高速公路項(xiàng)目中的高填方軟土路基施工技術(shù)

李偉東

（廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

對(duì)于高填方公路而言，其軟土地基段的施工十分特殊，不僅會(huì)影響其運(yùn)行穩(wěn)定性，還會(huì)影響其安全性。在具體施工過程中，需結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，查找其中存在的問題，對(duì)相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，加強(qiáng)研究，選擇合理、有效的處理方式，確保施工的順利進(jìn)行，進(jìn)而提高施工質(zhì)量，為公路交通的安全使用提供有力保障。

1 工程概況

廣州新白云國際機(jī)場第二高速公路北段工程第SG01 合同段，起訖里程為K0+000—K3+850，線路長度3.850km。其中，挖方130 萬m3（含互通），填方77.52 萬m3，棄方57.77 萬m3。橋梁1.6774km/4 座，橋梁比例43.57%，互通立交1 處。

路基施工分為主線、山前樞紐互通立交兩種類型：主線部分：K1+400—K3+240，長1840m。

山前樞紐互通立交部分：

主要為山前樞紐互通立交主線范圍、各匝道、立交路路基填筑施工。

2 高填方情況概述

對(duì)填方中心≥15m 或邊坡高度≥20m 的段落以及陡坎地段，采用增強(qiáng)補(bǔ)壓措施。路基按高填方處理。該工程存在四段高填方段落，見表1。

表1 高填方段落及其處理措施

3 施工技術(shù)

3.1 施工流程

路堤填筑分層進(jìn)行，根據(jù)填筑總量均勻分層，挑選優(yōu)質(zhì)的填料，逐層施工。每層填筑、碾壓后，安排質(zhì)量檢驗(yàn)，確認(rèn)無誤后施工后一層。第一層強(qiáng)夯高度從填方高度為4m 時(shí)開始，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案組織強(qiáng)夯作業(yè)，上路堤每填高4m 安排一次強(qiáng)夯，以此提高路堤的穩(wěn)定性，盡可能減小路堤沉降量，高填方軟基施工流程見圖1。

3.2 試夯

正式夯擊前組織試夯，確定夯擊作業(yè)點(diǎn)位與結(jié)構(gòu)物的安全距離、夯擊遍數(shù)等。試樣區(qū)域的尺寸以20×20m 為宜，需具有代表性，夯擊前應(yīng)對(duì)現(xiàn)場做整平處理。夯點(diǎn)按正三角形排列，測量各夯點(diǎn)的位置，測量場地標(biāo)高，作為夯擊效果分析時(shí)的參考數(shù)據(jù)。經(jīng)過一遍夯擊，測量夯擊面標(biāo)高并與原始場地標(biāo)高數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，夯沉量在5cm 以上時(shí)，安排第二遍夯擊，若夯沉量在5cm 以內(nèi)，則無需繼續(xù)夯擊，否則安排第三遍的夯擊，依然判斷此時(shí)的夯沉量是否在5cm 以內(nèi)，按照相同的思路作業(yè)。夯擊后，確定夯沉量在達(dá)到5cm 以內(nèi)之前的遍數(shù)，并根據(jù)此遍數(shù)進(jìn)行大面積的正式夯擊[1]。

3.3 施工要點(diǎn)

第一，路堤填筑至普夯設(shè)計(jì)面時(shí)，檢測夯擊前的壓實(shí)度，供對(duì)比分析使用。夯擊期間加強(qiáng)觀察，判斷夯擊作業(yè)是否會(huì)對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物造成影響。第二，在確定普夯作業(yè)范圍、夯點(diǎn)的布設(shè)位置后，用儀器測量放樣，用小木樁做標(biāo)記，以便根據(jù)各測放的夯點(diǎn)在指定位置精準(zhǔn)施工。全面復(fù)核夯點(diǎn)測放結(jié)果，繪制夯點(diǎn)布置圖，對(duì)夯點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，按照順序依次完成各點(diǎn)的夯擊作業(yè)。第三，根據(jù)試夯確定的方案組織試夯作業(yè)，需在大樣圖的夯點(diǎn)處標(biāo)記各點(diǎn)的夯擊深度，以此為依據(jù)，做有效的夯擊處理。第四，從路基中線開始向兩側(cè)推進(jìn)，將普夯施工有條不紊地落實(shí)到位。第五，施工遵循動(dòng)態(tài)化的原則，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場施工情況的觀察，若與試夯獲取的信息存在差異，應(yīng)立即分析原因，對(duì)普夯施工工藝做出調(diào)整，保證普夯的有效性。第六，填筑層石土比例失控時(shí)，可采取翻挖、重新填筑的處理方法，翻挖深度約為1.2m。第七，為達(dá)到壓實(shí)度和平整度的標(biāo)準(zhǔn)，普夯后需用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，強(qiáng)化夯擊效果。

