高速公路施工中沉降段路基路面的施工技術(shù)研究

劉曉濤

（寧夏公路橋梁建設(shè)有限公司，寧夏 銀川 750001）

0 引言

高速公路路基施工質(zhì)量會(huì)直接影響整體工程的安全性，若不能及時(shí)、有效地處理高速公路路基沉降問題，會(huì)使問題越發(fā)嚴(yán)重，進(jìn)而威脅公路運(yùn)營(yíng)安全。因此，為切實(shí)保證高速公路工程的質(zhì)量與安全，降低高速公路運(yùn)營(yíng)期間發(fā)生安全事故的概率，必須采取有效措施處理沉降問題。

1 高速公路施工中發(fā)生沉降問題的主要影響因素

1.1 施工因素

在高速公路工程的建設(shè)過程中，若發(fā)生沉降問題，需要深入分析引發(fā)沉降問題的原因。當(dāng)前，控制高速公路沉降問題最有效的措施之一，就是在施工過程中提升各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制力度，通過標(biāo)準(zhǔn)化的施工管理，合理管控高速公路工程的各個(gè)施工環(huán)節(jié)，以切實(shí)保證施工效果與工程質(zhì)量。但在實(shí)際的施工過程中，多數(shù)施工團(tuán)隊(duì)對(duì)高速公路設(shè)計(jì)方案的合理性缺乏重視，且未能對(duì)設(shè)計(jì)方案中的個(gè)別施工環(huán)節(jié)進(jìn)行深入分析，對(duì)重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作重視度不足，導(dǎo)致實(shí)際施工過程中，施工人員的操作與設(shè)計(jì)方案和施工要求的差距較大。例如，施工期間未按照設(shè)計(jì)方案選擇最佳的施工材料，未合理控制地基的含水量等。此外，部分施工單位在沉降觀測(cè)過程中，技術(shù)處理策略缺乏相應(yīng)的合理性，使得路基沉降問題始終無法得到有效控制。

1.2 材料質(zhì)量因素

高速公路工程施工過程中發(fā)生沉降問題的主要原因之一是施工材料質(zhì)量問題。為此，施工人員在前期的準(zhǔn)備過程中，需要加強(qiáng)對(duì)施工原材料質(zhì)量的控制力度，通過嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)測(cè)，保證能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工材料的質(zhì)量問題。

在高速公路工程正式施工之前，施工團(tuán)隊(duì)需要結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇適合的原材料種類，并根據(jù)工程建設(shè)需求，對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，確保實(shí)際施工過程中所有的原材料都能夠充分滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而最大程度地發(fā)揮原材料的性能與價(jià)值，滿足高速公路工程的建設(shè)需求。但結(jié)合目前高速公路工程的建設(shè)過程看來，部分施工企業(yè)并未結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況、環(huán)境與場(chǎng)地等因素合理選擇施工填料，且未進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量試驗(yàn)，以至于無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工填料的質(zhì)量問題。在原材料的采購(gòu)方面，未進(jìn)行前期的市場(chǎng)調(diào)查工作，未結(jié)合市場(chǎng)情況分析對(duì)比填料的綜合性能，且未針對(duì)原料的性能進(jìn)行試驗(yàn)，以至于實(shí)際施工過程中經(jīng)常因原料性能不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致路基路面沉降。另外，在路基填料的填筑與碾壓環(huán)節(jié)，存在施工人員操作不當(dāng)、未按照規(guī)范要求展開作業(yè)的現(xiàn)象，導(dǎo)致填料的含水量不合格，這也可能引發(fā)沉降問題。

1.3 設(shè)計(jì)因素

高速公路施工期間產(chǎn)生沉降問題，除了自然因素外，還有人為因素，主要表現(xiàn)為設(shè)計(jì)方案不合理。在高速公路項(xiàng)目準(zhǔn)備階段，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定設(shè)計(jì)方案，包含整體規(guī)劃以及施工技術(shù)等。此前，設(shè)計(jì)單位需要組成專業(yè)的團(tuán)隊(duì)到工程現(xiàn)場(chǎng)勘察其水文、地質(zhì)、氣候等條件，整理相關(guān)數(shù)據(jù)信息后，分析可能會(huì)導(dǎo)致路基沉降的主要因素，并制定相關(guān)的解決方案，為工程的高質(zhì)量開展奠定基礎(chǔ)。但在實(shí)際建設(shè)期間，多數(shù)設(shè)計(jì)單位缺乏對(duì)前期實(shí)地勘察工作的重視，這便會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況不適應(yīng)，進(jìn)而引發(fā)路基沉降問題。

