公路路基施工技術(shù)及路基壓實施工研究

歐 強

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

路基建設(shè)是公路工程建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)，對公路的強度和穩(wěn)定性起到至關(guān)重要的作用。管理者和技術(shù)人員在施工中，要綜合考量各項指標(biāo)和各個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題，并提出解決方案，按標(biāo)準(zhǔn)流程和科學(xué)的管理措施進行施工[1]。開工前，相關(guān)人員要全面熟悉施工方案；開工后，要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，不斷優(yōu)化施工技術(shù)和強調(diào)施工質(zhì)量的重要性。此外，還要認(rèn)真踐行規(guī)范化施工，促使整個公路工程建設(shè)工作得以良性循環(huán)。

1 公路道路路基施工技術(shù)與類型

路基土方工程的施工主要包括開挖、運輸、攤鋪、壓實和修復(fù)。有時為了提高挖掘效率，需要松土。路基施工的基本方法可分為以下幾種：

1.1 手工和簡單的機械化施工

手工和簡單的機械化施工勞動強度大，而且主要依靠人的力量用手工工具和簡易機械設(shè)備來工作，工作效率低，進度緩慢，工程質(zhì)量難以保證。

1.2 液壓機械化施工

采用水泵、水槍等液壓機械，噴射強水分散土壤，將其泵送到指定地點進行沉積。水力機械化施工適用于有足夠的電力和水供應(yīng)的工程，可用于挖軟土層和填筑路堤，或進行軟土地基加固鉆孔等，但高等級公路不適合使用。

1.3 爆破施工

這是挖掘巖石切割的基本方法，也可以用來放松凍土(硬土壤)、清除淤泥、提取石頭。定向爆破可直接移動路基開挖進行填方，擠壓膨脹爆破可用于軟土地基處理。

1.4 綜合機械化施工

綜合機械化施工是指使用推土機、鏟運機、平地機、挖掘機、壓路機和松土機等機械，在主機械與輔機械的相互配合下，完成主工序的綜合機械化作業(yè)[2]。綜合機械化施工可以大大降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率和工程質(zhì)量，降低工程造價，保證施工安全，是加快高速公路建設(shè)的重要手段及實現(xiàn)公路建設(shè)現(xiàn)代化的根本途徑。

由于填挖、地形、運輸距離等要求的不同，各種工序所采用的施工方法和施工組織也完全不同?？煞譃橐韵聨追N基本類型：

（1）挖上半截土填下半路堤（半填半挖路基）。

（2）挖出的泥土運輸?shù)絻A倒點，或從平臺挖出的泥土傾倒到挖出的底部。

（3）從坑中挖出的土運至填方填筑路堤。

（4）挖掘側(cè)溝和側(cè)坑（單側(cè)或雙側(cè)）填筑路堤。

在施工過程中，根據(jù)自身特點，可以沿路基的寬度、高度（或深度）按照填方、開挖的順序施工，可以采用不同的施工方案，盡可能滿足以下要求：

（1）有足夠的工作面，以方便布置施工所需的所有人力和機械。

（2）創(chuàng)造良好的施工條件，使手工和生產(chǎn)機具的生產(chǎn)效率得到充分的提升。

（3）每個施工階段都有排水口，有利于提高施工質(zhì)量，保證施工安全。

2 路基施工難點

在公路工程建設(shè)項目中，路基建設(shè)綜合性較強，流程繁雜，對施工人員和技術(shù)人員的綜合能力有很高的要求?？傮w來說，其施工的重點難點包括以下諸方面：

（1）出現(xiàn)地基表面下沉現(xiàn)象。在實際施工中，由于基巖起伏、局部土質(zhì)不均等，會導(dǎo)致路基部分置于堅硬的基巖上，另一部分在硬土層上。如果地下部分有暗溝、洞穴或土壤含水量過大，受壓后都會致使地基出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，導(dǎo)致路面兩端豎向位移，直至縱向裂開[3]。一方面破壞平整度，另一方面使道路的安全和質(zhì)量產(chǎn)生重大隱患，也給養(yǎng)護工作帶來了困難。

（2）道路沙化。在風(fēng)沙較大的荒漠和戈壁地區(qū)，公路常被砂石掩埋，這與人為因素息息相關(guān)。因為施工人員的環(huán)保意識不強，就地取材，造成當(dāng)?shù)氐乇韺颖黄茐?，使有機質(zhì)土大量流失，導(dǎo)致公路沙化嚴(yán)重。

（3）錯臺或開裂現(xiàn)象。由于清表或清淤不徹底、壓實不均等，都會導(dǎo)致路基縱向開裂或錯臺現(xiàn)象，這說明施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)太低，一些數(shù)據(jù)的測量不準(zhǔn)確。此外，路基下沉也是造成開裂的原因之一。

