路基換填技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用

趙亞玲

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

在當(dāng)前的公路工程建設(shè)中，常遇到軟土路基問(wèn)題，針對(duì)軟土路基，目前可采用很多方法進(jìn)行處理，如復(fù)合地基法與排水固結(jié)法，但這些方法存在造價(jià)較高（復(fù)合地基法）和工期較長(zhǎng)（排水固結(jié)法）的問(wèn)題，而路基換填不僅施工簡(jiǎn)單，且造價(jià)低、工期短，是一種值得大范圍推廣應(yīng)用的軟土路基處理方法。

1 施工準(zhǔn)備

在路基換填施工開始前，應(yīng)先做好以下各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

（1）明確施工規(guī)范與設(shè)計(jì)意圖，并進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地形地貌進(jìn)行詳細(xì)勘察，然后集合圖紙及現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果針對(duì)換填施工進(jìn)行專門的施工組織設(shè)計(jì)。

（2）組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行圖紙會(huì)審，以明確開挖深度及范圍，然后報(bào)監(jiān)理工程師復(fù)核，同時(shí)對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

（3）按施工要求進(jìn)行施工便道的修建，此時(shí)應(yīng)充分利用現(xiàn)場(chǎng)既有道路，并做好和周圍居民之間的協(xié)調(diào)工作，確保施工所需機(jī)械車輛能夠順利通過(guò)；對(duì)于施工區(qū)布置，需按照專業(yè)和靈活等基本原則進(jìn)行。

（4）聯(lián)系施工材料供貨商，為材料的進(jìn)場(chǎng)與存儲(chǔ)運(yùn)輸做好準(zhǔn)備工作，如果將級(jí)配砂礫作為換填材料，則其級(jí)配應(yīng)滿足表1的要求。而在換填基礎(chǔ)上進(jìn)行擠淤時(shí)，所用片石的粒徑應(yīng)達(dá)到30cm以上，且抗壓強(qiáng)度不能低于30MPa[1]。

表1 換填用砂礫級(jí)配要求

（5）按照具體的施工要求做好人員配備，單個(gè)工作面施工所需機(jī)械設(shè)備包括：挖掘機(jī)，常用型號(hào)為HB205-1和CAT320D，數(shù)量為1臺(tái)；自卸汽車，常用型號(hào)為東風(fēng)，數(shù)量為4～6臺(tái)；推土機(jī)，常用型號(hào)為山推SD13PLUS，數(shù)量為1臺(tái)；裝載機(jī)，常用型號(hào)為柳工CLG888III，數(shù)量為1臺(tái)；平地機(jī)，常用型號(hào)為山工SEM919，數(shù)量為1臺(tái)；打夯機(jī)，60kg，數(shù)量為2臺(tái)；穩(wěn)定土拌和機(jī)，常用型號(hào)為WB400，數(shù)量為1臺(tái)。

（6）結(jié)合實(shí)際的進(jìn)度情況加強(qiáng)人員及機(jī)械設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)組織，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各坐標(biāo)及高程的控制點(diǎn)形成測(cè)量控制網(wǎng)，并對(duì)所有控制點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)。

（7）根據(jù)所用換填方式與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，編制完善的方案及工期計(jì)劃，同時(shí)針對(duì)降雨制訂專門的方案。

2 換填施工

2.1 施工工藝流程

路基換填施工應(yīng)嚴(yán)格按照以下工藝流程進(jìn)行：施工準(zhǔn)備→應(yīng)急預(yù)案編制→測(cè)量放樣（觸探試驗(yàn)）→監(jiān)理復(fù)核→清表處理→監(jiān)理復(fù)核→清淤處理→業(yè)主與監(jiān)理復(fù)核→開挖至計(jì)算面→換填（部分換填、換填+擠淤、清除換填、整體換填）→回填、整平與碾壓→質(zhì)量檢測(cè)（壓實(shí)度與高程檢測(cè)）→業(yè)主與監(jiān)理復(fù)核→換填至設(shè)計(jì)要求的高程。

2.2 測(cè)量放樣

開工前對(duì)施工控制點(diǎn)具體坐標(biāo)和高程進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)核，并創(chuàng)建測(cè)量控制網(wǎng)，每個(gè)施工控制點(diǎn)都需安排專人進(jìn)行定期復(fù)核，確保施工時(shí)測(cè)量結(jié)果達(dá)到準(zhǔn)確無(wú)誤。另外，還需根據(jù)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)觸探試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確測(cè)放清淤的具體范圍，以免產(chǎn)生超欠挖。

