198.3K97+71097.898.397.597.9K97+910

99.198.798.398.7由表1可知，采用冲击压实法进行黄土路基施工，路基压实度满足《公路工程质量检验评定标准》（JTG F801—2012）要求，各横断面的压实度平均值大于97%，说明路基具有较高的强度，推荐使用冲击压实作为黄土填料路基压实方法。4.2 平整度

平整度检测参考《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60—2008）及《公路工程质量检验评定标准》（JTGF801—2012）采用三米直尺法对压实后路基的平整度进行测试，检测位置选取路基中线，每200m测试2处，每处测试10尺，检测结果取每尺最大值平均值，结果如表2。

表2 平整度检测结果

桩号平整度（mm）

K97+1102K97+3102K97+5101K97+7102K97+9103平均值

2.0

由表2可知，该黄土填料路基平整度满足《公路工程质量检验评定标准》（JTGF801—2012）要求，平均值分别为2.0mm，说明冲击压实在黄土填料路基压实针对土石混合料路基，振动压实具有较好的应用效果。

5 结语

黄土路基在我国西部公路建设工程应用广泛，但由于黄土填料压实质量难以控制，投入使用后常出现不均匀沉降等

（下转第21页）

7交通世界TRANSPOWORLD相关人员对于高速公路路基的养护工作也十分重要，相关人员对公路路基进行养护，但是在这个过程中河流等状况会随着时间的变化而不断变化，这就会给养护工作带来很大的难题，另外，相关工作人员缺乏对公路养护工作的重视程度，养护不全面或者不到位就会容易致使水毁现象发生。除此之外，相关人员的预防工作也没有做好，并且在日常的管理工作中也存在很多问题，影响着路基的强度和寿命。

土能够具有较好的内摩擦力以及良好的透水性。在回填施工之前需要保证填土的含水量以及干密度和施工要求相符合。三是需要保证墙体强度能够达到规定强度的70%及以上，之后才能够进行墙后填料的回填。四是使墙后回填建材能够保持在一种平整状态上，并设计出大于3%的横坡，为公路的排水性能提供保证。3.4 干砌片石防护

干砌片石防护是应用相对较大的片石，在路基坡面中密切连接形成砌筑。下层要进行垫层的施作，并且通常会选择透水性优良的建材，主要就是使铺砌层弹性得到强化，进而使流水、流冰动压力与漂浮物体的撞击影响得到弱化。要想使石块间的稳定性与嵌挤力得到保障，石块间应保持整齐的状态，还要进行密切的咬合，如此就能使石块间不出现滑动、错位的现象，并且砌石边缘要保持直顺、圆滑、牢固的状态，错缝要密切相挤，并且保持紧固的状态。

3 高速公路路基水毁的防治措施

3.1 对水文状况和天气情况进行监控

自然问题是相关工作人员不能控制的，但是可以及时地对水文状况和天气等进行监控，一旦发现异常就需要及时采取相关策略进行预防，另外，由于高速公路的排水工作十分重要，所以相关人员需要将道路控制在一定的范围内，保证其干燥或者半湿润的状态。3.2 加强路基设计，减少水毁现象

在对路基进行设计的过程中，相关人员应该做好把关工作，选用具有专业素质的施工人员展开设计工作，然后根据公路的状况进行路基强度的设计，不断提升其抵抗水源冲刷的能力，在路线、取土以及规划方面做好设计工作。3.3 挡墙防护

挡土墙对于公路所起到的防护作用主要体现在通过承担土压力从而避免填土或土体变形稳定性下降。其中，在高速公路水毁防治项目中挡土墙应用非常的广泛。其中由于挡土墙的墙身需要有足够的强度能够承受住水流冲刷的严重影响，一般来说会选择浆砌或混凝土灌筑的方式来建设墙身。其中，重力式浸水挡土墙主要是通过增加挡土墙自身的重量，保障自身的稳定性;减弱水流对路基造成的冲刷作用，达到防护路基的效果以及目的。挡墙防护施工主要有以下几点注意事项：一是需要涂抹防渗层提升墙身左右两侧的防渗性能，保证水流能够严格按照规定从泄水孔溢出。二是在选择墙后回填土建材上需要保证施工所用

4 结语

分析高速公路路基水毁的成因和防治措施，首先对水毁的表现形式进行详细描述，其次对高速公路路基水毁的成因进行分析，包括水文原因、设计原因、施工原因以及养护原因，最后提出了相应的解决措施，希望能够进一步改善路基水毁的状况。

参考文献：

[1] 刘爱光. 公路路基水毁防治措施研究[D]. 长春：吉林大

学，2011.

[2] 高明永. 公路小桥涵水毁防治技术研究[D]. 西安：长安

大学，2013.

[3] 王法政. 吉林省公路水毁特征与分析[D]. 西安：长安大

学，2013.

（编辑：赵艳）

（上接第7页）

病害。本文研究黄土填料路基静力压实法、振动压实法及冲击压实法的压实机理，结合工程实践，重点阐述黄土填料路基的冲击压实工艺，并检测冲击压实后黄土填料路基的压实度和平整度。结果表明：采用冲击压实技术处理路基后，压实度平均值均大于97%，平整度平均值为2.0mm，说明冲击压实法在黄土填料路基压实中的效果良好。

西安：长安大学，2017.

[2] 颜海. 冲击压实技术在湿陷性黄土地区应用的研究[D].

天津：河北工业大学，2010.

[3] 薛凯元. 适于黄土填料高填方路堤综合压实技术的应用

研究[D]. 太原：太原理工大学， 2015.

（编辑：赵艳）

参考文献：

[1] 师涛. 冲击碾压技术在黄土路基施工中的应用研究[D].

21