3.4 施工機(jī)械的準(zhǔn)備

在機(jī)械化施工模式下，合理配套機(jī)械設(shè)備是順利施工的關(guān)鍵前提。施工單位應(yīng)從現(xiàn)場情況出發(fā)，適配合適的機(jī)械設(shè)備，保證規(guī)格和數(shù)量的合理性；注重對(duì)機(jī)械設(shè)備使用前的性能檢驗(yàn)和日常運(yùn)行過程中的定期檢、維修，使機(jī)械設(shè)備保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，降低機(jī)械設(shè)備故障率，以免對(duì)施工造成不利影響（耽誤工期、影響施工質(zhì)量、增加施工成本等）。在機(jī)械設(shè)備的配置中，除了考慮單臺(tái)設(shè)備的穩(wěn)定性外，還應(yīng)兼顧機(jī)械設(shè)備間的協(xié)同運(yùn)行特性，集多臺(tái)機(jī)械設(shè)備的優(yōu)勢于一體，高效推進(jìn)高填方軟土路基施工進(jìn)程[2]。

3.5 鋪筑試驗(yàn)路段和基層處理

于現(xiàn)場選取具有代表性的路段，經(jīng)過試驗(yàn)后確定科學(xué)施工方案，作為施工的引導(dǎo)。試驗(yàn)以安全為前提進(jìn)行，根據(jù)質(zhì)量和作業(yè)便捷性的要求，做好機(jī)械設(shè)備配套、碾壓次數(shù)等方面的優(yōu)化。鋪筑時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查現(xiàn)場狀況，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)判斷是否存在質(zhì)量問題，若有則妥善處理，并對(duì)相應(yīng)施工工藝進(jìn)行優(yōu)化。殘留在地基上的雜草、樹枝等雜物均要清理干凈，以免影響公路結(jié)構(gòu)的密實(shí)性和平整性。公路路堤必須穩(wěn)定可靠，斜坡的檢測結(jié)果應(yīng)具有較高精度，用于反映真實(shí)狀況?；鶎悠露刃甭剩?0%時(shí)，應(yīng)開挖臺(tái)階并加強(qiáng)防護(hù)，營造安全的施工環(huán)境。臺(tái)階寬度以1m 以內(nèi)為宜，臺(tái)階必須穩(wěn)定可靠。

3.6 填方區(qū)上料及攤鋪的平整

第一，嚴(yán)格檢驗(yàn)材料，確認(rèn)無誤后進(jìn)場使用。以填料的質(zhì)量控制為例，粒徑、硬度、雜物含量均是重點(diǎn)檢驗(yàn)指標(biāo)。第二，妥善規(guī)劃材料的運(yùn)輸方式，用運(yùn)輸能力強(qiáng)的車輛將材料運(yùn)送至現(xiàn)場。裝料后應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)，減少環(huán)境因素對(duì)材料質(zhì)量的影響。運(yùn)輸車輛應(yīng)平穩(wěn)行駛，盡快將材料運(yùn)送到場。第三，卸料時(shí)，要控制卸料的范圍和各部位的厚度，保證材料分布的均勻性。第四，卸料后安排攤鋪，必要時(shí)采取分層攤鋪的方法，加強(qiáng)對(duì)各層的質(zhì)量控制。攤鋪時(shí)，以機(jī)械攤鋪的方式為主，借助機(jī)械設(shè)備的性能優(yōu)勢提高攤鋪?zhàn)鳂I(yè)效率。對(duì)于機(jī)械設(shè)備難以覆蓋到的邊角部位，可調(diào)整為人工攤鋪。但是，人工作業(yè)易摻雜大量主觀因素，因此必須由有資質(zhì)的人員規(guī)范作業(yè)，攤鋪時(shí)要加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)與控制。第五，攤鋪完成后，用壓路機(jī)碾壓，使填料由松散狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槊軐?shí)、平整。

