市政道路不良路基填料改良施工控制技術(shù)

劉麗斌

（太原市政建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西太原 030000）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通運(yùn)輸?shù)缆方ㄔO(shè)需求量越來(lái)越大，城市市政道路的發(fā)展建設(shè)不斷加快，推動(dòng)了我國(guó)建筑行業(yè)道路路基施工技術(shù)的更新發(fā)展。在路基建設(shè)施工中，路基填料是重要環(huán)節(jié)，好的路基填料施工技術(shù)可以提升道路的施工質(zhì)量以及整體的施工效率。路基建設(shè)的質(zhì)量控制是保證道路穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的根本，因此，在施工中需要對(duì)路基的變形程度以及路基的沉降度等施工項(xiàng)目進(jìn)行控制。在市政道路路基施工中，一般分為3 層建設(shè)，分別是基床、填土以及地基土。基床與填土部分應(yīng)用填料施工，填料施工技術(shù)可以直接影響路基的施工質(zhì)量，對(duì)填料的組成、力學(xué)性質(zhì)以及粘聚力都有一定的建設(shè)要求。

1 市政道路不良地基情況

（1）現(xiàn)有道路建設(shè)是由豐富多樣的填土組成的。這些填料包括生活垃圾、建筑垃圾、糞土等，這些往往難以適應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求，因此需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。

（2）為便利兩側(cè)居民區(qū)的流出，街道往往較厚，街道潮濕。道路兩側(cè)積聚的地下水會(huì)有少量水分進(jìn)入路基，由于地面溫度波動(dòng)而積聚水分，容易影響路緣的穩(wěn)定性，從而影響臨街面，甚至導(dǎo)致裂縫和塌方。舊區(qū)改造，往往也是受原有住宅區(qū)的地下管網(wǎng)影響，城市道路路基有較為復(fù)雜的管網(wǎng)，鋪設(shè)較淺，使得施工難以實(shí)施，從而難以滿足城市設(shè)計(jì)實(shí)踐的要求。

（3）城市道路建設(shè)在很大程度上受到居民生活的影響，既受當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響，又受氣候的影響，還容易受到地面層柔軟性的影響[1]。地下水位的影響和管道的無(wú)意滲透，再加上歷史沉積和微生物的影響，增加了土壤水分，形成了軟土地基。軟土具有較高的天然含水量、較大的天然空腔、較低的剪切強(qiáng)度、較高的壓縮系數(shù)、較低的壓縮程度等。在荷載作用下，地面嚴(yán)重失真，下降幅度不均勻。道路必須使用較差的道路設(shè)計(jì)條件進(jìn)行處理，以滿足相關(guān)的要求。

2 影響道路路基路面質(zhì)量的因素

2.1 人為方面產(chǎn)生的影響

在施工過(guò)程中，人們的行為會(huì)對(duì)高邊坡產(chǎn)生影響，會(huì)造成其的不穩(wěn)定性，例如，在挖掘過(guò)程中，技術(shù)人員會(huì)采用大型的設(shè)備輔助施工，而大型設(shè)備發(fā)出來(lái)的震感就會(huì)使周圍的土體發(fā)生變化，一直處于動(dòng)態(tài)的活動(dòng)中，從而會(huì)在一定程度上導(dǎo)致滑坡的事故，此外，對(duì)排水的處理以及挖掘的時(shí)候，都會(huì)影響著穩(wěn)定性，增加了不安全的因素。

2.2 自然環(huán)境因素

由于在開展道路施工過(guò)程中，受自然環(huán)境因素的干擾比較大，因?yàn)榈缆肥┕ひ话愣际沁x在空曠的地塊進(jìn)行的，因此自然環(huán)境對(duì)建筑施工環(huán)境有著直接的影響。例如，在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，一定會(huì)對(duì)地基的建設(shè)有著更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，如果沒(méi)有處理好就會(huì)對(duì)構(gòu)造安全產(chǎn)生非常不好的影響。如果是在地下水位線太深的地域，在雨季開展挖掘工作的過(guò)程中，就會(huì)面臨持續(xù)降雨，導(dǎo)致無(wú)法將積水排出，就會(huì)造成地基坍塌或者是由于雨水浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)進(jìn)而降低了地基的承重能力。如果是在嚴(yán)寒地域的冬季施工且沒(méi)有相對(duì)的應(yīng)對(duì)措施，工程就會(huì)遭受到冰雪的覆蓋進(jìn)而使工程的質(zhì)量受到影響[2]。因此，條件非常差的環(huán)境，不但會(huì)對(duì)施工的速率產(chǎn)生影響，還會(huì)使施工材料等受到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致工程質(zhì)量產(chǎn)生問(wèn)題。

