高速公路路基土石方施工技術(shù)分析——以海南省五指山至保亭至海棠灣高速公路工程為例

林雄奇 歐唐軍

（中交四航局第一工程有限公司， 廣東 廣州 510000）

1 工程概況

海南省五指山至保亭至海棠灣高速公路SHTJ4標(biāo)，起于駁白嶺南側(cè)五指山隧道出口，向南經(jīng)金江五隊(duì)、金泓石場、峰盛石場，在金江一區(qū)上跨國道G361后設(shè)保亭互通連接保亭縣城和響水鎮(zhèn)，終于北毛梅大橋橋頭，全長8.44 公里。

主線采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度100公里/小時，路基寬26.0米，線路主要含路基、橋涵。保亭互通連接線保亭段（BXK0+000～BXK4+596.002）,全長4.596 公里,采用一級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度80公里/小時，路基寬度25.5米，響水段連接線（BXK4+596.002～BXK4+608.557）,全長5.013公里，采用二級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度60公里/小時，路基寬度12米。主線路基以整體式路基為主，局部段落采用分離式路基。

2 路基土石方施工技術(shù)中施工工藝及方案

2.1 路基土石方總體施工計(jì)劃

SHTJ4標(biāo)路基挖方約188萬方，填方約85萬方，路基一隊(duì)作業(yè)區(qū)域內(nèi)K42+950～K43+500段為1#預(yù)制場建設(shè)范圍，路基二隊(duì)作業(yè)區(qū)域內(nèi)K46+150～K46+532段為2#預(yù)制場建設(shè)范圍，根據(jù)橋梁架設(shè)工期要求，應(yīng)優(yōu)先安排此兩段路基施工。

2.2 施工工藝及施工方法

路堤填筑按三階段、四區(qū)段、八流程施工，填筑前進(jìn)行測試夯實(shí)以獲得合適的性能參數(shù)，以指導(dǎo)項(xiàng)目的建設(shè)。。路基附屬加固工程根據(jù)土方填筑進(jìn)度及時安排施工，隨路基填筑逐段推進(jìn)[1]。

2.3 早期施工準(zhǔn)備

首先準(zhǔn)確測量建筑放樣，修復(fù)中心線并釋放邊界線；做好地質(zhì)環(huán)境調(diào)查和土壤試驗(yàn)。做好路基工程防排水管道對策；組織機(jī)構(gòu)人員和機(jī)械設(shè)備上場；明確施工順序和土方回填調(diào)配方案。其次，在施工開始之前，要對工程圖所示或工程師所提供的路基工程范圍內(nèi)的各種障礙物進(jìn)行清理并拆除和設(shè)備現(xiàn)場檢查。并將結(jié)果通知工程師以供審核。在驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案和路基工程施工放樣的準(zhǔn)確性后，根據(jù)施工技術(shù)和設(shè)計(jì)方案，根據(jù)特定的路面標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場的土壤狀況進(jìn)行了現(xiàn)場清理。最后，分批次進(jìn)行填筑施工。場地清理包括清除路基工程范圍內(nèi)的樹莖，草坪和其他綠色植物根莖，清除路基工程填充基質(zhì)范圍內(nèi)的30 cm厚的基礎(chǔ)土壤和不適用土壤，直到路基土壤滿足要求為止。對于不滿足路基工程填料要求的沙土，將樁清理并運(yùn)至特定的棄渣場[2-3]。

路基填筑前，復(fù)查導(dǎo)線和水準(zhǔn)點(diǎn)?；謴?fù)路基中線并加密中樁，測標(biāo)高，放出坡腳樁，樁上注明樁號，標(biāo)上填筑高度。

