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摘要：本文结合自己多年的公路施工实践，对高速公路路基沉降变形的原因从填料的选择、碾压到检测标准等几方面做了分析，并提出自己对现行路基压实检测和标准不合理之处的见解。
关键词：路基压实 检测标准 问题
路基沉降变形的影响因素很多，除施工、管理原因外，现行路基压实检测方法和标准不合理也是其中的重要原因。
我国现行路基压实，采用了干密度比的压实检测方法，即以压实土的干密度γ和标准击实试验（重锤或轻锤）得到最大干密度γ0之比，作为路基压实度K的检测标准，K=γ/γ0。高速公路采用重型击实试验方法，对不同深度路基要求达到不同压实标准，即：
0—80cmK=0.95
80—150cmK=0.93
＞150cmK=0.90
对粘性土和特殊干旱的地区，采用轻型击实试验方法，相应提出了上大、下小的压实度要求。
（一）工程实践表明，采用现行压实度检测方法和标准，存在以下问题：
1、 执行现行标准，不能保证高速公路在使用中不产生沉降、变形。
2、 路基设计强度指标E0和土基压实施工控制指标压实度K之间，没有直接的关系。
3、 路基填土越高，下层土体所受自重应力越大，但土基压实度要求却越低（K=0.90），违背了路基受力和稳定性的客观规律。
4、 岩块材料大量在山区道路中应用，但无相应的压实度检测方法。
5、 25T~50T振动压路机普遍用于路基压实，与现行击实试验方法不相匹配。
6、 路基填料允许含有10~20cm粒径石料，但土夹石则无法进行标准击实试验，施工中压实度检测也有困难。
7、 粘性土击实试验和路基压实常有“反弹”现象，增大压实功CBR值反可能降低。
8、 土质多变路段，室内击实试验周期较长，难以及时指导施工。事先予作试验，则在γ0选值上存在人为因素。
9、 路堑路床换填超过30cm按压实度0.90控制依据不足。
（二）压实度合理检测方法的探讨
在路基压实过程中，随着碾压遍数的增加，土体空隙率（V）逐渐减小，干密度γ逐渐增大，压实层的表面高程h逐渐变小是一种客观规律，对每一种压路机而言，均存在碾压遍数N和土体V、γ、h间的相关关系，而且当碾压遍数超过一定值N’后，上述关系均趋于稳定（下图）。这种规律表明，V、γ、h三种指标均可作为压实度检测的依据。至于应用哪种指标检测更加合理，则应视所选用的检测指标能否反映特定土质压实后的强度和稳定性，以及检测方法是否简便易行而定。具体应有三种情况：
碾压遍数N与空隙率V、干密度γ、压实高程h关系图
1、砂性土。因其＜0.05mm细粒含量少，土体的强度和稳定性受水影响不大，路基一经压实，在使用过程中不易发生沉降变形，因此采用现行干密度比的方法控制压实度是可行的。
2、粉性土和粘性土。由于土中＜0.05mm粉粒和＜0.005mm的粘粒含量高，只有在一定含水量时土体才能具有较强的粘聚力。土体体积的变化也和含水量有关，在低含水量条件下，通过增加压实功的方法，虽可获得较大的干密度，但因土体含水量小，空隙大，路基一旦受水影响（降水、冻融过程水分重分布、毛细水等），路基就可能产生不同程度的沉降变形。
由于土体的空隙率V不仅和干密度γ有关，而且和含水量W直接有关，即：
V=（1- γ/G-γ•W ）×100% 式中，G：土粒比重。
因此，为了路基的稳定，就应通过压实作用，使土体空隙率减小到一定数值。为了得到较小的空隙率，不仅要通过压实得到较大的干密度γ，还应要求土体在压实时具有较大的含水量W（以压路机能压实为限）。显然，对于粉性土和粘性土而言，只控制土体压实时的干密度，即用现行干密度比的压实度K=γ/γ0控制的方法，是不能保证路基的强度和稳定性的。