（4）公路邊坡坍塌和路基滑動。假如相關(guān)施工材料有顯著改變，就會使路基下沉不均，甚至?xí)霈F(xiàn)開裂現(xiàn)象。

3 對施工質(zhì)量的監(jiān)控手段

3.1 表層施工工藝

表層施工技術(shù)在路基施工工程中占主導(dǎo)地位，包括墊層、排水等方法。通過所開挖溝槽或盲溝及透水性好的砂礫等材料排除地表水的方法就是“排水法”。開挖的溝槽寬度是50 cm上下，深度在大于50 cm，小于100 cm的范圍內(nèi)。用砂礫回填，可有效地降低地下水位，消除降水對路基的危害。將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟土層挖去，然后分層填入強度較大的砂、碎石、素土、灰土以及其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料，并夯實至要求的密實度，這種方法就是“墊層法”。在施工中，所鋪墊的砂墊層為50～100 cm的厚度，并應(yīng)采用高級配材料。要嚴(yán)格篩選砂石，控制砂石顆粒度。遇到粉質(zhì)土的路基時，要注意選擇壓實工藝，否則影響排水效果。

3.2 保護路基的措施

公路工程的基礎(chǔ)部分少不了路基施工，而其原理就是打破原始地層的生態(tài)平衡，經(jīng)過開挖或填筑而形成一個土工構(gòu)筑物。裸露在外的路基被長年累月的侵蝕，必須對其加強保護。首先，要做好路基坡面加固。為防止路基坡面剝落、溜塌、滑坡，就要采取相應(yīng)的措施。常用方法有種草、鋪草皮、種植灌木等。其次，要盡可能減少路基被沖刷的次數(shù)，延長其使用年限。為防止構(gòu)造物受水流沖刷，人們通常會采取拋石護岸的施工方案，也用過鉛絲籠這種生態(tài)型產(chǎn)品。但這些傳統(tǒng)方法效果并不明顯，隨著各項技術(shù)的不斷發(fā)展和日漸成熟，出現(xiàn)了一批更先進的防護材料。如：土工合成材料工格柵、雙層聚合化纖合成材料護坡模袋、護面板等防護設(shè)備，使水體沖刷、路基沉降這些問題得以解決。

3.3 軟基處理法

由于路基施工項目遍布各地，施工中常會碰到不同種類的地質(zhì)情況。有些地區(qū)的地下水位高，路基長期處于潮濕狀態(tài)，土的穩(wěn)定性較差，從而導(dǎo)致路基軟化，就會形成軟土路基。針對這樣的問題，通?？梢圆扇∪N方法進行處理：其一，利用錘擊將鋼管打入土中，使其側(cè)向擠密成孔，再將管子拔出，對樁孔回填夯實。這種方法就是利用“灰土擠密樁”來完成的。根據(jù)土層自身含水率的大小，可以選擇不同的材料進行填充壓實，效果顯著。其二，為減輕路堤自重，減少沉降及增大安全系數(shù)，可采用輕質(zhì)材料如粉煤灰等修筑路堤，此種路堤就叫做“輕質(zhì)路堤”，可以減小地基的壓縮變形量，改善地基條件。其三，利用土工合成材料如土工布等先行鋪設(shè)，將不同的土質(zhì)結(jié)構(gòu)分開，之后再回填夯實。良好的隔離、防護、防滲效果是土工布的最大特點，可以加固地基，為后續(xù)置換材料進行填筑起到了重要作用[4]。

4 對于壓實的質(zhì)控

4.1 壓實方法

在現(xiàn)場施工中，根據(jù)碾壓范圍的大小，要采取不同的碾壓方式。若在較大半徑值或直線距離的路段，要按先邊緣再中間的碾壓順序；若在較小半徑值的路段，就要按照先內(nèi)后外的順序進行。壓路機相鄰兩次壓實，后輪應(yīng)重疊1/3輪寬，如果是三輪壓路機，后輪則應(yīng)重疊1/2輪寬[5]。來回碾壓多遍后，便可改換震動型壓路機作業(yè)，提高壓實度。其碾壓時的振動頻率要保持一致，也要控制好行進速度，過快會影響壓實最終效果，過慢亦不可取。不同類型的壓路機也有不同的速度要求，光輪型一般控制在2.5 km/h范圍，而震動型則需控制在3～6 km/h之間。

通常，影響壓實最終效果的因素包括土質(zhì)、含水率以及壓實功能等方面。施工時，要提前測試土層含水率。如果含水率能控制在標(biāo)準(zhǔn)值的±5%左右，將是最適合碾壓的濕度。測試后如果土層的含水率很高，就很難達到碾壓的標(biāo)準(zhǔn)，這時候要進行土層的翻曬，等其達到含水率的最佳值時再施工。紅外法、烤爐法以及酒精燃燒法都是監(jiān)測土壤含水率的方法，應(yīng)用很廣。若沒有翻曬的條件，也可用石灰除濕法。同時，施工方在碾壓施工時也要提高效率，盡可能地避免路基被高溫暴曬或雨水澆淋，時刻防范土層的含水率忽高忽低，影響施工作業(yè)。

