低填淺挖路基施工技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用研究

周峰

（貴州省交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽 550000）

1 工程概況

某公路工程合同段起、迄樁號為K92+140—K103+040，按二級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，設(shè)計時速為60km，路基設(shè)計寬度為10m，橫斷面布置情況為（2×3.5+2×0.75+2×0.75）m，路拱橫坡型式為單直線型，行車道與硬路肩處的路拱橫坡相同，均為2%，土路肩的路拱橫坡為4%。該合同段全段基本均為低填淺挖路基，主要技術(shù)參數(shù)見表1。該合同段各段路基施工均實現(xiàn)機械化，開工前做好以下機械設(shè)備配置：1 臺PC-240型挖掘機，1 臺ZL50D 型裝載機，1 臺VZ18T 型壓路機，3 臺20t 自卸汽車，此外還需配備足夠數(shù)量的水準(zhǔn)儀與全站儀。

表1 低填淺挖路基主要技術(shù)參數(shù)

2 低填施工

施工作業(yè)前，先以業(yè)主上報設(shè)計圖紙及路線上的所有導(dǎo)線控制點為依據(jù)，認(rèn)真完成復(fù)測；根據(jù)設(shè)計圖紙?zhí)岢龅囊?，先開挖路床下部厚度為100cm 左右的土層，然后將其碾壓至密實狀態(tài)，使壓實度達(dá)到94%以上；具體的施工順序為：先采用碎石按照20cm 的厚度回填墊層，再按照50cm 的厚度回填片石，最后按照30cm 的厚度回填砂礫。

2.1 碎石墊層回填

碎石墊層回填施工需按照以下工藝流程進行：碎石質(zhì)量檢查驗收—分層回填碎石—逐層碾壓或夯實—碎石層找平—質(zhì)量檢查與驗收。

碎石墊層的鋪設(shè)必須分層進行，并逐層做好碾壓或夯實，借助人工將其攤平。鋪設(shè)前先設(shè)置好標(biāo)高樁，借此對各層鋪設(shè)厚度進行嚴(yán)格有效的控制。在鋪設(shè)碎石的過程中，一般按照100mm 分成兩層，同時應(yīng)隨時結(jié)合設(shè)計要求的標(biāo)高做好找平工作。

在墊層施工中，無論是攤鋪厚度還是碾壓遍數(shù)，都需要充分考慮現(xiàn)場的實際情況，通過必要的試驗來確定。一般碾壓借助18t 壓路機連續(xù)靜壓，壓實遍數(shù)需達(dá)到5 遍以上，相鄰的輪跡要有50mm 以上的搭接。對于邊緣與轉(zhuǎn)角部位，需使用打夯機人工將墊層夯壓密實。

在墊層施工中，要做好分層找平和逐層壓密，分層檢驗碎石墊層壓實系數(shù)，經(jīng)確認(rèn)壓實數(shù)可以滿足設(shè)計要求后，才能開始上一層的施工。

將最后一層碎石碾壓完畢后，需在其表面采用拉線的方法進行找平，直到標(biāo)高與規(guī)范要求完全相符。

2.2 片石回填

片石回填施工需按照以下工藝流程進行：片石質(zhì)量檢查驗收—分層回填片石—逐層碾壓或夯實—片石層找平—質(zhì)量檢查與驗收。

片石材料強度應(yīng)達(dá)到15MPa 以上，其最大粒徑不能超出回填層厚度的2/3，超徑片石應(yīng)在破碎后使用。

片石回填同樣需要采用分層的方法進行，分層厚度不能超過20cm。在逐層回填過程中，應(yīng)做好片石運輸路線規(guī)劃，安排專人指揮，卸料按照先低后高和從兩側(cè)到中間的順序進行。卸料完成后盡快利用大型推土機將其推平，局部不平整的位置采用人工找平。

在填筑片石的過程中，先對大塊石料進行鋪填，將石料的大面朝下，放置平穩(wěn)后用較小的石料找平。對于石料之間存在的空隙，可使用砂礫石與石屑將其填滿。

為達(dá)到理想的壓實效果，片石回填完畢后借助18t 壓路機進行靜壓。橫向接頭處需按照0.4～0.5m的寬度實施重疊壓實，同時前后兩個碾壓區(qū)段也要有1.0～1.5m 寬的重疊。碾壓遍數(shù)通常情況下不可少于10 遍。完成碾壓后，確認(rèn)壓實度是否達(dá)到不低于95%的要求。