2.4 路基填方施工

2.4.1 一般路基施工

在進(jìn)行填筑路基工程之前，了解設(shè)計(jì)計(jì)劃文件和標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，檢查設(shè)計(jì)圖，對開挖區(qū)域和開挖現(xiàn)場的填土材料進(jìn)行巖土工程測試，為路基工程選擇合適的填土材料，并確定用于夯實(shí)操作規(guī)范的填充材料。分別對不同的填料進(jìn)行超重壓實(shí)試驗(yàn)，獲得各種填料的最大干密度和最佳含水量，弄清填料的壓實(shí)操作規(guī)范，并報(bào)告給工程師進(jìn)行審查。根據(jù)“三個環(huán)節(jié)，四個部分，八個步驟”進(jìn)行路基工程填充。 “三個環(huán)節(jié)”是預(yù)備環(huán)節(jié)，項(xiàng)目建設(shè)環(huán)節(jié)，維修檢查環(huán)節(jié)。 “四路段”是將工作面劃分為傾卸區(qū)，攤鋪區(qū)，軋制區(qū)和檢查區(qū)。制作網(wǎng)格以確保邊界清晰，易于操縱鋪路的厚度，平整度，含水量，軋制范圍和軋制進(jìn)度，以避免壓力泄漏。 “八步”是指填充材料的選擇，基材溶液，攤鋪和找平，水分含量的控制，振動碾壓，檢查和批準(zhǔn)，路基工程成型，邊坡保護(hù)和維修。特殊路段的施工應(yīng)確保路段通暢，施工質(zhì)量符合要求和規(guī)定。首先要進(jìn)行基地清理，然后根據(jù)需要填充填材料，然后進(jìn)行碾壓。挖掘機(jī)用于填充物料，矯直機(jī)被矯平，超重型壓路機(jī)用于軋制。機(jī)械設(shè)備無法解決的邊緣，隧道側(cè)面和平臺需要要人力夯實(shí)，相互配合，共同鋪設(shè)中小型壓實(shí)機(jī)械設(shè)備。

路基開工前選擇本合同段最具代表性的路段進(jìn)行路基試驗(yàn)段施工，所用的原材料必須根據(jù)可用性，便捷，快速的運(yùn)輸和豐富的來源標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇；規(guī)格型號，抗壓強(qiáng)度和攤鋪厚度必須符合要求；實(shí)驗(yàn)道路中常用的原材料和機(jī)器與整個項(xiàng)目建設(shè)中需要選擇的原材料和機(jī)器相同。根據(jù)實(shí)驗(yàn)道路，有許多困難的問題要處理。弄清施工工藝；選擇搗固機(jī)械設(shè)備的類型；弄清工程機(jī)械設(shè)備和人員的最佳組成；確定搗固機(jī)械的驅(qū)動速度和滾動進(jìn)度；弄清松動系數(shù)；制定質(zhì)量控制方法。通過試驗(yàn)確定本路段路基填筑的最佳含水量、適宜的松鋪厚度和相應(yīng)的碾壓遍數(shù)、最佳的機(jī)械配套和施工組織[4-5]。

2.4.2 路堤填土施工

路堤采用薄層輪加法進(jìn)行填筑，按縱向分段、水平分層的的方式進(jìn)行。路基填土用自卸車運(yùn)至施工現(xiàn)場后，在每段填土施工中按照橫斷面全寬分成水平層次，逐層向上填筑，每層松鋪厚度30cm，推土機(jī)先行初平，再以平地機(jī)精平，用壓路機(jī)分層壓實(shí)到設(shè)計(jì)所要求的壓實(shí)度[6]。

