高速公路工程中路面路基質(zhì)量控制研究

翟 瑛

（中鐵十四局海外公司,山東 濟(jì)南 250000）

0 引言

高速公路工程的施工難點主要在路面和路基施工階段，質(zhì)量要求有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，這與排水、防護(hù)等施工密切相關(guān)[1]。此外，由于地質(zhì)、地貌等自然因素影響，施工過程中的任何粗心大意都會造成不可估量的后果。

哈肇高速公路沿線平原和微丘、耕地、草原、林地、城鎮(zhèn)與鄉(xiāng)村交相出現(xiàn)，復(fù)雜的建設(shè)環(huán)境給高速公路工程的質(zhì)量控制帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，所以施工方面應(yīng)在理論上提出更加適合現(xiàn)在工程狀況的適用措施，并把這些措施應(yīng)用到實踐中。

1 工程概況

哈爾濱至肇源高速公路工程的路線全長119.778 9 km，短鏈377.457 m，建設(shè)里程116.904 km。根據(jù)公路里程、工程量、工程造價均衡劃分的原則，兼顧行政區(qū)劃、平縱線形和構(gòu)造物的影響，主體工程劃分為17個標(biāo)段：12個路基、路面工程施工標(biāo)段，5個橋涵工程施工標(biāo)段。以下主要對路面路基工程進(jìn)行研究。

2 路面質(zhì)量控制措施

2.1 路面平整度控制

對于路面平整度，要加強(qiáng)施工中對材料、施工工藝、質(zhì)量、安全等要素的控制，以優(yōu)質(zhì)高效地完成施工任務(wù)。

2.1.1 瀝青混合料攤鋪

為了提高整體平整度和減少混合料的離析，攤鋪機(jī)在運作中應(yīng)緩慢、均勻、連續(xù)地進(jìn)行，攤鋪速度最好控制在2～6 m/min的范圍，改性瀝青混合料及瀝青瑪蹄脂碎石混合料宜放慢至1～3 m/min[2]。

該工程的瀝青混凝土路面面層為厚10 cm，可以分為高填鋪筑、碾壓成型兩層施工。瀝青混凝土路面面層采用小嶺鎮(zhèn)恒昌采石場的碎石，基層、路基及橋涵工程所需石料由玉泉鎮(zhèn)誠信石場供應(yīng)。

2.1.2 瀝青混合料運輸

（1）在拌和機(jī)向運料車上放料時，盡量縮小料倉下落的距離，每卸一斗混合料移動一下汽車的位置，這樣可以減少粗細(xì)集料的離析現(xiàn)象。

（2）當(dāng)運輸時間在30 min以上、氣溫低于10 ℃的時候，運料車應(yīng)該用篷布包裹。

（3）在連續(xù)攤鋪過程中，運料車應(yīng)停在攤鋪機(jī)前10～30 cm左右，不應(yīng)撞到攤鋪機(jī)。卸料過程中運料車應(yīng)不工作，只靠攤鋪推動運作。

（4）與規(guī)定鋪筑溫度相比較低或被雨淋濕的混合料，混合料被分離或形成堅硬的塊狀物，或在卸載材料時無法壓碎或留在車輛上的塊狀物，都應(yīng)廢棄。

（5）如果白天運輸?shù)牟牧喜荒苓M(jìn)行完整的攤鋪和壓實，或攤鋪現(xiàn)場沒有足夠的照明設(shè)施，混合料就不得運到現(xiàn)場。

2.1.3 瀝青混合料壓實

（1）路面檢查要在混合料完成攤鋪和刮平后立即進(jìn)行，并對不規(guī)則處及時進(jìn)行人工調(diào)整，再均勻充分地壓實。

（2）壓實應(yīng)按照實驗段確定的壓實設(shè)備組合以及程序進(jìn)行。

（3）壓實一共有初壓、復(fù)壓和終壓三個階段。

（4）初壓與振動碾壓都必須低速度進(jìn)行，避免熱料產(chǎn)生推移或發(fā)裂。

（5）碾壓中壓路機(jī)不可以在中途制動、轉(zhuǎn)向或停留。

（6）在溫度高于70 ℃的已經(jīng)壓過的混合料上，壓路機(jī)不得停留，同時避免油料、潤滑油、汽油或其他有機(jī)雜質(zhì)，在壓路機(jī)操作過程或停放時發(fā)生灑落[3]。

（7）在攤鋪和壓實過程中，需要配備專門人員來進(jìn)行質(zhì)量檢查控制和缺陷修復(fù)。及時檢查壓實度，如果壓實度不足，則應(yīng)在規(guī)定溫度范圍內(nèi)及時補(bǔ)充壓力。

