開挖換填施工技術(shù)在市政道路軟土路基處理中的應(yīng)用研究

徐財(cái)琴

（福州諾成工程項(xiàng)目管理有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

市政道路工程軟土路基的產(chǎn)生，將會(huì)大大降低該道路的使用性能，在車輛荷載的作用下容易出現(xiàn)路基向兩側(cè)變形的情況，甚至出現(xiàn)坍塌或沉降的情況，造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。為了避免此種情況，應(yīng)當(dāng)高度重視并且加強(qiáng)軟土路基處理。當(dāng)前，可用于市政道路軟土路基處理的施工技術(shù)較多，其中開挖換填施工技術(shù)具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

1 市政道路軟土路基闡述

1.1 市政道路軟土路基的特點(diǎn)

市政道路工程中路基干濕狀態(tài)對(duì)路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均有較大的影響。為了能夠提高市政道路工程路基的穩(wěn)固性，應(yīng)保證路基土層的密實(shí)度。因雨水或生活污水的滲透，導(dǎo)致路基長(zhǎng)期處于潮濕的狀態(tài)，形成軟土路基，其具有的基本特點(diǎn)如下：

1.1.1 流變性較強(qiáng)。軟土路基的承受能力較低，在剪應(yīng)力作用下軟土路基會(huì)逐漸出現(xiàn)剪切變形的情況，相應(yīng)的軟土路基的抗剪強(qiáng)度降低。待固結(jié)沉降達(dá)到極限后軟土可能出現(xiàn)再次固結(jié)沉降的顯現(xiàn)。

1.1.2 壓縮性較高，而透水性較差。軟土路基的密實(shí)度較低，其中含有的水分子較多，如若對(duì)其施加外力，軟土路基壓縮程度較大。這就說(shuō)明了軟土路基的壓縮性較大。但因水的自由滲透職能通過(guò)結(jié)合水以外的更小孔隙來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就使得軟土路基的透水性能大大降低。

1.1.3 孔隙較大。因?yàn)檐浲潦怯绅ね亮＝M和粉土粒組構(gòu)成，并含有少量有機(jī)質(zhì)，在不同地質(zhì)環(huán)境作用下會(huì)形成絮狀結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的軟土孔隙比為1～2，這充分說(shuō)明了軟土的孔隙較大。

1.1.4 剪力強(qiáng)度較低。相關(guān)調(diào)查研究顯示軟土天然不排水抗剪強(qiáng)度一般小于20kPa，有效內(nèi)摩擦角20～350o。軟土路基受外部荷載的作用，若其排水固結(jié)，那么軟土路基的抗剪強(qiáng)度將發(fā)生變化，即隨著排水固結(jié)程度的增加，抗剪強(qiáng)度也隨之增加。

1.2 市政道路軟土路基施工的特點(diǎn)

基于對(duì)軟土路基特點(diǎn)的了解可知，若不對(duì)軟土路基進(jìn)行施工處理，那么市政道路的穩(wěn)固性和耐用性將會(huì)大大降低，在車輛荷載作用下容易出現(xiàn)路基向兩側(cè)變形的情況，甚至出現(xiàn)發(fā)生滑坡或者坍塌等現(xiàn)象。為了能夠提高市政道路的安全性、穩(wěn)固性及耐用性，加強(qiáng)軟土路基施工是非常必要的。而總結(jié)以往市政道路軟土路基施工實(shí)際情況及施工經(jīng)驗(yàn)，軟土路基施工具有以下特點(diǎn)，即：

1.2.1 施工復(fù)雜程度較高。對(duì)原有的市政道路進(jìn)行返修處理，切實(shí)有效地解決軟土路基的問(wèn)題，需要進(jìn)行半封閉施工，這是因?yàn)槭姓缆废麓嬖谔烊粴夤艿馈⒆詠?lái)水管道、光纖電纜線等，為了避免破壞管道或者線路，路基施工難度勢(shì)必會(huì)增加。另外，城區(qū)交通流量大，為了避免人們正常出行不受影響，市政道路軟土路基施工范圍狹窄，這也使得路基施工比較復(fù)雜且困難。

1.2.2 需要多方交涉。市政道路軟土路基施工的過(guò)程中可能出現(xiàn)交叉作業(yè)的情況，為了避免給地下管道或者線路帶來(lái)負(fù)面影響，也為了能夠保證市政道路施工能夠順暢地進(jìn)行，需要施工單位與有關(guān)部門進(jìn)行交涉，包括市政養(yǎng)護(hù)部門、電力公司、水利公司等等。