路基壓實(shí)機(jī)械采用18t以上帶振動的重型壓路機(jī)。路基碾壓時，先壓邊緣，后壓中間。路基碾壓第一遍靜壓，在整個填土攤鋪范圍內(nèi)均勻預(yù)壓，然后由弱振至強(qiáng)振碾壓。碾壓開始慢速進(jìn)行，隨著土層的逐步密實(shí)，速度逐步提高。碾壓時，橫向接頭軌跡重疊約40～50cm，前后相鄰兩區(qū)段縱向重疊以1～1.5m。路基碾壓在壓實(shí)土層接近最佳含水量時進(jìn)行；碾壓應(yīng)做到無漏壓、無死角和確保碾壓均勻。在靠近挖方棄余地段，對于填方路基段采用放緩邊坡坡率、修筑反壓護(hù)道等方式，以消化多余土石方。在借方地段，為了盡量減少設(shè)置取土場，減少對環(huán)境的破壞，采用在挖方地段內(nèi)擴(kuò)超挖、放緩邊坡坡率方式取土，以解決借土問題。當(dāng)路基放坡受限時，通過設(shè)置護(hù)腳、路肩墻、路堤擋土墻等支擋結(jié)構(gòu)收縮邊坡。填方路堤基底視地形、土質(zhì)、地下水位、填方邊坡高度等不同進(jìn)行相應(yīng)處理。一般路段清除表土厚度按0.3m計(jì)；在清理場地后，應(yīng)進(jìn)行填前夯實(shí)，設(shè)計(jì)按0.2m厚度計(jì)列壓實(shí)下沉所增加的土方量。水田、堰塘地段，應(yīng)視具體情況采用排水清淤或晾曬壓實(shí)。若水塘還保留一部分，則應(yīng)按浸水路堤的要求修筑[7]。

2.4.3 填石路堤施工

因?yàn)轫?xiàng)目所處區(qū)域內(nèi)采石場極度匱乏，碎石供應(yīng)量嚴(yán)重不足。經(jīng)外業(yè)調(diào)查和地質(zhì)勘查，K45處深挖方路段下伏基巖以燕山期花崗巖為主，經(jīng)審查論證，同意該處作為石料自采及加工點(diǎn)。K45自采石場最大開挖深度60m，平均回填深度20m。設(shè)計(jì)開挖石方162萬m3，主線路基回填方量51.8萬m3，邊坡修整回填方量56.9萬m3。

該石場回填方量大、工期緊張，且石場爆破開挖母材剩余充足。故決定采用填石路堤填筑工藝。

選定K45+020-K45+120段100m進(jìn)行填石路堤試驗(yàn)段施工， 試驗(yàn)路的目的是為了更好地獲取工程施工工作經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)夯實(shí)機(jī)械的條件和工程施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的允許條件，對工程施工機(jī)械設(shè)備的組成進(jìn)行測試，在壓實(shí)厚度，松散度下進(jìn)行試驗(yàn)。確定鋪裝系數(shù)，以澄清松散的鋪裝厚度，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中指定壓延過程的密實(shí)度等主要參數(shù)。

石方填充區(qū)填充后需要碾壓6次，然后將20×20鋼板放在沉降觀察墊上，并由測量人員和質(zhì)量人員精確檢查沉降。然后，進(jìn)行一次強(qiáng)烈振動時，都要對壓實(shí)的基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的沉降觀察。軋制過程中，振動滾子從兩側(cè)移動到中間（平行線段），每個輪跡重疊輪寬的1/3，軋制速度控制在2∽4k高清m / h，并且振動振幅為1.7mm。壓實(shí)度測試的關(guān)鍵是地基沉降的觀測方法，夯實(shí)邊坡的測試應(yīng)按水平進(jìn)行。重復(fù)振動輥在現(xiàn)場的負(fù)壓，經(jīng)過六次強(qiáng)振動后，評估每個橫截面的3個沉降觀測值的平均斜率，壓實(shí)的平均斜率是6 mm。在第七次強(qiáng)振動夯實(shí)之后，評估并壓實(shí)每個橫截面的3個沉降觀測值。平均斜率為3毫米；在第八次振動夯實(shí)之后，評估每個橫截面的3個沉降觀測結(jié)果，夯實(shí)的平均斜率是1.5 mm，先前夯實(shí)的斜率≤2 mm。

2）松鋪系數(shù)測定

按10m一個斷面布設(shè)15個松鋪系數(shù)觀測點(diǎn)。用水準(zhǔn)儀測量下承層高程H、填料松鋪高程H1和碾壓成型高程H2，計(jì)算松鋪系數(shù)δ=（H1-H）/（H2-H）。