1.4 水文氣候因素

水文氣候的變化是導(dǎo)致高速公路施工期間發(fā)生沉降的重要因素，河流水位、降雨量、氣候溫濕度、地下水位等因素都會(huì)導(dǎo)致工程出現(xiàn)不同程度的沉降。例如，冬季氣溫較低，下層土壤中的水分向上凝聚，若路基覆蓋層的厚度不足，則可能在路基內(nèi)部形成冰層；春季氣溫上升后冰層融化，導(dǎo)致路基內(nèi)部的含水量增加，這會(huì)影響基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而引發(fā)沉降問題。

2 高速公路沉降段路基施工技術(shù)研究

2.1 填筑施工

在高速公路工程中，整個(gè)路基填筑的過程分為準(zhǔn)備、施工、整修三個(gè)階段，施工過程中需加強(qiáng)對(duì)各個(gè)施工階段的精細(xì)控制力度；現(xiàn)場(chǎng)分為填筑、平整、碾壓與檢測(cè)四個(gè)區(qū)段，施工過程中需綜合考慮各種影響因素，制定包括準(zhǔn)備工作、基底處理、分層填筑、攤鋪整平、灑水晾曬、夯實(shí)碾壓、檢驗(yàn)簽證、路基整修等流程在內(nèi)的詳細(xì)施工規(guī)劃。

2.2 測(cè)量放樣

在貫通整條高速公路的中心線后，測(cè)量人員需要結(jié)合中心線位置設(shè)置邊樁，使用白灰或采取其他措施對(duì)邊樁線路進(jìn)行明確標(biāo)記。清理完路基表層，且經(jīng)檢測(cè)表面壓實(shí)度超過90%后，即可恢復(fù)中心樁，并放出邊線，使用白灰或油漆標(biāo)記出中線、邊線以及松鋪高度等信息，作為施工期間填土厚度的參考依據(jù)。

2.3 材料要求

選用質(zhì)量合格的原材料是建設(shè)高質(zhì)量路基工程、保證高速公路工程基礎(chǔ)穩(wěn)定的關(guān)鍵，也是控制沉降問題的關(guān)鍵。因此，在選取路基填料時(shí)，需要重點(diǎn)注意以下幾方面的問題：第一，路基填筑高度在20m 以下的，一般需要使用開山石渣進(jìn)行填筑，并將其粒徑控制在填筑層厚度的2/3。第二，為避免路堤沉降、路面結(jié)構(gòu)開裂，需要按照規(guī)范要求在路床部分設(shè)置土工格柵，以有效提高路基的承載能力，防止路基出現(xiàn)不均勻沉降。第三，為有效緩解沉降問題帶來的影響，可有效采取盲溝、填石、排水層與土工格柵等措施，達(dá)到緩解沉降問題的目標(biāo)。其中，盲溝主要是排除地基中的地下水，提高地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；填石則能增強(qiáng)路堤的強(qiáng)度，保證邊坡的穩(wěn)定性；排水層施工主要是促進(jìn)排水固結(jié)作用，緩解積水導(dǎo)致的沉降問題；設(shè)置土工格柵的作用在于防止路基沉降導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)開裂[1]。

2.4 地基處理

應(yīng)用機(jī)械設(shè)備將地表雜土以及植被等雜質(zhì)清理干凈，之后可進(jìn)行人工二次精細(xì)化清理，若施工現(xiàn)場(chǎng)有樹木，則需要人工砍伐后借助機(jī)械設(shè)備鏟除樹木根部，最后使用運(yùn)輸設(shè)備將雜質(zhì)運(yùn)出場(chǎng)外，并將所有垃圾堆放在固定的位置，直接處理掉不適合用于回填的廢土；對(duì)于水田或低洼等特殊路段，則需要做好對(duì)基礎(chǔ)的排水清淤工作，并進(jìn)行必要的整平與碾壓處理。在正式開展填筑施工前，要將地面壓實(shí)度控制在90%以上。

2.5 填筑準(zhǔn)備

正式開始填筑施工之前，工作人員需要全面了解施工范圍的地質(zhì)條件，對(duì)特殊地基進(jìn)行針對(duì)性的處理。若是普通地面，將地表雜質(zhì)以及積水清理干凈后，適當(dāng)晾干平整，將橫縱坡比超過1∶2.5 的位置開挖成寬度在2m 以上的臺(tái)階，最后使用壓路機(jī)將地面碾壓至規(guī)定的壓實(shí)度即可。