2.2 基層強(qiáng)度控制

高速公路建設(shè)過程中如果基層強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，就會出現(xiàn)開裂、沉降、磨損，使路面的使用壽命降低。為應(yīng)對這種問題的發(fā)生，該項目從壓實度與具體路面施工進(jìn)行質(zhì)量控制。

2.2.1 壓實度

該項目的瀝青混凝土壓實度的標(biāo)準(zhǔn)密度是馬歇爾實驗密度。試驗段密度是標(biāo)準(zhǔn)密度時，瀝青混凝土均應(yīng)達(dá)到99%的壓實度。

2.2.2 瀝青路面施工

在鋪筑瀝青混合料之前，應(yīng)該檢查基層或下臥瀝青層，如果質(zhì)量不符合要求，不得施工。鋪筑瀝青混合料時，應(yīng)使用履帶式攤鋪機(jī)。攤鋪機(jī)的鋪筑寬度一般要求一臺機(jī)械最多不超過7.5 m，在施工時一般采用兩臺或更多臺數(shù)的攤鋪機(jī)，運作時前后錯開10～20 m，一階一階地同步進(jìn)行，應(yīng)有30～60 mm左右寬度的搭接距離，并且應(yīng)該躲開車道上面的輪跡帶，在上、下層的搭接位置，錯開200 mm或者更大距離。

在鋪設(shè)下層瀝青混凝土之前，需要在透層油上基層施工完成且表面稍干后進(jìn)行噴灑。為了防止卡車和各種攤鋪機(jī)械人帶走透層瀝青，透層油采用乳化瀝青PC-2，灑布量為1.0 L/m2。鋪透層油后，立即鋪石屑，用量為2.5 m3/1 000 m2，路基用6～8 t壓路機(jī)碾壓一次。

在透層油進(jìn)行揮發(fā)和破乳后，在底漆上方設(shè)置下密封層。下封層采用100改性道路石油瀝青a級結(jié)構(gòu)，碎石撒布量1～10 mm。礦石采用S12（5～10 mm）的干凈、干燥的碎石（最好石灰?guī)r），用量8 m3/1 000 m2。

施工監(jiān)督單位應(yīng)當(dāng)在整個施工過程中進(jìn)行質(zhì)量檢查。根據(jù)設(shè)計和規(guī)范要求，對路基和人行道的壓實度、平坦度和強(qiáng)度進(jìn)行了現(xiàn)場測試，根據(jù)《城市道路工程建設(shè)與質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ1—2008）進(jìn)行評估和驗收。

2.3 路面沉陷控制

路面的沉陷意味著路面在各種氣候條件下（主要是瀝青路面）可以保持適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。如果地面沉降不足，可以采取以下措施：

（1）對于氣候條件的影響，最好是優(yōu)化材料的混合比并改善施工過程。例如，可以適當(dāng)降低瀝青填充率，以減少高溫條件下的膨脹并引起表面溢出。必須定期檢查手工藝品和攪拌機(jī)的稱重設(shè)備，并升級其自動校正系統(tǒng)。

（2）對于復(fù)雜的土壤條件，特別是如果粉質(zhì)土壤的c值很小，則可以通過構(gòu)造增強(qiáng)材料或通過預(yù)壓縮和壓縮來對土壤進(jìn)行預(yù)壓實。對于淺層地下水，可以使用降水或阻塞地下水的處理措施。

3 路基質(zhì)量控制措施

該項目的路基質(zhì)量控制措施主要針對邊坡滑塌，基地沉陷，路基開裂的問題展開，通過對路基的填土高度、設(shè)計邊坡、邊溝排水，以及各地基的施工措施來進(jìn)行質(zhì)量控制。

3.1 邊坡滑塌控制措施

3.1.1 路基填土高度

據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》記載，該工程路基高度高于路肩邊緣路基的兩側(cè)積水高度。邊緣施工為比洪水頻率加回水高度、波浪侵入高度和安全高度0.5 m的計算水位高1/100，在施工過程中應(yīng)考慮地下水、毛細(xì)水、冰凍等因素，對路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響范圍?？倶?biāo)高應(yīng)大于橋涵泄洪所需的最小高度和路基穩(wěn)定所需的最小高度。

（1）路基設(shè)計標(biāo)高。路基的設(shè)計標(biāo)高就是中央分隔帶的邊緣標(biāo)高。

（2）一般路段路基最小填土高度。哈肇高速公路的自然區(qū)劃屬于Ⅱ區(qū)，是東北西部潤干凍區(qū)，一般路段的地下水距地表2～10 m，路基的填筑材料一般以黏土為主，路基最小填土高度應(yīng)在2.14 m以上（100 cm路床+90 cm路面+24 cm路拱）并且路床必須是干燥狀態(tài)。在不控制其他因素的情況下，路基路堤的高度應(yīng)盡可能大于此值。如果路基路堤的高度由于其他因素而較小，則應(yīng)采用相應(yīng)的處理和排水方案，以確保穩(wěn)定性和安全性。

