土工格柵復(fù)合碎石墊層在高速公路軟基處理中的應(yīng)用

趙英濤

（邢臺(tái)路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 邢臺(tái) 054001）

1 工程概況

某高速公路工程項(xiàng)目的全長(zhǎng)22.459km，起訖樁號(hào)為K58+331—K80+890。該項(xiàng)目中包含了一段長(zhǎng)度為628m（起訖樁號(hào)為K62+285—K62+913）的軟土路基，其上層結(jié)構(gòu)為褐紅色亞黏土（具有可塑性），實(shí)際厚度2～12m；下層結(jié)構(gòu)是軟塑狀含有機(jī)質(zhì)黏土，表現(xiàn)為深灰色，厚度為0～11m。經(jīng)研究后決定以水泥攪拌樁方式對(duì)軟基深層實(shí)施加固處理，同時(shí)需要在樁頂位置鋪筑碎石墊層以及布設(shè)土工格柵，由此就會(huì)形成土工格柵復(fù)合碎石墊層。此項(xiàng)目中確定的碎石墊層厚50cm，采用的是分層施工方式，碎石粒徑控制為20～50mm，保證含泥量不超過(guò)5%。此外，土工格柵的單向、雙向抗拉強(qiáng)度均不低于100kN/m。

2 土工格柵復(fù)合碎石墊層加固基本原理

碎石墊層在碎石嵌擠摩擦后會(huì)形成較大的強(qiáng)度，通過(guò)土工格柵進(jìn)行加筋補(bǔ)強(qiáng)，能夠進(jìn)一步強(qiáng)化墊層聯(lián)鎖和咬合摩擦力。與此同時(shí)，碎石墊層中鋪設(shè)土工格柵可以形成復(fù)合加固帶，增加土工格柵復(fù)合碎石墊層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。此外，土工格柵復(fù)合碎石結(jié)構(gòu)的透水性能較好，可使軟土路基中的水經(jīng)由碎石墊層孔隙有效排出，提升軟土路基固結(jié)效果。

3 土工格柵復(fù)合碎石墊層施工技術(shù)

該項(xiàng)目中軟基處理采用的土工格柵復(fù)合碎石墊層施工技術(shù)流程見圖1。

圖1 土工格柵復(fù)合碎石墊層施工技術(shù)流程

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）機(jī)械準(zhǔn)備。結(jié)合項(xiàng)目施工具體要求確定機(jī)械類型、數(shù)量與組合模式，同時(shí)認(rèn)真、全面檢查設(shè)備參數(shù)與性能，以確保各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備能夠有效使用。

（2）人員準(zhǔn)備?，F(xiàn)場(chǎng)施工需要合理配備技術(shù)人員、測(cè)量人員、安全人員以及試驗(yàn)人員等，同時(shí)做好施工技術(shù)交底工作。

（3）搭建施工便道。通常選擇原有道路，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行修整。若不具備修整條件，則必須重新搭建臨時(shí)施工便道，但是必須綜合分析周邊建筑物、高壓線以及電纜線等情況。

（4）原料檢測(cè)。此項(xiàng)目中采用的碎石粒徑、針片狀顆粒含量以及含泥量等都必須實(shí)施嚴(yán)格檢測(cè)，以確保其符合施工規(guī)定基本要求[1]。此外，需要按照要求對(duì)土工格柵具有的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，以確保符合施工規(guī)定基本要求。

（5）下承層準(zhǔn)備。此高速公路工程項(xiàng)目路基下承層為水泥攪拌樁，攤鋪施工前必須對(duì)水泥攪拌樁進(jìn)行全面檢測(cè)，從而為碎石墊層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)創(chuàng)造有利條件。

3.2 測(cè)量放樣

選擇鋼輪式壓路機(jī)（重量級(jí)別≥12t）提前對(duì)下承層的表面實(shí)施碾壓處理，同時(shí)碾壓遍數(shù)≥2遍，使下承層的平整度指標(biāo)達(dá)到施工規(guī)定基本要求，同時(shí)下承層表面無(wú)松散土。然后組織測(cè)量技術(shù)人員實(shí)施測(cè)量放樣，精準(zhǔn)恢復(fù)道路中線，設(shè)置中樁與邊樁，以撒白灰線的方式確定道路寬度。

