路基換填技術(shù)在道路工程中的實(shí)踐應(yīng)用

盧新平

吉安市交通工程建設(shè)有限公司 江西吉安 343600

作為公路建設(shè)的基礎(chǔ)性與重要性環(huán)節(jié)，路基穩(wěn)定性與公路工程質(zhì)量、壽命及車(chē)輛通行安全均有必然關(guān)聯(lián)?；趶?fù)雜性施工環(huán)境的公路建設(shè)量大增，部分地區(qū)軟土地基承載力達(dá)不到公路工程施工中路基承載力不可低于130kPa的要求，為避免出現(xiàn)路基滑移、坍塌及沉陷等問(wèn)題，需要采取路基換填方法進(jìn)行軟基的換填施工。此方法可就地取材，施工過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，并能取得良好的路基穩(wěn)定性提升效果，利于強(qiáng)化公路工程整體施工效果，值得在公路工程施工中大力推廣應(yīng)用[1]。

1 路基換填技術(shù)原理分析

公路工程施工中路基換填技術(shù)屬于應(yīng)用率較高的人造地基方法，主要是對(duì)路基層底面下部淺表層軟土進(jìn)行挖除，以灰土、礦渣或碎石等高穩(wěn)定性、高強(qiáng)度、高硬度、強(qiáng)抗腐蝕性材料進(jìn)行換填，再通過(guò)路基碾壓、夯實(shí)以及振搗過(guò)程，使路基穩(wěn)定性達(dá)到公路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。其中，路基分層壓實(shí)時(shí)可采用分層碾壓法，結(jié)合應(yīng)用人工與機(jī)械兩種方法。公路工程中，淺層地基處理中路基換填技術(shù)應(yīng)用居多，既能進(jìn)行淤泥質(zhì)土、雜填土的處理，還適用于松散素土、自重固結(jié)后的吹填土等多種類(lèi)型地基的處理，此外，暗溝、暗塘等工程也可應(yīng)用此方法[2]。

2 常見(jiàn)的路基換填技術(shù)

2.1 砂石墊土層換填技術(shù)

此技術(shù)是指砂礫、碎石、中粗砂等優(yōu)良級(jí)配材料作為換填材料進(jìn)行路基換填施工，這些材料中植物殘?bào)w較少，且不存在大量垃圾。要選用粒徑低于50mm的砂石，若路基砂墊層排水要求高，應(yīng)控制其含泥量不可高于3%。應(yīng)用粉細(xì)砂或石粉作為換填材料時(shí)，需要摻入總換填量三成左右的卵石或碎石，從而優(yōu)化換填材料級(jí)配情況。換填時(shí)也可選用采石場(chǎng)篩分時(shí)得到的石屑作為換填材料，這是由于此種材料的性質(zhì)與砂較為接近。但應(yīng)用時(shí)要注意控制其含粉量及含泥量，以保證墊層質(zhì)量。換填濕陷性、膨脹土地基時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格篩選砂石等滲水材料，需承受振動(dòng)荷載的地基，不可采用砂墊層進(jìn)行處理。

2.2 粉質(zhì)粘土墊土層換填技術(shù)

應(yīng)用此類(lèi)換填技術(shù)時(shí)，要對(duì)土料中的有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行控制，原則上不可高于5%，并且要確保其中不含凍土，也不能有膨脹土。土中所含的碎石粒徑不可高于40mm。處理濕陷性黃土地基、膨脹土地基時(shí)，要求粉質(zhì)粘土墊層之中不可存在碎石、瓦片等物。由于粘土夯實(shí)時(shí)密度控制效果不好，因而換填時(shí)不能直接使用粘土，需在粘土中拌入30%以上的砂石。大規(guī)模換填施工中，需利用大型機(jī)械進(jìn)行路基夯實(shí)，要將土料中的碎石碾壓成粒徑介于50至100mm之間的碎石，從而增強(qiáng)墊層的夯實(shí)效果[3]。

2.3 粉煤灰墊土層換填技術(shù)

應(yīng)用粉煤灰墊層時(shí)，要結(jié)合腐蝕性與放射性要求進(jìn)行粉煤灰的選用，其上覆土層厚度應(yīng)高于0.3m且小于0.5m。粉煤灰墊層所添加的摻加劑，需在加入前進(jìn)行試驗(yàn)，從而了解摻加劑性能，并對(duì)其適于添加的條件進(jìn)行明確。