3、岩块类材料。岩块类材料是山区路基常用的填料，虽无法检测干密度和空隙率，但在确定分层厚度和重型振动压路机种类的前提下，通过试驗段的观测，都可容易得到碾压遍数N和定点高程h的关系，在N~h关系曲线上，可以拐点的碾压遍数N’作为施工控制的依据。
（三）分层压实标准问题
现行规范对压实度0~80cm、80~150cm、＞150cm的分层标准，主要是源自以往低等级公路的调查方法，几十年未作改变。在五、六十年代，公路等级低，平原区填土高度一般小于1m，当时次高级路面面层多为渣油（沥青）表处，厚度2cm左右；基层常用级配砾石、泥结碎石类结构，厚度一般16~18cm。在路基、路面含水量调查中，使用一节麻花钻取土，深度范围多为0~80cm。从应力分布角度考虑，轮压荷载传布深度一般不超过1m，加之当时碾压机具较少、吨位较小，因此通常只对0~80cm深度范围内的路基提出较高的压实要求。山区低等级公路设计纵坡较大，高填路堤即使下沉，也容易通过养护回填恢复，路基强度、稳定性问题并不突出。
对现代高速公路而言，路面平整度应保证高速行车舒适安全的要求。高速公路的路面厚度常达60~80cm，平原区路线设计考虑通道行人和农机通行，填方高度一般在3.5m左右；进入山区后，由于线型标准的要求，10m以上填方经常可见，现行规范对路基分层压实的标准，没有考虑路基、路面自重对下层土基稳定性的作用，相反受过去低等级公路压实分层要求的影响，对高速公路的路基压实标准提出上层K=0.95、下层K=0.90的要求，这就必然导致高填路堤的不均匀沉降。这是我国高速公路出现平整度变差、路面沉降变形的主要原因之一。如果对高速公路的路基压实，上、下层均采用同样的高标准要求，此类早期病害是应该而且可能防止的。此外，在具备大吨位压实机具的施工路段，减少土基下层碾压遍数，以求压实度符合规范要求，这对节省碾压机械台班费用意义不大，但对路基稳定性却可能造成长期的影响。
（四）日本高速公路路基压实标准
日本道路公团制定的高速公路设计规范和施工管理规范中，对路基压实度的检测方法和标准规定如下：
1、密度比控制
当土中＜0.075mm颗粒＜20%，允许采用干密度比法控制路基压实度，标准为：
路床、构造物背填≥0.95（4.5kg锤）
路堤、构造物前回填≥0.90（2.5kg锤）
2、空隙率控制
当土中＜0.075mm颗粒＞20%时，要求用空隙率控制土基压实，标准为：
＜0.075mm20%~50%V≤15%
＜0.075mm≥50% V≤10%
3、“特别规定值”控制
在天然含水量条件下，允许以激震力20t的振动压路机碾压16遍得到的干密度，替代标准击实试验的最大干密度γ0，以此作为检验压实度的依据。
4、施工工艺控制
填石路堤的压实通过试验段观测，在求得重型震动压路机碾压遍数N和定点表面高程h关系曲线后，以高程不再变化时的碾压遍数N’作为压实度控制的依据。在限定了压路机行驶速度前提下，进而用“工作度仪”上的有效碾压时间来控制压实。
分析日本的路基压实检测方法和压实标准规定，可知该国针对路基土质不同，提出了四种压实度检测方法。对大量存在的粉性土和粘性土，因其＜0.075mm颗粒≥20%，因此只允许采用空隙率V作为压实度检测的手段，而且无论此类土的填土高度大小，上下层均执行相同的压实标准，即V≤15%或10%。此外，该国允许采用“特别规定值”确定土壤最大干容重，就为土质多变的条件下，现场快速确定压实标准提供了依据，也避免了选定最大干密度时的人为因素。对填石路堤，提出了行之有效的施工工艺控制方法。正是由于压实度检测方法和标准的合理，因此高速公路交付使用后，很少发生路基失稳带来的早期病害。