3.3 第一層碎石墊層攤鋪

此項(xiàng)目中碎石墊層攤鋪采用的是分層施工方式，主要包含了2層，第一層攤鋪選擇的是下承層表面，緊接著就要實(shí)施土工格柵鋪設(shè)，進(jìn)行上層碎石墊層的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。在攤鋪碎石墊層之前必須嚴(yán)格檢驗(yàn)各項(xiàng)原材料的性能及質(zhì)量，其中碎石粒徑范圍應(yīng)保證處于20～50mm，且針片狀顆粒含量≤15%，確定的攤鋪施工厚度為25cm[2]。具體施工中選擇自卸汽車進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，同時(shí)配置2臺(tái)推土機(jī)進(jìn)行輔助施工，攤鋪?lái)樞蚴菑膬蓚?cè)至路中心。選擇推土機(jī)實(shí)施碎石墊層的粗平處理，提升表面平整度，使路拱的橫坡度符合施工要求。此高速公路工程中碎石墊層的松鋪系數(shù)確定為1.13，同時(shí)厚度不低于28cm。選擇靜力碾壓方式進(jìn)行碎石墊層碾壓，共配置2臺(tái)壓路機(jī)協(xié)同作業(yè)。在具體碾壓階段需要根據(jù)試驗(yàn)確定的碾壓遍數(shù)、重疊寬度以及行駛速度進(jìn)行，碾壓基本原則是“由邊至中、由慢到快”。

3.4 土工格柵鋪設(shè)

保證首層碎石墊層質(zhì)量合格后，才能開始土工格柵鋪設(shè)。而在具體施工階段以人工方式把格柵拉緊，同時(shí)與道路方向相垂直進(jìn)行鋪設(shè)，以U形釘固定處理，呈現(xiàn)梅花形布設(shè)，確定的間隔距離是1.0m[3]。搭接寬度應(yīng)≥30cm，而接頭需要錯(cuò)開至少2m。

3.5 第二層碎石墊層攤鋪

考慮到土工格柵長(zhǎng)期暴曬后會(huì)影響其性能，所以需要立即實(shí)施碎石墊層攤鋪。當(dāng)土工格柵鋪設(shè)且檢查合格后，應(yīng)立即開始第二層碎石墊層攤鋪，而且施工時(shí)間不超過(guò)48h。通常選擇土工格柵和碎石墊層攤鋪同步作業(yè)模式，首先土工格柵鋪設(shè)30～50m，并按照規(guī)定要求檢驗(yàn)確保其合格后，緊接著實(shí)施碎石墊層攤鋪。選擇在路基兩側(cè)卸料，確保土工格柵達(dá)到張緊狀態(tài)，同時(shí)碎石料應(yīng)分類堆放，其高度必須不超過(guò)1m，防止路基局部段發(fā)生沉陷問(wèn)題。

3.6 土工格柵包邊

在第二層碎石墊層碾壓結(jié)束之后，需根據(jù)規(guī)定要求檢測(cè)其寬度、厚度以及密實(shí)度等指標(biāo)。同時(shí)安排專業(yè)人員負(fù)責(zé)土工格柵質(zhì)量檢查，并實(shí)施包邊處理，采用U形釘以梅花形固定處理，確定的間隔距離是1.0m，以免土工格柵的兩側(cè)出現(xiàn)風(fēng)化現(xiàn)象。

4 施工要點(diǎn)及質(zhì)量控制

4.1 基礎(chǔ)工程

對(duì)開挖線進(jìn)行確定，同時(shí)要對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)注。開挖施工過(guò)程中，要對(duì)槽底的平面尺寸進(jìn)行有效管理和控制，與基礎(chǔ)外緣相比，通常會(huì)多出300mm。在整個(gè)開挖施工中，一般在縱向高度方面，其高度差相對(duì)比較大，需要沿著縱向基槽底的方向，合理設(shè)置階梯，繼續(xù)進(jìn)行開挖處理。