3.1.2 路基邊坡

根據(jù)沿線工程的土壤情況，該項目的路基邊坡施工措施如下：

（1）填方邊坡施工：填土高度大于8 m時，8 m以上采用1∶1.5，8 m以下采用1∶1.75，小于8 m時采用1∶1.5，坡度變化采用R=100 m弧線。對于沿河和淹沒路基，邊坡率采用1∶1.75。由于沿線地表多為農(nóng)田，為防止農(nóng)田被道路水污染，填方路基的兩側(cè)必須設(shè)置梯形土質(zhì)邊溝。斷面尺寸為底部寬60 cm，深60 cm以上，內(nèi)外邊坡為1∶1的坡率比例。在邊溝應(yīng)種草以防水土流失，美化環(huán)境。當(dāng)?shù)孛婵v坡含量大于3%時，設(shè)置梯形側(cè)溝砂漿預(yù)制塊，底部斷面尺寸60 cm，內(nèi)外坡比例為1∶1，預(yù)制塊采用C25混凝土?；A(chǔ)砂漿和勾縫砂漿采用M10水泥砂漿?；鶎由皾{厚3 cm，砂漿下鋪設(shè)10 cm厚中砂墊層。當(dāng)?shù)孛婵v坡超過10%的時候，邊溝急流槽就被定下來了，漿砌片石就被用來砌石了。進(jìn)出水口與邊溝相連，壁厚30 cm。填方段截水溝型式為梯形，斷面尺寸為寬60 cm，深60 cm。內(nèi)外坡比例為1∶1，開挖段矩形截水溝型式為寬60 cm，深60 cm。

（2）路基邊坡施工中，全線開挖斷面較少，埋深不高，土質(zhì)以粉質(zhì)黏土為主。依據(jù)項目的開挖邊坡高度、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，決定邊坡的坡率采用1∶2的比例。開挖深度大于6 m時，在6 m處設(shè)2 m寬平臺。在土路肩的表面，種草形成弧形曲線。填方坡腳外原地面設(shè)2.0 m寬護(hù)坡道路。護(hù)坡道路頂面做成橫向坡度，向外坡度為3%，便于排水[4]。

（3）U型槽混凝土防滲邊溝。路線穿過濕地自然保護(hù)區(qū)實驗區(qū)路段、飲用水水源保護(hù)區(qū)二級保護(hù)區(qū)路段及魚塘路段，設(shè)置U型槽混凝土防滲邊溝，將公路路面徑流或事故廢水經(jīng)邊溝引出保護(hù)區(qū)范圍以外。U型槽為C30鋼筋混凝土預(yù)制，槽底鋪設(shè)10 cm中砂墊層，溝外采用雙層防滲土工布包裹。

3.2 路基沉陷控制措施

該項目沿線地基環(huán)境復(fù)雜。路線經(jīng)過處于松花江和嫩江平原的臺地，平均海拔高度130～190 m，屬于平原地形，地勢起伏平緩。沿線不良地質(zhì)主要為水田、魚池、低洼旱田荒地及鹽堿地。根據(jù)地質(zhì)勘察和野外地質(zhì)調(diào)查，地表為腐殖土、種植土，下面是淤泥質(zhì)黏土，孔隙比大，含水量高，地下水位淺，具強(qiáng)凍脹性，容易形成翻漿及施工后路面下沉。以下分別分析在面臨不同狀況采取何種措施。

3.2.1 水田、濕地段

根據(jù)地質(zhì)勘察和野外地質(zhì)調(diào)查，該項目水田段路基表層淤泥土及種植土較薄，多為0.5～1.2 m。濕地、塔頭路段，長期積水，一般為地勢低洼地段，多生長蘆葦?shù)认菜参?。表層淤泥層厚約0.5 m，局部含有軟弱層，層厚1.0 m左右。故水田、濕地段采用如下措施：全部清除表層種植土及淤泥土，根據(jù)沿線筑路材料供應(yīng)情況，換填開山碎石至原地面并設(shè)置30 cm排水層或換填中砂至原地面，在換填層的頂面鋪一層鋼塑復(fù)合土工格柵。在這個過程中清除的種植土、淤泥質(zhì)黏土可用于路基護(hù)坡道、綠化土方及取土場復(fù)墾用土。

3.2.2 魚塘、水塘、水泡地基

路線穿越魚塘、水塘路段，采用草袋圍堰方法施工，抽干水后，基底清除淤泥層后，根據(jù)沿線筑路材料的供應(yīng)情況，換填開山碎石至原地面以上50 cm，或換填中砂，其上設(shè)置30 cm排水層，并在換填層的頂面鋪一層鋼塑復(fù)合土工格柵。同時，在常水位+50 cm（安全高度）處增設(shè)路堤邊坡平臺，平臺上設(shè)置截水溝，與一般路段排水構(gòu)成系統(tǒng)，防止路面水污染水塘、魚塘。平臺下受水浸泡路基邊坡設(shè)置預(yù)制塊滿鋪防護(hù)，防止路基受水浸泡失穩(wěn)。魚塘、水塘路段截水平臺寬度4.6 m，布置方式為1.0 m寬護(hù)坡道+0.6 m寬防滲型預(yù)制U型槽邊溝+1.0 m寬公路用地界+2.0 m寬恢復(fù)魚塘土壩。