1.2.3 存在諸多負(fù)面影響因素。市政道路軟土路基施工中需要選用可行性的施工技術(shù)，規(guī)劃設(shè)計(jì)施工方案及施工圖，按照相關(guān)規(guī)范要求，規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、合理化地展開工程施工。但在實(shí)際施工的過(guò)程可能出現(xiàn)不良因素，比如施工技術(shù)選用不當(dāng)、施工人員專業(yè)素質(zhì)不高、施工材料質(zhì)量不佳、施工設(shè)備性能不強(qiáng)等等，導(dǎo)致軟土路基施工存在質(zhì)量隱患或者安全隱患，導(dǎo)致軟土路基施工效果不佳，未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 開挖換填施工技術(shù)分析

開挖換填施工技術(shù)主要適用于含水量較大、飽和度較高、孔隙比超過(guò)1.0的土質(zhì)，該土質(zhì)的承載力較低，路面在行車荷載的作用下沉降較大，難以滿足道路使用的要求。具體來(lái)講，開挖換填施工技術(shù)就是將原有路基軟土挖出，將符合標(biāo)準(zhǔn)要求的填筑材料填入，通過(guò)置換原有土質(zhì)，改變路基的承載力，提高路基的穩(wěn)固性?？梢哉f(shuō)，開挖換填施工技術(shù)是從根本上解決了軟土路基性能不強(qiáng)的問(wèn)題，可極大程度地提高路基的承載力，保障市政道路能夠長(zhǎng)期安全、穩(wěn)固的應(yīng)用。總結(jié)以往開挖換填施工技術(shù)應(yīng)用情況，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，主要應(yīng)用于軟土路基施工中，不適宜處理荷載量較小的軟弱地基和換填區(qū)域過(guò)大、換填深度過(guò)深的軟弱地基[1]。

為了能夠使開挖換填施工技術(shù)的作用充分發(fā)揮出來(lái)，提高路基的承載力，在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行路基施工的過(guò)程中需要注意以下兩點(diǎn)：一是做好施工準(zhǔn)備工作。開挖換填施工之前需要詳細(xì)地清理槽面，避免表面有雜物存在。需要對(duì)市政道路軟土路基實(shí)際情況及相關(guān)規(guī)范要求予以明確，選擇適合的換填材料，比如砂石，注意控制好砂石的尺寸大小；選擇適合的機(jī)械設(shè)備，以便整個(gè)施工過(guò)程中施工設(shè)備能夠良好運(yùn)轉(zhuǎn)，有效應(yīng)用。二是合理規(guī)劃設(shè)計(jì)施工工序。施工工序設(shè)計(jì)不合理會(huì)給軟土路基開挖換填施工帶來(lái)一定的負(fù)面影響。為了避免此種情況發(fā)生，需要結(jié)合市政道路工程實(shí)際情況、軟土路基實(shí)際情況及相關(guān)規(guī)范要求，合理地設(shè)計(jì)施工工序，保證后續(xù)開挖換填施工作業(yè)合理且規(guī)范。

3 市政道路軟土路基處理中開挖換填施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工程概況

肖厝南路（翔安大道-洪鐘大道段）道路工程，西起翔安大道，東至洪鐘大道段，道路設(shè)計(jì)長(zhǎng)度約為3032m，標(biāo)準(zhǔn)路幅寬43m，雙向六車道，市政道路的橫斷面布置為43m=[人行道3m+綠化帶1.5m+非機(jī)動(dòng)車道2.5m+綠化帶1.5m+機(jī)動(dòng)車道11m]×2+中央綠化帶4m構(gòu)成的。非機(jī)動(dòng)車道、機(jī)動(dòng)車道路面為瀝青混凝土路面，人行道鋪設(shè)透水磚。建設(shè)內(nèi)容涵蓋道路、交通、橋梁、共同溝及纜線溝、雨水、給水、污水、照明、綠化、地道、有線電視、中水、燃?xì)夤こ?。此次工程建設(shè)的重點(diǎn)是軟土路基處理，著重對(duì)市政道路地質(zhì)條件進(jìn)行勘查，了解到部分路段為淺層軟土，其基本構(gòu)成為表層填土、淤泥層、殘積砂質(zhì)黏性土、巖土層，為典型的軟土路基，需要對(duì)軟土路基予以處理，提高路基的承載力，保障市政道路可長(zhǎng)期安全穩(wěn)固使用。為此，計(jì)劃應(yīng)用開挖換填施工技術(shù)展開本此市政道路軟土路基施工。

