開(kāi)挖換填片石在道路工程軟基處理中的應(yīng)用

蔡耀東

（廈門(mén)中平公路勘察設(shè)計(jì)院有限公,福建 廈門(mén) 361000）

0 引言

道路工程施工過(guò)程中， 軟土地基基礎(chǔ)含水量高、土壤孔洞縫隙較大、結(jié)構(gòu)壓縮性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低以及基礎(chǔ)滲透能力差等， 進(jìn)而引起路基施工過(guò)程中各種問(wèn)題，如果不能妥善處理，則會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成巨大影響。 開(kāi)挖換填施工技術(shù)通常應(yīng)用在軟土層基礎(chǔ)厚度較小的道路工程， 進(jìn)而全面改善軟土路基施工情況。

1 開(kāi)挖換填技術(shù)概論

1.1 開(kāi)挖換填技術(shù)內(nèi)涵

開(kāi)挖換填技術(shù)主要指的是將道路路基內(nèi)的軟土材料進(jìn)行全面清除， 隨后使用穩(wěn)定性較高的土壤或者沙石進(jìn)行結(jié)構(gòu)壓實(shí)和夯實(shí)處理。 道路工程施工進(jìn)行開(kāi)挖換填時(shí)，基礎(chǔ)深度應(yīng)控制在2 m 內(nèi)。同時(shí)為了保證軟土路基道路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)穩(wěn)定性，需要使用分層填裝、 分層壓實(shí)以及檢測(cè)技術(shù)開(kāi)展道路施工， 最終有效轉(zhuǎn)變道路工程地基承載力特點(diǎn)、抗形變能力以及穩(wěn)定能力，避免無(wú)法壓實(shí)而引起沉降。 道路工程建設(shè)過(guò)程中，軟土地基的淺層處理技術(shù)手段與深層處理技術(shù)手段完全不同。 地基淺層處理范圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)深度不大于5 m，否則需要使用深層處理技術(shù)。 淺層處理模式與深層處理模式相比較， 無(wú)論是技術(shù)操作還是設(shè)備應(yīng)用都簡(jiǎn)單便捷，成為道路路基施工的主要技術(shù)手段。

1.2 片石換填技術(shù)內(nèi)涵

片石換填技術(shù)在道路工程軟土地基中已經(jīng)成熟，可以在消耗少量建筑材料的情況下進(jìn)行大范圍的地基處理。并且該技術(shù)使用過(guò)程中能夠保證道路使用質(zhì)量，完成高效、便捷的淺層軟土地基處理。使用片石換填技術(shù)處理軟基能夠最大程度降低淺層道路區(qū)域的沉降，增強(qiáng)地基實(shí)際承載能力，由于片石換填技術(shù)基礎(chǔ)透水性能較大，能夠在軟土地基結(jié)構(gòu)層中進(jìn)行良好的排水，并且作為道路地基基礎(chǔ)空隙水壓連接通道，進(jìn)一步加固道路墊層以下的軟土層，片石換填中所使用的片石可以在工程環(huán)境下就地取材,經(jīng)濟(jì)便捷。

2 道路工程軟基施工問(wèn)題

2.1 計(jì)算技術(shù)處理不當(dāng)

根據(jù)現(xiàn)階段我國(guó)道路軟基處理現(xiàn)狀進(jìn)行分析，一般情況下，道路工程需要在基礎(chǔ)理論公式條件下構(gòu)建力學(xué)工程，并且在道路結(jié)構(gòu)軟基參數(shù)計(jì)算過(guò)程中，該技術(shù)在應(yīng)用環(huán)節(jié)上，信息數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)以及參數(shù)計(jì)算相對(duì)比較便捷，有利于道路工程更加直觀且清晰地獲得參數(shù)計(jì)算結(jié)果，然而現(xiàn)階段我國(guó)大多數(shù)參數(shù)缺失問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響道路軟基處理效果和質(zhì)量水平。 在普通的道路軟基處理中效果較為可觀,但是在地基地形復(fù)雜區(qū)域,需要借助計(jì)算機(jī)技術(shù)在數(shù)值分析法中應(yīng)用, 便于確定土體邊界條件,綜合考量導(dǎo)致地基變形、沉降條件,獲取精準(zhǔn)可靠的計(jì)算結(jié)果。