2.6 上料

正式開始運(yùn)輸填筑原料之前，需要結(jié)合挖方區(qū)的實(shí)際情況對(duì)填料進(jìn)行試驗(yàn)，確定填料質(zhì)量可充分滿足工程建設(shè)需求后才能正式開展填筑施工。使用裝載機(jī)與自動(dòng)卸料車進(jìn)行填料的運(yùn)輸工作，運(yùn)料車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)正式進(jìn)行卸料操作之前，需要根據(jù)每一車填料的數(shù)量在現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃卸料區(qū)域，從遠(yuǎn)到近逐步開始卸料作業(yè)，每卸完完整的一層后，即可進(jìn)行攤鋪與整平處理，并保證每層的松鋪厚度均能滿足規(guī)范要求[2]。

2.7 整平

完成一整層的填料施工后，需要按照規(guī)定的松鋪厚度進(jìn)行攤鋪，一般使用履帶式推土機(jī)進(jìn)行?？梢栽跀備伒耐瑫r(shí)進(jìn)行整平與初壓工作。整平并壓實(shí)一整層的填料后，需要形成路拱，防止路基積水。此外，推土機(jī)無法操作的局部位置，需要采取人工方式進(jìn)行找平處理。

2.8 壓實(shí)

完成整平工作后，需要盡快使用壓路機(jī)將路基壓實(shí)，直線段需要從兩側(cè)向中間碾壓，半徑不大的曲線段一般從內(nèi)側(cè)向外側(cè)碾壓。為避免碾壓處理存在漏壓或死角位置，需要在橫向接頭處預(yù)留0.4～0.5m 的重合寬度，在縱向接頭處預(yù)留1.0～1.5m 的重合寬度。初壓選用靜壓處理方式，之后進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)壓實(shí)，具體碾壓次數(shù)與遍數(shù)需要通過提前試驗(yàn)確定。

2.9 斷面控制

斷面邊坡線按每側(cè)超填寬度至少50cm 進(jìn)行控制。為確保斷面尺寸控制的精準(zhǔn)性，直線段一般每隔10m布置一個(gè)邊樁，曲線段則需要將邊樁的間距控制在5m 左右。

2.10 整修與邊坡壓實(shí)

完成路基填筑施工后，需要同時(shí)進(jìn)行其他構(gòu)造物的整修處理。正式開始整修之前，需要恢復(fù)各類控制樁，并依照設(shè)計(jì)要求檢查中線位置、路基寬度、縱坡度以及邊坡坡度等參數(shù)，特別是邊坡坡度，需要進(jìn)行帶線控制，直線段間隔10m 設(shè)置一個(gè)標(biāo)志線，曲線段則需要每隔5m 設(shè)置一個(gè)標(biāo)志線，并借助坡度尺等工具對(duì)坡度進(jìn)行復(fù)測(cè)。若錘球垂線與對(duì)準(zhǔn)線能夠重合，則表示坡度與設(shè)計(jì)要求一致；若不重合，則表示坡度未能滿足設(shè)計(jì)要求，需要切除超填的部位，可使用機(jī)械配合人工的形式進(jìn)行整修。

2.11 沉降觀測(cè)

正式開始沉降觀測(cè)之前，需要科學(xué)設(shè)置穩(wěn)定的沉降觀測(cè)點(diǎn)，例如路肩、護(hù)坡道與坡腳，使用水準(zhǔn)儀或全站儀測(cè)量基點(diǎn)實(shí)際標(biāo)高以及基線坐標(biāo)。正式填筑之前，以基點(diǎn)標(biāo)高與基線坐標(biāo)為依據(jù)，使用全站儀對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并做好相應(yīng)的記錄。填筑過程中每天都需要實(shí)時(shí)觀測(cè)，若測(cè)點(diǎn)位移變化較小，可適當(dāng)降低觀測(cè)頻率，但仍要做好監(jiān)測(cè)工作；若測(cè)點(diǎn)的水平或豎向位移超出允許范圍，說明沉降現(xiàn)象較為不穩(wěn)定，需要暫時(shí)停止填筑施工，并采取針對(duì)性的加固措施，待路基穩(wěn)定后再次進(jìn)行填筑施工[3]。

3 高速公路沉降段路面施工技術(shù)研究

3.1 施工準(zhǔn)備

第一，材料準(zhǔn)備。高速公路路面施工準(zhǔn)備階段需要做好材料準(zhǔn)備工作，并加強(qiáng)材料管控力度。其間需嚴(yán)格檢測(cè)礦粉、石料、瀝青等材料的質(zhì)量，確保所有材料質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，將材料運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)之后，還需要進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)合格方可入場(chǎng)。