3.7 填方碾壓施工

碾壓有利于提高路基的密實(shí)性，宜從兩側(cè)開始逐步向中間有序碾壓，曲線段調(diào)整為先內(nèi)側(cè)、再外側(cè)的碾壓順序，碾壓遍數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場施工條件、攤鋪料的性質(zhì)等予以控制。碾壓過程中，壓路機(jī)以4km/h 的速度勻速運(yùn)行，禁止隨意大幅度變更速度或急剎車。局部經(jīng)過機(jī)械碾壓后仍無法滿足壓實(shí)要求時(shí)，輔以人工強(qiáng)夯措施[3]。

3.8 壓實(shí)度和含水量的檢測

公路路基施工的質(zhì)量控制指標(biāo)較多，其中以壓實(shí)度為關(guān)鍵。施工人員需及時(shí)檢測路基的壓實(shí)度，將測量數(shù)據(jù)作為評(píng)價(jià)路基質(zhì)量的指標(biāo)之一。在采取分層施工的方式下，逐層檢驗(yàn)壓實(shí)度并進(jìn)行控制。含水量的高低直接影響著路基的壓實(shí)效果，例如，含水量偏高時(shí)，路基的強(qiáng)度降低，密實(shí)性、穩(wěn)定性均不足。因此，針對(duì)含水量偏高的路基，可以使用清淤換填的方法加以處理。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件制定清淤換填方案，在監(jiān)理單位會(huì)同業(yè)主審批通過后，方可實(shí)施。施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制清淤的深度，挑選優(yōu)質(zhì)的填料換填。

軟基地層的存在影響著公路的建設(shè)效果，必須全面處理，挖除含水量高、穩(wěn)定性不足等不滿足施工要求的部分，換填碎石、砂礫等優(yōu)質(zhì)材料?；娱_挖深度＜2m 時(shí)，利用挖掘機(jī)將開挖土轉(zhuǎn)至指定區(qū)域堆放；深度達(dá)到2m 及以上時(shí)，首先挖除端部，再向中間部位推進(jìn)，視現(xiàn)場施工條件和施工要求修筑臨時(shí)運(yùn)輸便道，以便車輛的順暢通行。軟基開挖的干擾因素多，開挖期間可能出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。水的存在嚴(yán)重影響著軟基的正常施工，因此需加大抽水力度，并采取完全清除后統(tǒng)一換填或邊挖邊填的方法。碾壓設(shè)備可選用振動(dòng)壓路機(jī)，經(jīng)過特定遍數(shù)的碾壓后，提高換填材料的密實(shí)性[4]。

3.9 路面沉降穩(wěn)定方面

3.9.1 沉降穩(wěn)定性的檢測

在現(xiàn)場具有代表性的區(qū)域布設(shè)測點(diǎn)，獲取到的測量結(jié)果可反饋真實(shí)的施工狀況。測點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在沉降區(qū)外穩(wěn)定性較好的部位，可在路基腳、坡腳及坡腳外三處分別布設(shè)測點(diǎn)。為獲得全面的測量結(jié)果，測點(diǎn)間距應(yīng)控制在200mm。測量設(shè)備為水準(zhǔn)儀和全站儀，由專員及時(shí)記錄測量數(shù)據(jù)，據(jù)此判斷沉降的穩(wěn)定性。

3.9.2 沉降處理技術(shù)

路基沉降是高填方路基施工中的常見問題，根據(jù)該項(xiàng)目的施工條件，采取如下沉降處理技術(shù)：

第一，以相對(duì)較慢的速度填筑，保證填料的均勻性和密實(shí)性。盡早施工高填方路基，路面路基施工放在后續(xù)進(jìn)行，以便留出充足的時(shí)間使高填方路基沉降至相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

第二，針對(duì)基底做壓實(shí)處理，保證地基的穩(wěn)定性。以谷底和斜坡兩處尤為關(guān)鍵，采取開挖臺(tái)階的方法可取得較好的效果。鑒于填筑工作量大，根據(jù)總填筑厚度均勻劃分為多層，逐層填筑到位。