2.2 勘探技術(shù)片面

在道路工程軟基處理之前，施工人員需對(duì)地質(zhì)條件和土壤性能進(jìn)行詳細(xì)勘探， 選擇科學(xué)合理的勘探技術(shù)手段， 隨后通過(guò)地質(zhì)探查獲得相關(guān)建筑信息和數(shù)據(jù)， 進(jìn)而為后續(xù)道路軟基處理方案提供可靠的理論根據(jù)， 加上現(xiàn)階段不同建筑工程的自然環(huán)境和地質(zhì)條件之間存在明顯差異， 所以?xún)H依靠傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探技術(shù)局限性較大， 不能更好地滿(mǎn)足道路工程方案設(shè)計(jì)以及施工要求。 通常情況下，則需要通過(guò)靜態(tài)力量觸碰試驗(yàn)技術(shù)、十字板剪切等試驗(yàn)技術(shù)模式獲得更加精準(zhǔn)和全面的數(shù)據(jù)。

3 道路工程軟基施工應(yīng)用策略

3.1 軟土處理

道路工程實(shí)施過(guò)程中，軟基處理方案主要以結(jié)構(gòu)安全、工程穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)水平以及建設(shè)合理性等作為基礎(chǔ)原則，同時(shí)還應(yīng)遵守道路工程處理原則，結(jié)合防治基礎(chǔ)建設(shè)思路， 將動(dòng)態(tài)化的方案設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)道路軟基施工各個(gè)環(huán)節(jié)， 及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化軟基施工處理方案，確保路基管理水平。

3.1.1 軟基工程施工方案

軟基處理實(shí)施過(guò)程中，需要詳細(xì)參考施工標(biāo)準(zhǔn)及道路工程路基方案設(shè)計(jì)文件。 軟基沉降處理之后還需要按照標(biāo)準(zhǔn)需求進(jìn)行參數(shù)控制。

3.1.2 工程穩(wěn)定參數(shù)計(jì)算

在道路工程軟基處理方面上，穩(wěn)定計(jì)算則需要使用科學(xué)、合理的應(yīng)力計(jì)算方式，并且根據(jù)道路工程建設(shè)現(xiàn)狀，充分考慮工程穩(wěn)定系數(shù)的最大范圍。

3.2 換填片石施工技術(shù)

3.2.1 施工原則

使用石材換填技術(shù)時(shí)，需要使用單向中軸飽和強(qiáng)度以及抗壓強(qiáng)度大于30 MPa 的片石材料，所以針對(duì)此種工程實(shí)施方案，膨脹性巖石、易溶性巖石和鹽化巖石無(wú)法使用，需要優(yōu)先選擇花崗巖、閃長(zhǎng)巖、玄武巖等巖漿巖。 道路工程實(shí)施過(guò)程中，由于換填片石材料自身普遍具備基礎(chǔ)壓實(shí)性能較高、透水性能較強(qiáng)以及建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)維度較大等特點(diǎn)， 軟基采用換填片石顆粒直徑不能大于30 cm，同時(shí)，道路工程項(xiàng)目處理大面積軟基地區(qū)時(shí)，首先應(yīng)該針對(duì)部分路線進(jìn)行試驗(yàn)段操作，以明確軟基采用換填片石回填結(jié)構(gòu)厚度、碾壓操作技術(shù)以及后續(xù)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等。 由于軟基邊緣一般使用片石料鋪筑，傳統(tǒng)技術(shù)處理模式無(wú)法確保道路壓實(shí)程度，一定程度上還需對(duì)路基邊部進(jìn)行碼砌。

3.2.2 軟基采用換填片石試驗(yàn)

軟基采用換填片石試驗(yàn)主要指的是施工環(huán)境和場(chǎng)地相同條件下， 針對(duì)所使用填充原材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)填筑和壓實(shí)， 所以在試驗(yàn)階段需要使用大規(guī)模壓實(shí)設(shè)備以及施工儀器， 為此技術(shù)人員需要通過(guò)試驗(yàn)壓實(shí)操作環(huán)節(jié)進(jìn)一步明確軟基采用換填片石試驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到方案設(shè)計(jì)需求， 為大面軟基換填片石施工提供依據(jù)。