2.3 清表處理

將放出的清淤范圍內(nèi)存在的所有雜物均清理干凈，并修筑臨時(shí)排水設(shè)施，確保將場(chǎng)地范圍內(nèi)存在的積水排除干凈，在必要的情況下可進(jìn)行抽水或采用井點(diǎn)降水的方法進(jìn)行排水。清淤工作面不可太大，分多次完成一個(gè)路段的清淤，施工中要做好裝卸車輛的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)即挖即運(yùn)，換填材料的運(yùn)輸車輛不可在清表結(jié)束后的路基表面反復(fù)行走[2]。

2.4 清淤處理

（1）清淤開始前對(duì)清淤工作面進(jìn)行排水，以免施工受到積水的影響，具體可在換填區(qū)域內(nèi)沿縱向開挖臨時(shí)排水溝，注意溝底應(yīng)比清淤深度略大，以便積水順利排出。

（2）清淤采用挖掘機(jī)和人工進(jìn)行，根據(jù)所用換填方法的要求實(shí)施分段清淤，同時(shí)做好驗(yàn)收工作[3]。

（3）清淤需按照由近及遠(yuǎn)和由上至下的順序進(jìn)行，將表層植被清除干凈后對(duì)下層淤泥進(jìn)行清理，一般每段長(zhǎng)度應(yīng)控制在30m以內(nèi)。

（4）清淤工作應(yīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，在現(xiàn)場(chǎng)做好機(jī)械設(shè)備調(diào)度，以實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)。

（5）清淤結(jié)束后保留現(xiàn)場(chǎng)的影像資料，并上報(bào)至相關(guān)單位進(jìn)行驗(yàn)收，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可開始下一道工序。當(dāng)采用清除填筑的方法進(jìn)行處理時(shí)，在清淤結(jié)束后即可根據(jù)填筑要求展開施工；而當(dāng)采用整體換填方法進(jìn)行施工時(shí)，需在驗(yàn)收結(jié)束并確認(rèn)合格后再開始后續(xù)工序。

2.5 拋石擠淤

換填與拋石擠淤相結(jié)合的處理形式，施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）根據(jù)施工及設(shè)計(jì)承載力確定適宜的拋填石料。

（2）對(duì)軟弱土層進(jìn)行開挖時(shí)，具體的開挖深度需根據(jù)路堤荷載確定，通常不超過(guò)3m。在開挖到設(shè)計(jì)要求的深度后，通過(guò)拋填石料進(jìn)行擠淤，其深度一般為2～3m，應(yīng)滿足為上層材料提供承載等基本要求[4]。

（3）石料的拋填需借助機(jī)械設(shè)備完成，從待處理路堤的中心開始，按三角形不斷向前拋填，直到路堤全寬。

（4）拋石結(jié)束后，由相關(guān)單位進(jìn)行檢查驗(yàn)收，通過(guò)后開始后續(xù)工序的施工。

2.6 墊層處理

主要針對(duì)部分換填及換填和拋石擠淤相結(jié)合的處理形式，施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）采用部分換填的方法進(jìn)行施工時(shí)，如果殘留的土層實(shí)際承載力較低，則需在填筑前對(duì)其晾曬，然后使用片石或砂礫預(yù)先填筑一層墊層，而如果殘留的土層有良好承載力，則可直接使用換填材料實(shí)施填筑[5]。

（2）在墊層填筑結(jié)束后，做好高層測(cè)量，并對(duì)相關(guān)資料進(jìn)行記錄與整理，由相關(guān)部門檢驗(yàn)通過(guò)后開始后續(xù)施工。

2.7 回填和碾壓處理

（1）回填和碾壓開始前，先通過(guò)試驗(yàn)段的施工確定適宜的施工參數(shù)，包括機(jī)具及其組合形式、松鋪厚度、碾壓方式和碾壓遍數(shù)，為正式施工提供參考指導(dǎo)。換填時(shí)使用的材料應(yīng)滿足規(guī)范與圖紙的要求，在換填時(shí)還要對(duì)分層厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制，填筑與壓實(shí)均需分層進(jìn)行。

（2）自卸車的卸料需采用網(wǎng)格法實(shí)施，實(shí)際的回填寬度要比待處理路堤的設(shè)計(jì)寬度大2～3m，并按照從低處到高處的順序在全寬范圍內(nèi)分層填筑。