4.2 土工格柵鋪設(shè)

對(duì)填料以及加筋材料等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確檢查，保證現(xiàn)有諸多材料無(wú)論是在質(zhì)量或者在性能方面都可以滿足目前在項(xiàng)目建設(shè)時(shí)的一系列要求。確定檢查內(nèi)容，其中包括孔隙的尺寸、延伸率以及耐久性等，科學(xué)鋪設(shè)土工格柵，以搭接的方式進(jìn)行有效操作，對(duì)土工格柵的整個(gè)搭接寬度進(jìn)行有效控制，將其控制在0.25cm左右即可。有效管理和控制土工格柵下料過(guò)程，通常要保證下料的長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)長(zhǎng)度多300～500mm。在鋪設(shè)施工時(shí)，土工格柵以及坡面相互之間應(yīng)當(dāng)盡量保持垂直狀態(tài)，在平整壓實(shí)的填料基礎(chǔ)上進(jìn)行有針對(duì)性的敷設(shè)處理。在整個(gè)敷設(shè)施工過(guò)程中，要禁止出現(xiàn)彎折或重疊的情況。上一層鋪設(shè)完成之后，要進(jìn)行土工格柵尾部的綁扎等，促使其具有非常良好的固定效果，能夠盡量避免下一段填料在敷設(shè)或者碾壓施工時(shí)對(duì)格柵造成不良影響。

4.3 攤鋪及碾壓

結(jié)合目前填料處理的一系列要求，選擇符合要求的填石采集廠。對(duì)填料最佳含水量以及最大干密度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行確定。結(jié)合各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，對(duì)后續(xù)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定，將填料直接裝入到網(wǎng)眼袋中。在填料內(nèi)部散入草籽，將裝有填料的網(wǎng)眼袋碼砌在對(duì)應(yīng)的坡面位置中，卸料中對(duì)機(jī)具以及坡面相互之間距離進(jìn)行有效控制。禁止設(shè)備或者人員在填料中隨意走動(dòng)，否則會(huì)導(dǎo)致下層格柵受到嚴(yán)重?cái)_動(dòng)影響。

在填料攤鋪施工處理時(shí)，要保證一定平整性和均勻性，同時(shí)需要合理設(shè)置橫坡坡度。以機(jī)械設(shè)備推進(jìn)攤鋪施工，保證機(jī)械的整個(gè)行駛方向與坡面平行，如果機(jī)械和坡面距離不超過(guò)1.5m，那么可以人工方式進(jìn)行攤鋪施工處理。

完成填料攤鋪施工處理之后，對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓施工，遵循先輕壓后重壓原則。有針對(duì)性地進(jìn)行碾壓施工處理，如果碾壓機(jī)械以及坡面相互之間距離不足1m，那么要用小型機(jī)械設(shè)備來(lái)進(jìn)行持續(xù)性碾壓。對(duì)坡面進(jìn)行輕壓之后，對(duì)路線中間位置進(jìn)行碾壓處理。在整個(gè)碾壓施工過(guò)程中，應(yīng)避免對(duì)坡面造成影響。

4.4 質(zhì)量控制

4.4.1 土工格柵鋪設(shè)施工質(zhì)量控制

對(duì)土工格柵進(jìn)行鋪設(shè)施工之前，需要做好下承層的平整工作。將碎石作為主要填料，對(duì)碎石的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，保證下層具有一定的平滑性。格柵與下承層之間建立密切的聯(lián)系，一旦遇到特殊情況時(shí)，在土工格柵以及碎石之間可以鋪設(shè)厚度為5cm的中粗砂保護(hù)層，以盡可能避免土工格柵受到嚴(yán)重的損壞。土工材料在經(jīng)過(guò)合成處理之后，禁止長(zhǎng)時(shí)間放置，同時(shí)還要對(duì)其展開填筑施工處理。在碾壓施工過(guò)程中，要保證碾壓設(shè)備能夠以低速前進(jìn)，禁止使用高頻振動(dòng)的方式，否則會(huì)影響填料碾壓效果，同時(shí)還有可能導(dǎo)致土工格柵受到嚴(yán)重的破壞。