4.2 正確選用壓實設(shè)備

現(xiàn)場施工時，回填土的厚度不可大于30 cm，在鋪墊時要分層。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，輕型的壓實機作業(yè)后測出的含水率比重型機作業(yè)后測出的數(shù)值大，而前者在同類土質(zhì)上施工后測出的干密度又比后者測出的數(shù)值小，所以作業(yè)時一般選擇重型機。經(jīng)過實踐，重型機對壓實度的提高有顯著作用，而且它對單位面積土體所施加的力較大，降低了土質(zhì)的含水率，提高了土層密度?，F(xiàn)場作業(yè)時，可選用羊角碾進行碾壓夯實。羊角碾碾壓黏性土不僅可以增加其密度，而且對不易破碎的土塊也有壓碎壓實的效果。但對于非黏性土料，其過大的正壓力和側(cè)壓力反而會使土料松動，難以壓實。導(dǎo)致后續(xù)回填時有虛層產(chǎn)生，不利于工作人員進行壓實度的測量。這時，要配合使用另一種設(shè)備，即光輪壓路機進行碾壓，它良好的穩(wěn)定性解決了上述問題。在現(xiàn)場施工過程中，可以交替使用這兩種設(shè)備，以達到最佳碾壓效果。

4.3 路面平整度的質(zhì)量控制

路面平整度質(zhì)量會影響壓實效果。在凹凸坑洼的路面，壓路機較大的沖擊力會對路面路基產(chǎn)生副作用，導(dǎo)致各個部位的壓實功能分配不均；而在平整度較高的路面上，設(shè)備運行流暢，土層受力點均勻，壓實度得到了大幅度提高[6]。所以，前期的施工工藝、攤鋪環(huán)節(jié)等必須嚴(yán)格把控。

4.4 軟土地基表層施工技術(shù)措施

4.4.1 地基的表層排水

軟土地基的缺點是含有的水分大，導(dǎo)致土質(zhì)疏松、塑造能力不強、抗壓能力差。在進行路橋工程建設(shè)時可以根據(jù)軟土地基這個特點進行改進。采取科學(xué)的手段對軟土層的表面以及內(nèi)部進行排水，使軟土地基的水分被大量排出，變得干燥、堅硬。比如，合理挖掘溝槽，在對地基建設(shè)的周邊水分含量分布進行考察分析后，確定溝槽長度和深度。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，軟土地基的含水量與溝槽深度成正比例關(guān)系。也就是說一個地區(qū)如果土壤過軟，可以多設(shè)溝槽，加大溝槽深度，同時使用透水性優(yōu)良的材料，從而提高排水效果。這樣，可以使土壤的硬度變大，適于建造路基，保證路基質(zhì)量以及后續(xù)工程的進行。

4.4.2 地基土質(zhì)成分的替換

軟土地基進行排水后可以使土壤變得干燥、少水，如果在進行這一步驟后還是不能達到路基的建設(shè)要求，可以用一些吸水性較差，硬度較大的材料替換軟土層中的吸水性能好的黏土等，提高路基的穩(wěn)定性。例如添加適量的韌性材料如砂礫石等，砂礫石不易吸水，而且堅硬，可以有效地提高土壤的固結(jié)性。除此之外，還可以利用其他符合地基標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域土壤與軟土區(qū)域進行替換，從而改良地基的土質(zhì)。進行這一步的操作后，軟土地基的組成成分發(fā)生了改變，吸水性變差，穩(wěn)定性提高。

4.4.3 增加地基高度

（1）降低地下水位法。一些地區(qū)地下水資源充足，并且上部分存在著砂礫石構(gòu)成的一層硬質(zhì)砂層，可以通過抽取地下水的方法來降低地下水的水位。這種方法不僅可以促進沉降，同時還能保持土壤的黏性。但是如果抽取不當(dāng)，可能會對這片區(qū)域以及周圍水位造成影響。所以，如果大量抽取地下水以降低地下水位必須對地下水進行控制。

（2）填土加載法。在地基打好后，由于重力因素，路面肯定會出現(xiàn)下沉的現(xiàn)象，這種非人為因素是不可能消除的，但是應(yīng)把下沉量控制在一定的范圍內(nèi)，可以通過在地基的基礎(chǔ)上繼續(xù)填埋適量的土來解決。采用這種方法必須對該地土壤的沉降系數(shù)進行測量，結(jié)合工期并定期監(jiān)測沉降的范圍，合理計算，以達到預(yù)期目的。

5 總結(jié)

綜上所述，公路路基建設(shè)是公路建設(shè)工作中的重中之重，也是保證公路通行后使用安全性的關(guān)鍵。在路基壓實作業(yè)中，質(zhì)控環(huán)節(jié)決定了最終的施工效果和質(zhì)量。所以，科學(xué)、規(guī)范地進行施工作業(yè)，掌握扎實的施工技術(shù)，把控好每一個環(huán)節(jié)，尤其是壓實的質(zhì)量控制，才是公路建設(shè)中應(yīng)該始終遵循的原則。