2.3 砂礫回填

砂礫回填施工需按照以下工藝流程進行：砂礫質(zhì)量檢查驗收—分層回填砂礫—逐層碾壓或夯實—砂礫層找平—質(zhì)量檢查與驗收。

砂礫填筑施工需在水平方向上分層進行，在填筑過程中需在路基整個橫斷面上進行分層，并逐層不斷向上回填。填筑用的所有砂礫均在河道中開采，經(jīng)嚴(yán)格的檢驗確認(rèn)達(dá)到要求后即可在回填施工中使用。砂礫由自卸車進行運輸，運輸?shù)綀龊罄醚b載機及時攤鋪，每個填筑層的松鋪厚度按照不超過20cm 控制。在對填料進行攤鋪和整平施工時，需設(shè)置一定的橫坡，以促進排水。每填筑完一層，都要用裝載機做好整平與整形，然后再用壓路機開始碾壓。完成碾壓，并檢查確認(rèn)壓實度滿足要求后，對上一層進行填筑，將路堤填筑到路床的頂面后，壓實厚度應(yīng)達(dá)到8cm以上。

為達(dá)到理想的壓實效果，片石回填完畢后借助18t 壓路機進行靜壓。橫向接頭處需按照0.4～0.5m的寬度實施重疊壓實，同時前后兩個碾壓區(qū)段也要有1.0～1.5m 寬的重疊，碾壓遍數(shù)通常情況下不可少于10 遍。完成碾壓后，確認(rèn)壓實度是否達(dá)到不低于95%的要求。

3 淺挖施工

路基淺挖施工按照從上到下的順序分層進行，注意不可欠挖或超挖。

開挖前，根據(jù)預(yù)先放出的中線及路基的標(biāo)高與橫斷面，將開挖邊線準(zhǔn)確放出，同時做好臨時排水設(shè)施的設(shè)置。在整個施工過程中，要將臨時排水設(shè)施和永久排水設(shè)施充分結(jié)合到一起。

路基開挖施工必須逐層實施，土方開挖采用挖掘機和自卸車配合完成。開挖產(chǎn)生的所有棄方都應(yīng)及時運輸?shù)街付ㄎ恢枚逊?，不可在現(xiàn)場長時間大量堆放，以免影響后續(xù)施工的正常進行。

當(dāng)需要在居民區(qū)周圍進行開挖施工時，要采取必要的措施保障既有建筑及現(xiàn)場作業(yè)人員的安全，必要時還應(yīng)為附近居民修筑臨時通道，以減輕施工可能對居民正常生活造成的影響。

在開挖施工中，應(yīng)認(rèn)真做好邊坡修整，防止邊坡不順。當(dāng)開挖發(fā)現(xiàn)土層性質(zhì)產(chǎn)生明顯變化時，應(yīng)立即對開挖邊坡進行修改，實施前要得到監(jiān)理人員的批準(zhǔn)。

挖方標(biāo)高嚴(yán)格按照設(shè)計要求控制，防止超挖。采用重型擊實試驗的方法，檢驗開挖形成的土方路塹30cm 范圍內(nèi)的實際壓實度，要求壓實度達(dá)到95%及以上。當(dāng)檢驗發(fā)現(xiàn)壓實度不滿足要求時，應(yīng)立即翻松碾壓，直到壓實度符合要求。如果挖方路床的下部存在不良土質(zhì)，則要按照土質(zhì)的要求將其全部挖除，使用質(zhì)量良好的填料進行回填，也可采用其他措施及時處理。