第二，機(jī)械設(shè)備檢測(cè)。正式開始路面施工前，還需要全面檢查施工設(shè)備的質(zhì)量、性能等，避免設(shè)備運(yùn)行期間發(fā)生故障影響施工質(zhì)量。尤其是拌和設(shè)備、壓路機(jī)、運(yùn)輸設(shè)備，必須嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量測(cè)定。此外，應(yīng)檢查所有設(shè)備的連接部位，防止零件缺失，還要提前進(jìn)行性能測(cè)試，定期進(jìn)行保養(yǎng)、維護(hù)，以免影響設(shè)備的正常使用。

第三，施工準(zhǔn)備。需要先進(jìn)行施工放樣操作，工作人員需要做好路面寬度、標(biāo)高等參數(shù)的放樣工作，詳細(xì)標(biāo)注出標(biāo)高位置、邊坡位置等，保證后續(xù)施工的順利開展。接下來則要做好基層處理工作，在已經(jīng)處理好的路基表面鋪設(shè)瀝青混凝土材料，平整度、壓實(shí)度與彎沉參數(shù)經(jīng)檢測(cè)符合設(shè)計(jì)規(guī)范，才能進(jìn)行面層材料的鋪筑[4]。

3.2 材料混合與運(yùn)輸

為充分保證瀝青混凝土用量、加熱溫度、拌和時(shí)間、出廠溫度等符合設(shè)計(jì)要求，建設(shè)出高質(zhì)量的高速公路，需要嚴(yán)格控制瀝青混凝土材料的加熱溫度，保證經(jīng)過拌和后瀝青混凝土的均勻度可充分滿足工程建設(shè)需求，防止發(fā)生攪拌不均勻、離析或成團(tuán)凝固等現(xiàn)象。

瀝青混凝土的運(yùn)輸通常需要使用載重超過15t 的車輛，在正式運(yùn)輸混合料之前，需要對(duì)車廂進(jìn)行全面的清潔，并蓋好箱尾，瀝青混合料裝車后使用厚帆布蓋好，防止材料溫度流失、對(duì)高速公路路面工程質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

3.3 材料攤鋪與碾壓

正式開展混合料攤鋪工作前，需要檢查攤鋪設(shè)備的運(yùn)行情況，清潔路基面層，保證基礎(chǔ)施工條件符合設(shè)計(jì)規(guī)范。使用兩臺(tái)攤鋪設(shè)備，以梯隊(duì)的形式進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，相鄰兩幅之間需要重疊50～100mm 的寬度，攤鋪機(jī)前后距離10～20m，保證混合料的溫度處于適宜施工的范圍。攤鋪設(shè)備需具備自動(dòng)調(diào)平、調(diào)厚等性能，足量的料斗及功率，便于攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的高效、高質(zhì)開展；同時(shí)需具有初步振實(shí)、熨平等功能。另外，攤鋪機(jī)運(yùn)行期間，應(yīng)始終將速度控制在1～3m/min 范圍[5]。

高速公路路面碾壓施工一般分為初壓、復(fù)壓以及終壓三個(gè)環(huán)節(jié)。初壓的主要目的是保證瀝青混凝土材料的平整度，為確保初壓質(zhì)量，可使用10～13t 的雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓操作，一般碾壓遍數(shù)為1～2 遍。復(fù)壓的主要目的在于提升瀝青混凝土面層施工密實(shí)度，復(fù)壓時(shí)需要將瀝青混凝土的溫度控制在80～100℃，使用雙輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓作業(yè)，一般碾壓遍數(shù)在4～6 遍。終壓主要為了提升路面的平整度，消除路面的明顯車轍，一般碾壓遍數(shù)在1～2 遍。

3.4 路面裂縫治理

瀝青路面容易出現(xiàn)裂縫，若不及時(shí)處理，可能引發(fā)邊坡失穩(wěn)甚至坍塌等現(xiàn)象。因此，需要做好開挖控制工作，當(dāng)標(biāo)高與設(shè)計(jì)高度差距大于30cm 時(shí)應(yīng)停止挖掘，并進(jìn)行換填施工直至再次挖至設(shè)計(jì)高程，還要做好相應(yīng)的保護(hù)與排水處理，防止基底積水影響工程質(zhì)量。

4 結(jié)語

高速公路工程施工過程中，沉降問題時(shí)有發(fā)生，這類問題會(huì)嚴(yán)重影響高速公路施工質(zhì)量。為有效降低高速公路施工期間的沉降問題，必須提升對(duì)施工質(zhì)量的控制力度，施工企業(yè)需要提升管理意識(shí)與監(jiān)督意識(shí)，加強(qiáng)圖紙審核等工作，深入分析沉降原因，并及時(shí)采取有效的解決策略，切實(shí)保證高速公路施工質(zhì)量。