3.2.3 施工工序

施工前，對(duì)原地面進(jìn)行場(chǎng)地清理，排除原地面積水，有地下水浸出地段要設(shè)置片石盲溝，把地下水排到路基范圍以外的永久性排水系統(tǒng)中， 完成填前碾壓工作。 地面橫坡大于1∶5 時(shí)，對(duì)原地面進(jìn)行挖臺(tái)階處理，臺(tái)階寬度不小于2 m，臺(tái)階坡面內(nèi)傾4%， 并用小型夯實(shí)機(jī)具壓實(shí), 由最低層臺(tái)階填起,然后逐臺(tái)向上填筑。做好原地面臨時(shí)排水，根據(jù)工地現(xiàn)場(chǎng)情況及設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖縱橫排水溝， 形成排水系統(tǒng)，將水引入附近河渠、低洼處，排水不得影響當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活，應(yīng)保持施工場(chǎng)地干燥，保證工程正常施工。

3.2.4 控制要點(diǎn)

（1）攤鋪。 軟基換填處理施工方法采用挖掘機(jī)挖除設(shè)計(jì)換填厚度的軟土或淤泥，片石擺平放穩(wěn)，分層填筑。 每層壓實(shí)厚度不超過(guò)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。施工所需的片石取自于路基開(kāi)挖的石方， 用汽車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。

換填片石施工按水平分層，先低后高、分層填筑、分層壓實(shí)，填筑層厚一般控制在40~50 cm。 填筑前要?jiǎng)澔腋?、插桿掛線，控制好攤鋪厚度，做好記錄。 石料抗壓強(qiáng)度相差較大時(shí),應(yīng)進(jìn)行分層或分段換填，如不能分層或分段換填，應(yīng)將強(qiáng)度較大的石料鋪于填筑層的下面， 且石塊不得過(guò)分集中或重疊，上面再鋪軟質(zhì)石料，要求表面平整、石塊穩(wěn)固，不得有空洞和石塊松動(dòng)現(xiàn)象。

（2）壓實(shí)。 碾壓設(shè)備采用低頻高幅垂直式振動(dòng)壓路機(jī)，設(shè)備基礎(chǔ)震動(dòng)力量應(yīng)在50 t 以上，為了保證軟基道路施工質(zhì)量， 應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)區(qū)域獲得的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)壓實(shí)， 首先用20 t 的振動(dòng)設(shè)備靜態(tài)壓實(shí)2 遍，再啟動(dòng)振動(dòng)壓實(shí)3 遍，再用50 t 振動(dòng)壓路機(jī)碾壓3 遍，碾壓時(shí)按“先輕后重、先靜后振、先低后高、先慢后快、輪跡重疊”的壓實(shí)原則進(jìn)行碾壓，碾壓過(guò)程中做到無(wú)漏壓、無(wú)死角，確保碾壓均勻一致，碾壓不到位的邊角處，采用小型夯壓機(jī)械按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求夯壓密實(shí)。 采用硬質(zhì)石料填筑的路堤要進(jìn)行邊坡碼砌， 邊坡碼砌的石料強(qiáng)度及幾何尺寸必須符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求， 并且采用不易風(fēng)化的石料，石料形狀均勻規(guī)則、大面平整，最小尺寸不小于30 cm,邊坡碼砌必須與路基填筑同步進(jìn)行。

3.2.5 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

（1）道路路基高度檢測(cè)。 在道路試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行高度檢測(cè)時(shí)，需按照檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，使用水平設(shè)備測(cè)量出原始地面及平整之后的標(biāo)準(zhǔn)高度，通過(guò)計(jì)算，最終得出相關(guān)結(jié)論。

（2）數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)收集過(guò)程中，需由質(zhì)量檢測(cè)部門(mén)、施工技術(shù)部門(mén)以及信息測(cè)量部門(mén)在道路現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，并且詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)。

3.2.6 注意事項(xiàng)

路基處理完畢， 回填施工出現(xiàn)彈軟現(xiàn)象時(shí)，需分析原因，檢查處理深度,如處理深度不夠應(yīng)作挖除處理，并加深處理深度，然后重新分層回填新材料再碾壓合格。 路基回填施工完畢后，壓實(shí)度達(dá)不到要求，其原因是碾壓遍數(shù)不夠，須及時(shí)增加碾壓遍數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

軟土路基是一種常見(jiàn)路基模式，使用開(kāi)挖換填法優(yōu)化道路路基，能夠有效完善道路路基，進(jìn)一步強(qiáng)化路基基礎(chǔ)承載力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 軟土地基的承載力和穩(wěn)定性不足，如果未經(jīng)處理直接建造道路工程，可能在后期使用中出現(xiàn)沉降、裂縫等病害,影響路面行車(chē)安全。