路基填料強度及壓實度要求見表2。路基施工完成后，需按照表3的要求進行質(zhì)量檢查。

表2 路基填料強度及壓實度要求

表3 路基質(zhì)量檢查項目、頻次及允許偏差范圍

4 土工布施工

天然地基自身承載力會對路基彎沉造成很大影響，可根據(jù)天然地基自身彈性模量對路基承載力進行預(yù)測，確保完成后的路基達(dá)到要求。對于低填淺挖路基，相比之下更容易產(chǎn)生病害，加之不良?xì)夂驐l件的影響，導(dǎo)致病害十分顯著。目前，低填淺挖路基常用的處理方法包括以下幾種：翻挖碾壓、挖除換填、設(shè)置碎石盲溝。路基處理的主要目的在于保證填料質(zhì)量，提高地基整體承載力，避免地下水上升到路床范圍內(nèi)。然而，根據(jù)實踐結(jié)果可知，以上處理方法很難使路基含水率保持穩(wěn)定，難以從根本上遏制外界水進入。

為徹底切斷外界水，建議采用鋪設(shè)防滲復(fù)合土工布的方法。在施工過程中，為確保土工布的作用得以充分發(fā)揮，避免施工中或路基運營過程中受到荷載的作用而破損，建議采用復(fù)合式結(jié)構(gòu)，即兩布一膜。其中，土工布的主要作用在于保護膜，膜的作用在于隔水。鋪設(shè)防滲土工布能防止水向路基方向不斷遷移，當(dāng)設(shè)置在路床的底部與側(cè)面時，可對路床范圍內(nèi)的土體提供一個包裹結(jié)構(gòu)，確保土體始終處在干燥環(huán)境中。

在實際工程中，隔水層需要承受以下兩方面荷載的持續(xù)影響：其一，將土工布鋪設(shè)到位后，填料填筑和碾壓施加的荷載導(dǎo)致隔水層受到擠壓作用和拉伸作用。針對這種情況，要求土工布有良好的抗拉性能及頂破強度。其二，路基施工結(jié)束正式投入運營后，土工布還要承受車輛荷載作用，對土工布耐久性提出了很高的要求。特別是在凍融環(huán)境下，無論是防凍還是滲透系數(shù)都有可能產(chǎn)生變化。

根據(jù)公路的實際荷載情況，土工布技術(shù)參數(shù)應(yīng)達(dá)到以下要求：單層布質(zhì)量不能低于150g/m；中間防滲膜厚度不能小于0.3mm；防滲膜總厚度不能小于2.4mm；極限抗拉強度不能低于17kN/m；極限伸張率不能低于30%；頂破強度不能低于3.0kN；撕裂強度不能低于0.42kN；垂直方向滲透系數(shù)應(yīng)小于1.0×10cm/s；幅寬偏差不能超過±1%；有良好的防凍性能及抵抗紫外線照射的能力。

復(fù)合土工布處理方案和傳統(tǒng)處理方案的經(jīng)濟對比情況為：

翻挖碾壓：當(dāng)工程數(shù)量為1300m時，單價為14.05元/m，總費用為1300m×14.05 元/m=18265 元；

換填砂礫與盲溝相結(jié)合：當(dāng)工程數(shù)量為1300m和200m 時，單價分別為143.6 元/m和864.5 元/m，總費用 為1300m× 143.6 元/m+ 200m × 864.5 元/m=359580 元；

復(fù)合土工布，即隔斷層與回填相結(jié)合：當(dāng)工程數(shù)量 為2700m和1300m時，單價分別為38 元/m和14.05 元/m，總費用為：2700m×38 元/m+1300m×14.05 元/m=120865 元。

土工布的鋪設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按照布—膜—布的順序進行。在鋪設(shè)過程中，如果土工布的寬度較小，需分層多次才可以滿足路基寬度的要求，要按照20cm 以上的寬度進行搭接。在土工布兩側(cè)，按照設(shè)計要求預(yù)留一定寬度，為之后路基側(cè)面包裹創(chuàng)造良好條件，具體的預(yù)留寬度不能小于低填淺挖段的處理厚度。對復(fù)合土工布進行焊接的過程中，以雙焊縫形式為宜，相鄰兩條焊縫之間要有一定空腔，按照一定間隔距離封閉焊縫，預(yù)留空腔的主要作用在于為后續(xù)對焊縫質(zhì)量進行檢查提供便利條件。

5 結(jié)語

綜上所述，低填淺挖路基是公路工程中最常見的路基類型之一。雖然施工方法比較簡單，但對施工技術(shù)提出了很高的要求，而且需要采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施加以處理，以保證路基質(zhì)量，為后續(xù)運營創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。