3）試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)段路基填筑理論松鋪厚度50cm，經(jīng)推土機(jī)平整后實(shí)際厚度為47～53cm，所用填料粒徑均在5～25cm之間。經(jīng)過試驗(yàn)，填石松鋪50cm，采用LSS218A振動壓路機(jī)（自重18T、激振力340KN），進(jìn)行碾壓的最佳施工工藝如下：

a、采用LSS218A振動壓路機(jī)以3km/h 的速度靜壓一遍。

b、采用LSS218A振動壓路機(jī)以2km/h 的速度強(qiáng)振6遍后,壓實(shí)層頂面穩(wěn)定、無輪跡、沉降量為≤2mm。

c、采用LSS218A振動壓路機(jī)以3km/h 的速度勻速碾壓第8遍收光，表面平整、密實(shí)。

d、最佳松鋪系數(shù)為1.20。

e、現(xiàn)場做孔隙率試驗(yàn)平均結(jié)果：18.0≤22。

對于砂礫石的填充，應(yīng)注意，當(dāng)砂礫石在填充物中的組成等于或大于70%時，應(yīng)根據(jù)堆石壩基礎(chǔ)的施工進(jìn)行施工。用于堆石壩基礎(chǔ)的砂礫應(yīng)為不易風(fēng)化的中硬巖石，嚴(yán)禁使用輝綠巖，碳質(zhì)巖，煤巷和其他具有嚴(yán)重風(fēng)化層的填充路基工程。在工程施工中，不應(yīng)采用傾倒和填土的方法，以避免礦渣和巖石的分離，而應(yīng)在不同的水平上進(jìn)行填土。分層填充時，疏松鋪路的厚度應(yīng)為500mm或由實(shí)驗(yàn)確定。填充材料應(yīng)確保礦渣和石料充分混合，并且填充材料的比例要好。如果不符合要求，則應(yīng)使用人力或機(jī)械設(shè)備進(jìn)行攪拌。堆石壩基礎(chǔ)的沙礫墻頂部不應(yīng)有明顯的孔隙和裂紋。在填充其他填充材料之前，堆石壩基礎(chǔ)的最后一層的鋪裝厚度不應(yīng)超過400mm，并且連接層的沙子和礫石材料的粒度應(yīng)小于150mm。小于0.05mm的粗材料含量應(yīng)不小于30%。為了更好地確保邊坡防護(hù)搗固與大壩基礎(chǔ)的整個橫截面一致，有必要嚴(yán)格遵守邊坡防護(hù)規(guī)范和工程施工邊坡。在路基工程各層的填筑和夯實(shí)結(jié)束時，應(yīng)準(zhǔn)確測量釋放框架線，以操縱巖石填筑的頂層，以確保邊坡防護(hù)場的邊坡率。在路基工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中，必須確保線外的原始地形不被破壞，保持原始的植物群落，并確保土壤結(jié)構(gòu)不動搖。防水排水管道應(yīng)成為路基工程建設(shè)中的第一條管道。當(dāng)?shù)叵滤桓邥r，應(yīng)采用排水溝或其他合理的對策進(jìn)行排水。

3 總結(jié)

通常，在高速公路路基工程的土石方工程中必須注意許多內(nèi)容。首先解決路基工程的原始地面，并且必須根據(jù)不同的自然地面環(huán)境（例如傾斜度，水坑等）采取有效措施。下一步是確保填料的粒徑和致密性其壓實(shí)度符合工程施工規(guī)范，必須對每個工程施工環(huán)節(jié)進(jìn)行測試。因此，必須獲得公路路基工程的土石工程填料的施工質(zhì)量。確保。對于填石路基項(xiàng)目，由于填充材料的特性，它比傳統(tǒng)的回填土路基項(xiàng)目更具優(yōu)勢。在設(shè)計(jì)方案的抗壓強(qiáng)度和使用壽命方面，它比我國的回填土路基項(xiàng)目更具現(xiàn)代感。路面質(zhì)量規(guī)定。