（3）每完成一層回填，都要用平地機(jī)進(jìn)行整平，并由人工進(jìn)行找平。

（4）采用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓時(shí)，需按照從兩邊到中間的順序進(jìn)行，且應(yīng)遵循先慢后快、先弱振后強(qiáng)振等原則，以保證碾壓充分到位，避免漏壓。

（5）對(duì)于邊界處壓路機(jī)無(wú)法到達(dá)的部位，應(yīng)采用小型強(qiáng)夯機(jī)將其夯實(shí)。

（6）通過(guò)碾壓使現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有顯著的標(biāo)高差異，且表面保持穩(wěn)定，沒(méi)有下沉。

2.8 質(zhì)量檢測(cè)

換填施工結(jié)束后，按照表2的要求進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

表2 路基換填施工質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

2.9 施工要點(diǎn)

（1）如果地表分布軟弱土，但厚度不超過(guò)3m，同時(shí)下臥層為基巖，則應(yīng)清除表層軟弱土，直到基巖層，然后采用路堤的形式以基巖為基礎(chǔ)進(jìn)行填筑，并沿橫向適當(dāng)擴(kuò)展，其寬度應(yīng)達(dá)到50cm以上，使路基保持穩(wěn)定。

（2）當(dāng)路堤高度在16m以內(nèi)，且換填深度小于3m時(shí)，應(yīng)使用附近的棄方石渣及碎石或碎石土進(jìn)行換填；當(dāng)換填深度超過(guò)3m時(shí)，宜先用礫石和片石填筑墊層，然后用素填土或強(qiáng)風(fēng)化巖土進(jìn)行換填，其中，墊層的厚度按2m控制。當(dāng)路堤高度超過(guò)16m，但換填深度小于3m時(shí)，先用礫石在底部填筑層厚為50～100cm的墊層，再用素填土或強(qiáng)風(fēng)化巖土進(jìn)行換填；當(dāng)換填深度超過(guò)3m時(shí)，應(yīng)按照從下到上的順序用砂礫進(jìn)行換填。當(dāng)換填部分的地下水位相對(duì)較高時(shí)，需加強(qiáng)排水，用石料鋪底填筑到常水位上部50cm。

（3）當(dāng)路堤高度達(dá)到16m以上，但軟土層厚在6m以內(nèi)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行部分換填，具體的換填深度根據(jù)荷載大小確定，一般為2～3m，下部軟土可不做處理，具體的換填厚度以達(dá)到沉降要求和保證穩(wěn)定性為基準(zhǔn)確定。在部分開挖換填過(guò)程中，應(yīng)對(duì)底層軟土實(shí)際承載強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)測(cè)，在上層填筑開始前通過(guò)晾曬和鋪設(shè)片石來(lái)保證底層土體的承載力符合要求。

（4）如果地面分布有水塘或厚度小于6m的軟土層，同時(shí)路堤高度小于8m或超過(guò)16m，則應(yīng)在換填的基礎(chǔ)上進(jìn)行擠淤，具體的清除深度以路堤荷載為依據(jù)確定。采用該方法時(shí)，允許有軟弱下臥層存在，但不能影響工后沉降及路堤整體穩(wěn)定性。

（5）對(duì)一般路堤進(jìn)行換填時(shí)，應(yīng)超出坡腳線外至少1倍換填深度。

（6）換填設(shè)計(jì)的深度通常是指平均軟土深度，在實(shí)際施工中，要結(jié)合地形對(duì)軟土進(jìn)行清理，換填數(shù)量根據(jù)實(shí)際產(chǎn)生的數(shù)量確定。另外，在縱向要設(shè)立過(guò)渡段與其他采用不同方式處理的段落相接，對(duì)過(guò)渡段進(jìn)行換填，需在采用其他處理方式的段落完成后進(jìn)行。

（7）換填時(shí)做好分層壓實(shí)，期間對(duì)分層厚度與壓實(shí)度進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（8）如果換填區(qū)域的地下水位相對(duì)較高，則要做好施工組織安排，盡可能在旱季完成換填，同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的排水施工，以免換填時(shí)換填材料被水浸泡。