3 路基換填技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

在公路運(yùn)輸荷載力要求逐步提升、公路上通行車(chē)輛逐步增加的同時(shí)，公路建設(shè)壓力日增，為降低公路運(yùn)行中的安全事故發(fā)生率，需要從公路施工質(zhì)量安全的強(qiáng)化入手，通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制保證工程質(zhì)量。

3.1 加強(qiáng)技術(shù)交底與材料檢測(cè)

施工前，要做好技術(shù)交底，了解施工設(shè)計(jì)的真實(shí)意圖，明確施工方案的具體要求，同時(shí)要嚴(yán)格檢測(cè)施工所用材料的質(zhì)量，基于施工要求選用型號(hào)、規(guī)格相匹配的材料，并需于材料進(jìn)場(chǎng)后嚴(yán)格與細(xì)致檢測(cè)，符合標(biāo)準(zhǔn)后方可應(yīng)用于施工。

3.2 嚴(yán)格遵循施工流程規(guī)范

路基換填施工要以施工流程為依據(jù)，確保施工過(guò)程的規(guī)范性。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)圖規(guī)劃時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)圖中標(biāo)注施工安全標(biāo)志設(shè)置位置，且要在施工區(qū)域外圍做好防護(hù)隔離措施，以保障施工人員、施工機(jī)構(gòu)的安全，使公路施工有條不紊地開(kāi)展。

3.3 做好施工場(chǎng)地、機(jī)構(gòu)及人員規(guī)劃

要做好施工便道規(guī)劃，確保其與排水溝之間距離設(shè)置適宜。還要以施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況為依據(jù)，選用適合且數(shù)量充足的機(jī)械設(shè)備，要嚴(yán)格監(jiān)管施工過(guò)程，做好施工人員、施工技術(shù)設(shè)備的配置，以此實(shí)現(xiàn)高效施工。

4 道路施工中路基換填技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用分析

4.1 實(shí)例工程介紹

某公路工程以二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速為每小時(shí)60km，其中某合同段總里程約24km，并且修建路段涉及水田、洼地等不良地質(zhì)，加之施工區(qū)域地下水位偏高、水量較大，疏導(dǎo)及排放積水難度較高，因而地表較潮濕且極為松軟，濕性或過(guò)濕性土約有7km長(zhǎng)，分別處于四個(gè)不同的修建路段中[4]。

4.2 工程地層巖性介紹

通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察分析，濕性軟土層的構(gòu)成中包含多個(gè)地質(zhì)單元層，一是素填土，二是質(zhì)黏土，三是淤泥粉質(zhì)黏土，其中有部分區(qū)域還含有少量的中砂或礫砂層。如表1所示：

表1 工程地層巖性分析

4.3 實(shí)例工程的路基換填方案

（1）換填方法確定。由于本工程中存在大量濕性或過(guò)濕性土層，并且土層含水量較高，不具較高的承載能力，施工現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)度只有77%左右，與設(shè)計(jì)要求并不相符，也不契合施工要求，在此路段進(jìn)行道路修建，運(yùn)行后易出現(xiàn)路基滲水或沉陷等問(wèn)題，且會(huì)對(duì)相鄰路段工程質(zhì)量產(chǎn)生影響，公路運(yùn)行安全性難以保證。軟土路基處理方面，可應(yīng)用方法較多，如復(fù)合地基加固性、路基換填法、堆載預(yù)壓法等等。在這些方法中，路基換填法應(yīng)用率最高，可通過(guò)碎石、砂礫、礦渣等對(duì)挖除的軟土路基進(jìn)行替換。經(jīng)分析，本工程也可選用路基換填技術(shù)進(jìn)行軟土路基的換填施工。

（2）換填石料選擇。在所有換填材料當(dāng)中，石灰土因材料獲取容易、應(yīng)用成本低而備受青睞，并且此材料具備較強(qiáng)的板體性，將之作為本工程路基換填的材料，可使路基穩(wěn)定性更高，也可使路基強(qiáng)度大幅提升，可確保道路工程設(shè)計(jì)要求的有效滿(mǎn)足。本工程軟土路段施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)軟土的成分、土層結(jié)構(gòu)、地下水位為基礎(chǔ)，結(jié)合周邊地形情況，選擇應(yīng)用石灰土進(jìn)行軟土路段土層的處理，具體的應(yīng)用方案可分為兩種。一是針對(duì)天然含水量高于25%、地基承載力高于80kPa的路基土，石灰土僅需換填40cm厚度即可。而針對(duì)天然含水量高于25%，但地基承載力低于80kPa的路基土，換填石灰土厚度應(yīng)以80cm為宜。此方案確定后，可先選擇50m左右的路段作為試驗(yàn)路段對(duì)方案可行性進(jìn)行試驗(yàn)分析[5]。