注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开
关键词：路基压实 检测标准 问题
路基沉降变形的影响因素很多，除施工、管理原因外，现行路基压实检测方法和标准不合理也是其中的重要原因。
我国现行路基压实，采用了干密度比的压实检测方法，即以压实土的干密度γ和标准击实试验（重锤或轻锤）得到最大干密度γ0之比，作为路基压实度K的检测标准，K=γ/γ0。高速公路采用重型击实试验方法，对不同深度路基要求达到不同压实标准，即：
0—80cmK=0.95
80—150cmK=0.93
＞150cmK=0.90
对粘性土和特殊干旱的地区，采用轻型击实试验方法，相应提出了上大、下小的压实度要求。
（一）工程实践表明，采用现行压实度检测方法和标准，存在以下问题：
1、 执行现行标准，不能保证高速公路在使用中不产生沉降、变形。
2、 路基设计强度指标E0和土基压实施工控制指标压实度K之间，没有直接的关系。
3、 路基填土越高，下层土体所受自重应力越大，但土基压实度要求却越低（K=0.90），违背了路基受力和稳定性的客观规律。
4、 岩块材料大量在山区道路中应用，但无相应的压实度检测方法。
5、 25T~50T振动压路机普遍用于路基压实，与现行击实试验方法不相匹配。
6、 路基填料允许含有10~20cm粒径石料，但土夹石则无法进行标准击实试验，施工中压实度检测也有困难。
7、 粘性土击实试验和路基压实常有“反弹”现象，增大压实功CBR值反可能降低。
8、 土质多变路段，室内击实试验周期较长，难以及时指导施工。事先予作试验，则在γ0选值上存在人为因素。
9、 路堑路床换填超过30cm按压实度0.90控制依据不足。
（二）压实度合理检测方法的探讨
在路基压实过程中，随着碾压遍数的增加，土体空隙率（V）逐渐减小，干密度γ逐渐增大，压实层的表面高程h逐渐变小是一种客观规律，对每一种压路机而言，均存在碾压遍数N和土体V、γ、h间的相关关系，而且当碾压遍数超过一定值N’后，上述关系均趋于稳定（下图）。这种规律表明，V、γ、h三种指标均可作为压实度检测的依据。至于应用哪种指标检测更加合理，则应视所选用的检测指标能否反映特定土质压实后的强度和稳定性，以及检测方法是否简便易行而定。具体应有三种情况：
碾压遍数N与空隙率V、干密度γ、压实高程h关系图
1、砂性土。因其＜0.05mm细粒含量少，土体的强度和稳定性受水影响不大，路基一经压实，在使用过程中不易发生沉降变形，因此采用现行干密度比的方法控制压实度是可行的。
2、粉性土和粘性土。由于土中＜0.05mm粉粒和＜0.005mm的粘粒含量高，只有在一定含水量时土体才能具有较强的粘聚力。土体体积的变化也和含水量有关，在低含水量条件下，通过增加压实功的方法，虽可获得较大的干密度，但因土体含水量小，空隙大，路基一旦受水影响（降水、冻融过程水分重分布、毛细水等），路基就可能产生不同程度的沉降变形。
由于土体的空隙率V不仅和干密度γ有关，而且和含水量W直接有关，即：
V=（1- γ/G-γ•W ）×100% 式中，G：土粒比重。
因此，为了路基的稳定，就应通过压实作用，使土体空隙率减小到一定数值。为了得到较小的空隙率，不仅要通过压实得到较大的干密度γ，还应要求土体在压实时具有较大的含水量W（以压路机能压实为限）。显然，对于粉性土和粘性土而言，只控制土体压实时的干密度，即用现行干密度比的压实度K=γ/γ0控制的方法，是不能保证路基的强度和稳定性的。