3 施工質(zhì)量控制

3.1 施工機(jī)械

（1）對(duì)于清淤機(jī)械，濕地推土機(jī)械接地壓力不能超過(guò)0.029MPa，如果清淤范圍面積較小或不適合采用推土機(jī)，則應(yīng)使用反鏟式挖掘機(jī)施工。

（2）對(duì)于壓實(shí)機(jī)械，在回填和碾壓第一層時(shí)，建議使用小型氣夯機(jī)，并進(jìn)行靜壓；然后再適當(dāng)振壓，振壓的頻率、幅度分別按照25～35Hz和1.6～2.0mm控制。

（3）在整個(gè)施工過(guò)程中做好機(jī)械養(yǎng)護(hù)與檢修，以免發(fā)生故障對(duì)正常施工使用造成影響。

3.2 施工參數(shù)

（1）清淤范圍通常按軟土層邊坡外部預(yù)留寬度達(dá)到30cm以上控制，推擠距離按3m控制。在機(jī)械從一個(gè)斷面經(jīng)過(guò)后，方可在此半幅路開展后續(xù)施工；全部清淤過(guò)程中，對(duì)首層和軟土相接觸的填料進(jìn)行回填施工時(shí)，應(yīng)使用有良好滲水性且顆粒均勻的換填材料，具體的換填厚度以軟土層實(shí)際承載力及現(xiàn)場(chǎng)擁有的機(jī)械設(shè)備為依據(jù)確定，一般為30～40cm。

（2）采用機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)施工時(shí)，應(yīng)做好試驗(yàn)施工，用于確定填筑過(guò)程中的松鋪厚度，此過(guò)程中應(yīng)選取多個(gè)厚度，通過(guò)對(duì)滿足壓實(shí)度要求時(shí)的具體壓實(shí)遍數(shù)的記錄確定單位壓實(shí)遍數(shù)，再對(duì)多個(gè)單位壓實(shí)遍數(shù)進(jìn)行對(duì)比得出最佳松鋪厚度。

3.3 路基外形控制

路基外形檢測(cè)按照表3要求進(jìn)行。

表3 路基外形檢測(cè)要求

3.4 換填材料

（1）換填材料要有良好透水性，在施工中應(yīng)盡可能利用開挖段落產(chǎn)生的石料，以減少棄方數(shù)量。

（2）對(duì)底部排水狀況較差的路基進(jìn)行換填時(shí)，需換填到常水位上部50cm，換填材料以砂礫或石料為宜，具體的換填厚度與施工時(shí)段落地下水位有關(guān)。

（3）當(dāng)路基排水狀況良好，路段地下水位相對(duì)較深時(shí)，可直接使用滿足要求的土或風(fēng)化巖土實(shí)施換填；如果路段沿線范圍內(nèi)存在泥質(zhì)粉砂巖，由于其質(zhì)地較軟、有很大的孔隙率，且遇水后極易軟化，所以不可在施工中使用。

（4）將砂礫作為換填材料時(shí)，需達(dá)到下列要求：潔凈、滲透系數(shù)不低于0.005cm/s、含泥量不超過(guò)5%、細(xì)度模數(shù)不低于2.7；將碎石作為換填材料時(shí)，以級(jí)配碎石為宜，其粒徑不得超出5cm。

（5）在換填時(shí)使用的石料及石渣，其粒徑不能超過(guò)50cm，且粒徑超過(guò)15cm的顆粒，其含量不能超過(guò)40%，黏粒含量不得超過(guò)12%，同時(shí)強(qiáng)度要達(dá)到30MPa以上。

（6）如果基底存在的積水難以完全排出，同時(shí)軟土層實(shí)際含水量很高，則第一次回填時(shí)使用的填料應(yīng)有良好穩(wěn)定性與滲透性，如砂礫與碎石。將路堤填筑好后，填高應(yīng)比積水略高50cm。此外，將底基層施工完畢后，可先行開放一段時(shí)間的交通，在檢查確認(rèn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，對(duì)基層及面層進(jìn)行施工。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，如何減少資源消耗和環(huán)境污染是當(dāng)前工程建設(shè)的關(guān)鍵。實(shí)踐表明，路基換填技術(shù)與復(fù)合地基等其他技術(shù)相比，具有成本低和工期短等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用在不同地形地勢(shì)條件下的軟土路基區(qū)域，可推動(dòng)軟土路基處理技術(shù)的不斷發(fā)展，為我國(guó)公路工程建設(shè)及發(fā)展提供可靠的技術(shù)支持。