高速公路路基填筑层厚(基于动力特性的高速公路路基填筑技术)

压实度和弯沉是控制高速公路路基施工质量的两个主要指标。然而，中国已建成的许多高速公路都是达标的，在使用过程中仍会出现严重的不均匀沉降，导致路面深度大、裂缝深、塌方多。通过研究发现，这些病害大多是由路基不均匀沉降引起的，但在施工过程中没有进行有效的动力特性分析。

本文将路基沉降观测、动力特性分析和路基填筑同步进行，利用路基沉降观测数据和动力特性分析结果进行路基填筑质量控制，选择施工设备和施工工艺。实践表明，这种施工方法可以消除或减少高速公路使用寿命中的深路面、深裂缝、滑坡等病害。

1路基动力特性试验

1.1路基的动力特性

在力学分析中，土壤一直被认为是连续介质，但实际上，土壤是由土壤颗粒和孔隙中的流体组成的土壤骨架。由于土壤颗粒间的弱联系，土壤骨架不稳定。当动载荷很小时，土颗粒之间的连接不会被破坏；随着动载荷的增加，颗粒之间的连接被破坏。当动载荷增加到一定程度时，土颗粒之间的连接几乎被完全破坏，土处于波动状态[1]。

1.2测试设备和仪器

动态测试所需的动压表为丹东三达传感器制造有限公司生产的DBY3双膜结构应变式土压力传感器，加速度传感器为江苏扬州，生产的CAYD系列压电加速度传感器，数据采集设备为东方振动与噪声技术研究所生产的16通道INV306D数据采集仪和配套的DASP数据大容量自动采集处理系统。它能直接显示和记录加速度时域曲线，并能分析和处理所需的加速度特征值。压路机采用戴纳派克ca 612、徐工xs 302和中联中科YZ20E

1.3测试组件的布局

测试组件的布局如如图1所示。土壤压力计埋在3个位置，每个位置埋5个。第一个土壤压力计位于路基表面以下约20厘米处，每向下20 ~ 30厘米埋一个。土壤压力计从上到下的测量范围分别为30、05、02、01和007兆帕。由于加速度计没有防水功能，受潮后不能有效工作，所以应在测试前几分钟将加速度计埋入土中，测试完成后立即取出。

1.4压路机的回应

高频振动下压路机测得的路基土压力时程如图2所示，压路机作用下路基土压力幅值沿深度分布如图3所示。

2压路机选择

研究表明，当路基压力为实时时，高频压路机和大激振力压路机滚动效果最好。市场上常用的六种压路机被用于测试。六个压路机的序列号、型号和主要技术参数见表1。

2.1选择方法

根据动力试验，土方施工的极限填筑厚度为30 cm，因此30 cm可作为路基的极限填筑厚度。

3施工操作要点

3.1施工准备

施工准备包括确定取土坑、设置场地沉降观测点、安装土石方填筑沉降观测仪器和土压力测试仪器等。

3.2室内和室外测试

室内试验项目主要包括自然密度、颗粒比重、自然含水量、液限和塑限、击实试验和颗粒分析等。[2]；室外试验项目主要包括回弹模量试验、弯沉值试验、压实度试验、压实度和空隙率试验等。

3.3表土

施工前应确定压实厚度和松铺厚度(系数)。

3.3.1分层压实厚度

3.3.2松铺系数的确定

分层压实层厚度确定后，按照确定的压实程序进行试验

施工段的每个广场填土后，用平地机整平，测量松铺厚度，对对松铺厚度不足的地方进行调整，直至合格。

3.5含水量检测

碾压前，应检测对平整段的含水量，当含水量达到最佳含水量2%时，方可进行下道工序的碾压。当含水量超过最佳含水量的2%时，干燥并整平断面，当含水量达到最佳含水量时，进行碾压；当含水量小于最佳含水量2%时，应对对整平段进行浇水，当含水量达到最佳含水量2%时进行碾压。

3.6滚动

施工前，确定压实工艺和压实次数。

3.6.1压实技术

选择三个压路机，制定九个轧制工艺，全部压实10次。不同压实时间的压实过程见表3，压实试验结果见图6。

从图6可以看出，方案3是最佳工艺。方案三在第五次碾压时达到了规定的密实度要求(96%)，其他方案在第七次碾压时达到了密实度要求，因此方案三是一个明确的碾压过程。

3.6.3轧制方法

通过试验，得出对高速公路路基碾压方式为：压路机静压一次；高频压路机和大吨位压路机交替碾压6次，频率高、振幅低、频率低、振幅高；压路机静压了一下；26 t轮胎的压路机平滑一两次。

3.7压实度测试

压实度采用灌砂法检测，检测频率按相关规范执行。当压实度检测结果达不到规定要求时，为分析原因，应先检查压实标准，如果土质发生变化，可采用新的压实标准；如果击实标准修正后的击实试验结果仍不能满足规定要求，应优化对击实设备、击实工艺和击实次数的选择[34]。

3.8施工设备和工艺的优化

(1)充填厚度的优化。路基填料厚度一般为15 ~ 30 cm。压路机尽可能使用最大吨位，并进行动态测试。当30 cm填土深度产生的土压力大于800千帕时，填土厚度可适当增加。

(2)施工设备的优化。当填料变化较大时，应优化对选择的压路机，当30 cm深度产生的土压力小于600 kPa时，应由性能更高的压路机代替

(3)施工工艺优化。选择不同的压实工艺，如振动压路机，压实次数和压实速度的不同振幅和频率组合，进行碾压试验，24小时后观察沉降情况。在压实度满足要求、路基稳定性分析可靠的前提下，路基沉降小于005 mm时为合理的压实工艺，沉降最小时为最佳压实工艺。

3.9施工可靠性分析

现场处理对的观测数据，计算每层地基的沉降量，绘制填土高度与沉降量的关系图(图9)，利用实测数据绘制路基横断面各点的高程图。

根据沉降观测和动力试验数据，利用自制的路基稳定性可靠性分析程序，分析了影响路基稳定性的不确定因素和破坏模式。