3.2.3 鹽漬土地基

低洼旱田、林地地基，采用如下措施：首先清除表層的全部種植土以及下層的軟弱土，換填開山碎石至原地面并設(shè)置30 cm排水層或換填中砂至原地面，其上設(shè)置30 cm排水層，在換填層的頂面同樣鋪一層鋼塑復(fù)合土工格柵。

3.2.4 低填淺挖路基

為保證路槽底壓實度，低填挖方路基的路面結(jié)構(gòu)層，必須處于干燥狀態(tài)下才能進(jìn)行槽下處理。采用下列處理方式（H——路基邊緣填土高度；h——路面的結(jié)構(gòu)厚度）：

H＞h+100 cm時，清除表層種植土，分層填筑路基土方。

h＜H＜h+100 cm時，清除槽底100 cm范圍內(nèi)原地面線以下土方，換填開山碎石或中砂，并填筑開山碎石或中砂至路基頂面；H＜h時，清除槽底100 cm范圍內(nèi)土方，換填開山碎石或中砂。

3.2.5 陡坡、填挖交界路基

當(dāng)原地面橫坡為1∶5～1∶2.5時，填筑前先清除表土后，再縱、橫向挖臺階，挖成3%的反坡臺階，臺階寬≥2 m。對于填挖交界過渡段，路床范圍內(nèi)應(yīng)回填粗顆粒土等透水性材料（開山碎石或中砂）。路基縱向填挖交界處以填挖分界線為中心，挖方槽底處理長度要求延伸入填方側(cè)不小于10 m，與填方段同層位填筑施工。為防止挖方段地下水流向填挖邊界處，影響路基的穩(wěn)定性，在填挖的交界處，受地下水位影響或挖方下游處設(shè)置了橫向截水盲溝，攔截滲水，橫向排離路基范圍。

3.3 路基開裂的控制措施

通過仔細(xì)分析垂直、水平和網(wǎng)狀三種裂縫的成因，并在施工過程中采取有效措施，可以有效避免裂縫。及時找到隱藏的溝渠，并徹底清潔，回填并壓實池塘的淤泥。對于半填充和半鉆孔型材，必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行操作，以確保壓縮程度并有效防止縱向裂縫。必須嚴(yán)格控制填料的水分含量和可塑性指標(biāo)，將不同類型的土壤分層包裝，并按照規(guī)定處理分段結(jié)構(gòu)的接縫，以有效防止側(cè)向裂縫。使用石灰和水泥等方法防止底層過度潤濕，嚴(yán)格防止表面損失，以最佳含水量控制待碾壓土壤的填充，并在必要時有效防止網(wǎng)狀裂縫，選擇合適的填料。

最終路基工程完成，該項目的成果達(dá)到：路基表面平整，邊線順直，曲線圓滑。路基邊坡坡面平順、穩(wěn)定，曲線圓滑，無虧坡。路基無翻漿彈軟現(xiàn)象。護(hù)坡道、碎落臺外觀整齊、美觀。

4 結(jié)論

該文通過研究哈肇高速公路路面路基施工質(zhì)量控制問題，得出如下研究結(jié)論：

（1）路面施工時加強(qiáng)對施工中的材料、施工技術(shù)、質(zhì)量、安全要素、壓實度的控制，可以增強(qiáng)基層強(qiáng)度。

（2）通過施工加固土體，或采用預(yù)壓、壓實等方法對土體進(jìn)行預(yù)先加固可以有效降低路面沉陷的概率。從施工措施方面講，最好優(yōu)化材料配合比、改進(jìn)施工工藝。從氣候條件的方面講，對于淺層地下水，可采用降水或堵塞地下水的方法進(jìn)行處理。合理進(jìn)行填土高度建設(shè)、嚴(yán)格的路基邊坡施工控制和邊坡排水溝的設(shè)置，可以有效地改善邊坡坍塌。

（3）針對路基開裂、壓實度的質(zhì)量控制，可有效防止縱向開裂。選擇合適的填料，避免下層過濕，嚴(yán)防地表失水，并將填料的碾壓控制在最佳含水量，必要時可通過摻石灰和水泥有效防止網(wǎng)裂。嚴(yán)格控制填料的含水率和含水率，不同的土需要分層填筑，分段施工的交接處應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行處理，可有效防止橫向開裂。