第三，由于軟基的承載性能不足，需要對(duì)其采取處理措施，減小軟基對(duì)施工的不良影響。原地面以上1～2m 屬于重點(diǎn)處理區(qū)域，先向該處填筑硬質(zhì)石料，再向石料間的縫隙內(nèi)填入小碎石，采取壓實(shí)措施，提高填料的密實(shí)性和平整性。局部路基填方高度在20m 以上時(shí)，施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)路基穩(wěn)定性的分析，有失穩(wěn)的發(fā)展趨勢時(shí)要立即采取支擋措施[5]。

4 高填方路基施工控制

4.1 嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)

填料作為高填方路基施工中的重要材料，其粒徑、干凈程度、含水量各方面均要滿足要求。應(yīng)精心挑選料源，材料進(jìn)場時(shí)要安排質(zhì)量檢驗(yàn)，剔除所有不達(dá)標(biāo)的部分。以優(yōu)質(zhì)的材料為基礎(chǔ)，結(jié)合科學(xué)的施工工藝，有效建設(shè)高填方路基。

4.2 攤鋪與壓實(shí)

以試驗(yàn)確定的方案為準(zhǔn)，由施工人員依據(jù)方案要求規(guī)范攤鋪與壓實(shí)。填料攤鋪環(huán)節(jié)應(yīng)做好攤鋪速度、各層填筑厚度、攤鋪面寬度等參數(shù)的控制。攤鋪后安排碾壓，由專員操作機(jī)械設(shè)備，勻速完成特定遍數(shù)的碾壓作業(yè)，使路基在碾壓后具有密實(shí)性與平整性。

4.3 加強(qiáng)防護(hù)

施工場地周邊存在房屋建筑、涵洞等建筑物時(shí)，要采取防護(hù)措施，確保振動(dòng)夯實(shí)過程中各類既有建筑物不受影響。其中，預(yù)留安全距離、挖設(shè)隔振槽是常見的防護(hù)方法。

4.4 安全距離

涵背已做回填地段安全距離取15m，具體的安全距離可根據(jù)結(jié)構(gòu)物振動(dòng)及變形的觀測結(jié)果靈活調(diào)整，以不對(duì)周邊建筑造成影響為前提靈活施工。

4.5 高填路基按分層填土、分層壓實(shí)的方式施工

第一，加強(qiáng)地基處理。采用清除基底松軟土層、換填粗粒土等措施增強(qiáng)地基的承載力；采用加寬基底臺(tái)階的方式提高路堤的穩(wěn)定性。第二，高路堤為半填半挖形式或陡坡路堤時(shí)，應(yīng)從現(xiàn)場施工條件出發(fā)，采取填挖交接或陡坡路堤處理的方法，保證建設(shè)成型的高路堤形態(tài)合理，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。第三，為控制高路堤填筑質(zhì)量、確保邊坡穩(wěn)定，要求對(duì)高路堤進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測。第四，填方中心≥15m 或邊坡高度≥18m 的路段及陡坎段均有失穩(wěn)的可能，在穩(wěn)定性控制要求高的施工狀況下，需采取增強(qiáng)補(bǔ)壓措施，促進(jìn)地基密實(shí)，最大限度地減小路基的不均勻沉降量。每壓實(shí)填高4m 進(jìn)行一遍強(qiáng)夯，路床頂以下0.8m 處強(qiáng)夯一次，夯錘重20t，夯錘直徑2.5m，提升15m，夯點(diǎn)間距為4.5m，按正三角形布置，每遍夯擊4 次，共夯擊3 遍。夯擊期間要及時(shí)測量夯沉量，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊的夯沉量不超過5cm。

5 結(jié)語

綜上所述，高填方路基施工具有填筑斷面面積大、填筑高度大、施工條件復(fù)雜等特殊性，高填方路基施工不到位易導(dǎo)致路面出現(xiàn)開裂、沉降或其他異常狀況，行車安全性和公路結(jié)構(gòu)耐久性也會(huì)受到影響。在高填方路基施工中，需加強(qiáng)對(duì)路基的沉降控制，尤為關(guān)鍵的是對(duì)軟土路基的處理，應(yīng)以清淤回填或其他可行的方法改善軟基的既有狀態(tài)，為公路其他結(jié)構(gòu)的施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。施工單位采取的路基施工工藝必須適用于現(xiàn)場環(huán)境，施工中還要加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)與控制，保證路基的施工質(zhì)量。