4.4.2 軟土路基施工質(zhì)量控制

為了最大限度保證軟土路基處理效果，在土工格柵鋪設(shè)施工完成之后，要對(duì)其施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收。在檢查中，對(duì)于橫向的搭接寬度而言，允許的偏差值控制在+5.2cm，通常會(huì)抽查2%?？v向的搭接寬度允許偏差不超過(guò)15cm，抽查2%。在平整度方面，則要滿足目前在設(shè)計(jì)施工中的要求，一般每200m需要抽查4處。對(duì)于搭接縫錯(cuò)開距離，要保證可以達(dá)到目前設(shè)計(jì)施工要求，抽查2%。

如果土工格柵以及填料之間有砂礫墊層，那么盡可能選擇粒徑在20～50mm的砂礫材料。對(duì)沒(méi)有經(jīng)過(guò)風(fēng)化的干凈砂礫石含泥量進(jìn)行檢查，保證含泥量控制在10%以下。施工中，要根據(jù)實(shí)際情況，禁止各種不同類型的機(jī)械設(shè)備直接在土工格柵上停留或者行走，避免對(duì)土工格柵造成嚴(yán)重的破壞。

4.4.3 路堤加固加筋抗拉強(qiáng)度質(zhì)量控制

在公路施工中，還需要針對(duì)路堤加固中的加筋抗拉強(qiáng)度進(jìn)行有效控制。路基施工中，對(duì)其中涉及到土工格柵碎石樁進(jìn)行施工處理時(shí)，必須保證土工格柵每延米抗拉強(qiáng)度達(dá)到120kN以上。施工過(guò)程中，一旦涉及土工格柵的碎石樁施工，在施工前要嚴(yán)格按照規(guī)范的要求，對(duì)其進(jìn)行成樁試驗(yàn)，對(duì)成孔的時(shí)間、深度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行確定。

5 軟土路基處治效果檢測(cè)

5.1 沉降板設(shè)置

結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況采用適宜的沉降觀測(cè)設(shè)備，有效觀測(cè)與精準(zhǔn)判斷軟基處治質(zhì)量。此項(xiàng)目中確定的沉降設(shè)備為沉降觀測(cè)板（其規(guī)格為50cm×50cm，厚度是1cm），從路基中線與邊線位置布設(shè)，確定的間隔距離是50m[4]。此外，施工過(guò)程中必須重視沉降板的保護(hù)，以免出現(xiàn)碰撞破壞。

5.2 沉降觀測(cè)

此項(xiàng)目中沉降觀測(cè)選擇的是精密水準(zhǔn)儀設(shè)備，嚴(yán)格貫徹二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)定要求，做好施工過(guò)程觀測(cè)與預(yù)壓期觀測(cè)并記錄。

（1）施工階段沉降觀測(cè)。待一層填筑施工完成后要進(jìn)行1次觀測(cè)，軟基沉降速度不超過(guò)10mm/d[5]。

（2）預(yù)壓期觀測(cè)。為了能夠有效檢測(cè)軟土路基處治效果，需要進(jìn)行預(yù)壓堆載，保證持續(xù)時(shí)間是6個(gè)月，具體觀測(cè)結(jié)果見表1。

表1 斷面沉降觀測(cè)結(jié)果

根據(jù)表1可知，后期軟土路基沉降整體上趨于穩(wěn)定，表明軟土路基處治達(dá)到了預(yù)期效果。

6 結(jié)語(yǔ)

本文選取高速公路工程為研究對(duì)象，簡(jiǎn)要分析了土工格柵復(fù)合碎石墊層的基本原理，然后綜合分析了土工格柵復(fù)合碎石墊層在軟基處理中的應(yīng)用，同時(shí)進(jìn)行了軟基處治效果檢測(cè)。實(shí)踐表明，通過(guò)采用土工格柵復(fù)合碎石墊層進(jìn)行軟基處理，有效提升了高速公路路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與承載力，確保了高速公路工程施工質(zhì)量，也為后續(xù)類似項(xiàng)目中土工格柵復(fù)合碎石墊層的應(yīng)用提供了參考。