3.2 開挖換填施工方案

軟土路基路段采用開挖換填施工技術(shù)，需要構(gòu)建可行性的施工方案。為此，首先應(yīng)對(duì)路面結(jié)構(gòu)予以明確規(guī)定，即4cm厚的AC-13C瀝青混凝土、6cm厚的AC-16C瀝青混凝土、雙向50kN/m玻纖土工格柵+8cm厚的AC-25C瀝青混凝土、20cm厚的5%水泥穩(wěn)定碎石層、20cm厚的3%水泥穩(wěn)定碎石層、20cm厚的級(jí)配碎石層，如圖1所示。在此基礎(chǔ)上按照相關(guān)規(guī)范要求來(lái)設(shè)計(jì)路基換填深度，這需要根據(jù)道路路面標(biāo)高及施工路段路基實(shí)際情況，計(jì)算路基工作區(qū)。在此基礎(chǔ)計(jì)算柔性路面當(dāng)量。依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求確定換填深度[2]。

圖1 路面結(jié)構(gòu)

3.3 試驗(yàn)段驗(yàn)證

3.3.1 準(zhǔn)備工作

首先在施工路段上選擇區(qū)域面積為50m×32m，并按照6m間距來(lái)布控監(jiān)測(cè)點(diǎn)。其次，對(duì)試驗(yàn)段路基進(jìn)行整平處理，在此基礎(chǔ)上利用檢測(cè)儀器來(lái)檢測(cè)軟土路基的平整度、橫坡度及寬度，與標(biāo)準(zhǔn)要求相對(duì)比，以保證準(zhǔn)備施工路段符合標(biāo)準(zhǔn)要求。最后，投入機(jī)械設(shè)備，包括挖掘機(jī)、推土機(jī)、平地機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)等。

3.3.2 換填施工

明確換填深度，利用挖掘機(jī)進(jìn)行軟土路基挖掘，用運(yùn)輸車將挖掘的松軟土清理干凈。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第一層換填，將準(zhǔn)備好的砂石填入路基挖掘區(qū)域內(nèi)，利用壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)處理，保證壓實(shí)密度在95%以上；進(jìn)行第二層換填施工，同樣填入砂石，之后利用壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)，保證壓實(shí)密度在95%以上；進(jìn)行第三次換填施工，同樣填入砂石，之后利用壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行路基檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，確定滿足施工設(shè)計(jì)要求[3]。

3.4 開挖換填施工

按照試驗(yàn)段施工方案，展開市政道路軟土路基砂石換填施工作業(yè)，即：

3.4.1 土方開挖。施工人員需要對(duì)施工設(shè)計(jì)要求予以明確及施工流程予以明確，首先恢復(fù)道路中線，之后對(duì)斷面進(jìn)行測(cè)量，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的道路開挖邊線。在此基礎(chǔ)上利用挖掘機(jī)進(jìn)行土方開挖，將挖掘的軟土直接裝入運(yùn)輸車內(nèi)，運(yùn)輸出施工現(xiàn)場(chǎng)外，如圖2所示。

圖2 土方開挖施工圖

3.4.2 回填材料的準(zhǔn)備。按照相關(guān)規(guī)范要求，為了保證路基承載力滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，采用級(jí)配較好的砂石。

3.4.3 測(cè)量放樣。采用全站儀測(cè)設(shè)道路控制邊線和中線，每隔20m在道路中線上設(shè)置一個(gè)木樁，并在木樁的頂部設(shè)置標(biāo)記，以便在后續(xù)施工中準(zhǔn)確查找道路中線的位置。在此基礎(chǔ)上沿著邊樁線進(jìn)行測(cè)量，之后標(biāo)注標(biāo)高。

3.4.4 填筑砂石。填筑砂石采用分層回填的方式。施工人員一定嚴(yán)格按照施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求來(lái)展開填筑砂石施工，比如注意控制砂石換填速度、控制壓路機(jī)振動(dòng)次數(shù)和壓實(shí)次數(shù)，提高砂石填筑施工質(zhì)量，使之符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4.5 攤鋪和碾壓。在攤鋪施工的過(guò)程中需要施工人員能夠明確攤鋪高度，自路基兩側(cè)開始沿著路基方向進(jìn)行推土作業(yè)，在大致平整的情況下利用平地機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)找平。碾壓施的過(guò)程中施工人員注意從邊緣向中間進(jìn)行碾壓作業(yè)，保證碾壓均勻且無(wú)死角，如圖3所示[4]。

圖3 市政道路碾壓施工

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前市政道路投入運(yùn)營(yíng)后，不僅能夠極大程度地滿足人們的出行需求，還能夠?yàn)榻煌?、快遞等領(lǐng)域發(fā)展創(chuàng)造條件。但在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中，當(dāng)雨水、生活污水滲入路基，產(chǎn)生軟土路基，相應(yīng)的市政道路的使用性能就會(huì)大大降低。經(jīng)本文分析，應(yīng)用開挖換填施工技術(shù)來(lái)處理市政道路軟土路基，可從根本上改變路基的土質(zhì)，提高路基的承載力，保障市政道路更加安全、穩(wěn)固、耐用。