3、岩块类材料。岩块类材料是山区路基常用的填料，虽无法检测干密度和空隙率，但在确定分层厚度和重型振动压路机种类的前提下，通过试驗段的观测，都可容易得到碾压遍数N和定点高程h的关系，在N~h关系曲线上，可以拐点的碾压遍数N’作为施工控制的依据。
（三）分层压实标准问题
现行规范对压实度0~80cm、80~150cm、＞150cm的分层标准，主要是源自以往低等级公路的调查方法，几十年未作改变。在五、六十年代，公路等级低，平原区填土高度一般小于1m，当时次高级路面面层多为渣油（沥青）表处，厚度2cm左右；基层常用级配砾石、泥结碎石类结构，厚度一般16~18cm。在路基、路面含水量调查中，使用一节麻花钻取土，深度范围多为0~80cm。从应力分布角度考虑，轮压荷载传布深度一般不超过1m，加之当时碾压机具较少、吨位较小，因此通常只对0~80cm深度范围内的路基提出较高的压实要求。山区低等级公路设计纵坡较大，高填路堤即使下沉，也容易通过养护回填恢复，路基强度、稳定性问题并不突出。
对现代高速公路而言，路面平整度应保证高速行车舒适安全的要求。高速公路的路面厚度常达60~80cm，平原区路线设计考虑通道行人和农机通行，填方高度一般在3.5m左右；进入山区后，由于线型标准的要求，10m以上填方经常可见，现行规范对路基分层压实的标准，没有考虑路基、路面自重对下层土基稳定性的作用，相反受过去低等级公路压实分层要求的影响，对高速公路的路基压实标准提出上层K=0.95、下层K=0.90的要求，这就必然导致高填路堤的不均匀沉降。这是我国高速公路出现平整度变差、路面沉降变形的主要原因之一。如果对高速公路的路基压实，上、下层均采用同样的高标准要求，此类早期病害是应该而且可能防止的。此外，在具备大吨位压实机具的施工路段，减少土基下层碾压遍数，以求压实度符合规范要求，这对节省碾压机械台班费用意义不大，但对路基稳定性却可能造成长期的影响。
（四）日本高速公路路基压实标准
日本道路公团制定的高速公路设计规范和施工管理规范中，对路基压实度的检测方法和标准规定如下：
1、密度比控制
当土中＜0.075mm颗粒＜20%，允许采用干密度比法控制路基压实度，标准为：
路床、构造物背填≥0.95（4.5kg锤）
路堤、构造物前回填≥0.90（2.5kg锤）
2、空隙率控制
当土中＜0.075mm颗粒＞20%时，要求用空隙率控制土基压实，标准为：
＜0.075mm20%~50%V≤15%
＜0.075mm≥50% V≤10%
3、“特别规定值”控制
在天然含水量条件下，允许以激震力20t的振动压路机碾压16遍得到的干密度，替代标准击实试验的最大干密度γ0，以此作为检验压实度的依据。
4、施工工艺控制
填石路堤的压实通过试验段观测，在求得重型震动压路机碾压遍数N和定点表面高程h关系曲线后，以高程不再变化时的碾压遍数N’作为压实度控制的依据。在限定了压路机行驶速度前提下，进而用“工作度仪”上的有效碾压时间来控制压实。
分析日本的路基压实检测方法和压实标准规定，可知该国针对路基土质不同，提出了四种压实度检测方法。对大量存在的粉性土和粘性土，因其＜0.075mm颗粒≥20%，因此只允许采用空隙率V作为压实度检测的手段，而且无论此类土的填土高度大小，上下层均执行相同的压实标准，即V≤15%或10%。此外，该国允许采用“特别规定值”确定土壤最大干容重，就为土质多变的条件下，现场快速确定压实标准提供了依据，也避免了选定最大干密度时的人为因素。对填石路堤，提出了行之有效的施工工艺控制方法。正是由于压实度检测方法和标准的合理，因此高速公路交付使用后，很少发生路基失稳带来的早期病害。
注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开