4.4 路基換填施工的控制要點(diǎn)

（1）嚴(yán)格控制施工原材料。應(yīng)針對(duì)路基換填技術(shù)應(yīng)用時(shí)涉及的所有材質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把控，以確保施工材料規(guī)格與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及施工要求相符。

①石灰質(zhì)量要求。為保證路基強(qiáng)度，提高路基平整度，路基換填中的石灰材料以鈣質(zhì)的生石灰為最佳，也可利用鈣質(zhì)消石灰替代，但不可使用生石灰，因?yàn)槠鋾?huì)與水反應(yīng)會(huì)釋放熱量，路基換填時(shí)若應(yīng)用生石灰會(huì)因其體積膨大而使路基出現(xiàn)漲松、起鼓等病害問(wèn)題。若必須使用生石灰，需提前一周左右進(jìn)行生石灰消解，還需通過(guò)9m～1cm篩分處理后方可應(yīng)用。針對(duì)按照二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)修建的本工程而言，應(yīng)以Ⅲ級(jí)石灰要求為基準(zhǔn)進(jìn)行石灰的選用。

②土料質(zhì)量要求。換填土料有粗粒、細(xì)粒及中粒之分，本工程以塑性指數(shù)高于12、低于20的黏性土的選用為最佳。通常土場(chǎng)砂化土的含水率并不高，然而本工程的土層含水量比最佳含水量高出許多，因而在土料應(yīng)用時(shí)，需要經(jīng)過(guò)翻拌、晾曬、破碎等處理環(huán)節(jié)，將土層含水量控制在比最佳含水量高出二到三個(gè)百分點(diǎn)即可。

③水質(zhì)要求。換填施工中對(duì)水的質(zhì)量沒(méi)有較大要求，應(yīng)用普通自來(lái)水便可，以射水為最佳，以使自來(lái)水可向石灰中均勻噴灑，從而加速未消解的塊狀石灰的粉化速度。

④材料拌合要求。原材料的配置要以設(shè)計(jì)要求的配合比為依據(jù)，摻拌石灰量應(yīng)為11%左右?？衫脵C(jī)械翻拌法提升混合料攪拌的均勻性，本工程選用的拌合設(shè)備為KMA220移動(dòng)拌合機(jī)。應(yīng)于攪拌的同時(shí)向混合料中注水，以使之含水量要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但要將水量控制在適宜范圍內(nèi)，以免水量過(guò)多或過(guò)少而影響混合料攤鋪效果。

（2）路基攤鋪前的準(zhǔn)備工作要點(diǎn)。

①基底清理。路基換填施工前，要做好施工前的放線測(cè)量，利用石灰粉進(jìn)行公路中線及邊線的放樣，而后要將施工區(qū)域內(nèi)所有草皮、樹(shù)根、石塊、表土等全面清除干凈。清淤過(guò)程中可應(yīng)用機(jī)械與人工聯(lián)合清理法，可根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行路基挖掘，挖掘深度控制在路床頂設(shè)計(jì)標(biāo)高之下40-80cm范圍內(nèi)，用推土機(jī)初平后再采用人工方式進(jìn)行修整。

②排水溝設(shè)置。為防止施工段積存地表水，應(yīng)于路基兩側(cè)進(jìn)行臨時(shí)性排水設(shè)施的設(shè)置，可挖掘橫向排水坡，坡度應(yīng)以3%為宜，也可在山體側(cè)邊溝之下進(jìn)行縱向滲溝的挖掘，滲溝應(yīng)為40cm寬、深度約60cm左右，以便使地下水能夠順暢排出，從而使地下水位有效降低。

③土工布鋪設(shè)。換填土層下要進(jìn)行土工布的鋪設(shè)，以防止土層滲水，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況裁剪土工布，確保土工布尺寸適合，搭接時(shí)寬度應(yīng)高于0.3m，且要確保搭接部位松緊度適宜且保持平整，除可應(yīng)用搭接法進(jìn)行接縫處理外，還可利用縫合法，但要確?？p合時(shí)針腳平順且間隙一致。

（3）路基填筑攤鋪與碾壓施工要點(diǎn)。

①路基填筑攤鋪施工。路基填筑過(guò)程中，選用自卸式車(chē)輛運(yùn)送換填料，采用網(wǎng)絡(luò)式布料法，用推土機(jī)推平土料后，以分層方式進(jìn)行土料攤鋪，攤鋪要連續(xù)進(jìn)行。本工程中攤鋪時(shí)運(yùn)送填料的設(shè)備為五輛，輪流送料。同時(shí)，要采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)同步攤鋪，要將膠皮擋板安裝于攤鋪機(jī)上，從而增強(qiáng)攤鋪時(shí)水平、垂直兩個(gè)方向上的均勻性與平直性。攤鋪機(jī)之間要保持10至20m的行進(jìn)距離，攤鋪速度為每分鐘1.5至2.5m，不可于攤鋪過(guò)程中停車(chē)，也不可增速或降低行駛。

②碾壓施工。就本工程而言，路基換填后要進(jìn)行三次碾壓，初壓時(shí)要速度緩慢，復(fù)壓以中速行進(jìn)，最后以高速進(jìn)行終壓，從而增強(qiáng)碾壓后路基表面的平整性。除速度控制外，初壓、復(fù)壓及終壓時(shí)所用機(jī)械、碾壓次數(shù)也要有所差異。初壓時(shí)要應(yīng)用兩臺(tái)30噸的輪胎壓路機(jī)，行進(jìn)速度為每小時(shí)2至4m，碾壓兩至三次即可。復(fù)壓換成兩臺(tái)噸位為25t的單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，行進(jìn)速度介于每小時(shí)1.5至3m之間，先強(qiáng)振碾壓兩至三次，再以靜壓方式碾壓一至兩次。終壓時(shí)所用機(jī)械仍為兩臺(tái)，應(yīng)以雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)為宜，要求其噸位為12t，每小時(shí)行進(jìn)速度要提升至3至5m，強(qiáng)振兩三次后再靜壓一至兩次，碾壓施工便可完成。

（4）檢測(cè)路基壓實(shí)度及彎沉值。路基壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)，最后兩次碾壓時(shí)沉降差均值應(yīng)低于2mm，否則說(shuō)明壓實(shí)度不合乎標(biāo)準(zhǔn)，終壓強(qiáng)振后仍未達(dá)標(biāo)的需酌情增加碾壓次數(shù)，或?qū)β访鎸雍襁M(jìn)行削減。此外，要對(duì)路基表面輪跡、石塊緊湊度進(jìn)行檢查，還要查看粗細(xì)料有無(wú)離析現(xiàn)象出現(xiàn)。本工程壓實(shí)度檢測(cè)后，路基壓實(shí)度高于95%，七日后抗壓強(qiáng)度檢測(cè)超過(guò)0.8MPa，達(dá)到路基壓實(shí)度要求。同時(shí)，彎沉檢測(cè)時(shí)，選取一月后、兩月后及三月后三個(gè)時(shí)間段進(jìn)行彎沉值檢測(cè)，彎沉值隨時(shí)間推移而不斷減少，說(shuō)明路基承載力逐步增加，竣工驗(yàn)收時(shí)，路基頂面彎沉值為213.2（0.01mm），土基回彈模量高于46MPa，證實(shí)利用石灰土換填軟土路基，使路面承載力得到了有效提升。

5 結(jié)語(yǔ)

軟土路基是公路施工中的常見(jiàn)路基類(lèi)型，路基換填技術(shù)應(yīng)用是此類(lèi)路基處理的有效方法。本工程中涉及的軟土路段濕性及過(guò)濕性土長(zhǎng)度較大，利用摻拌石灰量為11%的石灰土換填本工程的軟土地基，地基加固效果較為理想，可提高公路工程安全性，并利于公路整體建設(shè)質(zhì)量?jī)?yōu)化。施工過(guò)程中，要把握施工原材料質(zhì)量控制、攤鋪前準(zhǔn)備、路基填筑攤鋪施工、碾壓施工、路基壓實(shí)度及彎沉值檢測(cè)幾個(gè)階段的技術(shù)要點(diǎn)，結(jié)合設(shè)計(jì)要求、按照施工規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)施工，從而保障道路工程中路基換填技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用。