3 市政道路路基填筑施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

準(zhǔn)備工作必須在公路建設(shè)正式開工前完成，包括全面施工調(diào)查。通過(guò)系統(tǒng)驗(yàn)證設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的安全分界；進(jìn)行徹底的綠化試驗(yàn)和道路充填試驗(yàn)；測(cè)量標(biāo)高。對(duì)填挖方的調(diào)查應(yīng)當(dāng)詳細(xì)，如路線狀況、道路狀況、地下水狀況、基地薄弱環(huán)節(jié)等。在特殊情況下，調(diào)查期間必須及時(shí)通知有關(guān)機(jī)構(gòu)，以確保后續(xù)項(xiàng)目順利進(jìn)行。在正式調(diào)試前定期檢查進(jìn)度，例如，按圖紙和相應(yīng)的建議，并檢查控制樁的狀態(tài)，也可以結(jié)合測(cè)量結(jié)果生成系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果報(bào)告，報(bào)告應(yīng)由監(jiān)理工程師審閱，然后由監(jiān)理工程師簽字。

3.2 處理路基表面

在路基填筑施工前，需要根據(jù)工程所在位置的地質(zhì)實(shí)際情況，對(duì)路基表面清表處理。通常情況下，清表處理的厚度應(yīng)控制在20～30cm。對(duì)于施工中遇到的個(gè)別耕植土層或腐殖土層，可適當(dāng)增加清表處理的深度。處理時(shí)，輔助挖掘機(jī)械設(shè)備、裝載機(jī)械設(shè)備與推土機(jī)械設(shè)備執(zhí)行作業(yè)。根據(jù)《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 194—2013），結(jié)合工程項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)要求與地表表層土情況，進(jìn)行地表灌木、植被、垃圾、淤泥、作物、根系等雜物的集中清理。完成處理后，對(duì)路基表層降水處理，并在路基的兩側(cè)位置設(shè)置土溝形式的排水渠道[3]。當(dāng)施工的路基高度小于低洼路段時(shí)，應(yīng)增加邊溝的開挖深度，保證對(duì)地表排水的及時(shí)性，降低地表水對(duì)市政道路路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。同時(shí)，對(duì)路基結(jié)構(gòu)沿線水位實(shí)時(shí)檢測(cè)，掌握不同狀態(tài)下地下水的水情。

3.3 路塹開挖

路塹開挖過(guò)程中需要以基底標(biāo)高為依據(jù)，控制開挖量，避免出現(xiàn)超挖情況，現(xiàn)場(chǎng)可以用推土機(jī)、挖掘機(jī)等設(shè)備從上而下開挖，并通過(guò)臨時(shí)便道將開挖的土方及時(shí)運(yùn)輸出去，可以作為路基填方使用。路塹開挖過(guò)程中，需要利用推土機(jī)配合平地機(jī)開展路塹平整工作?，F(xiàn)場(chǎng)極容易出現(xiàn)大量的地下水，對(duì)此，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要及時(shí)開挖排水溝清除地下水，避免路基長(zhǎng)期浸泡，降低其承載強(qiáng)度。對(duì)于水量豐富的地區(qū)，則可以采取透水性較好的材料進(jìn)行路基換填處理。

3.4 填料選擇

（1）對(duì)于填料的選擇，應(yīng)該在測(cè)量材料標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行填筑工作。在路基填筑的過(guò)程中，對(duì)陸地區(qū)域內(nèi)的土料應(yīng)當(dāng)確定用量后，施工單位根據(jù)文件的要求，對(duì)區(qū)域內(nèi)的土料檢驗(yàn)和取樣調(diào)查等。通過(guò)對(duì)區(qū)域土料的調(diào)查，包括土壤的含水率，塑限、液限，標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)驗(yàn)測(cè)量CBR 強(qiáng)度試驗(yàn)以及土壤的密度、膨脹量等分析，如果外表面具有很多的垃圾、樹根等摻雜物，會(huì)對(duì)土料有較大的影響。

（2）對(duì)選擇的土料分析檢測(cè)后，如果其液限指數(shù)大于51%，塑限指數(shù)大于27%。填料含水量應(yīng)在（17.9%±2%），則對(duì)于路基長(zhǎng)路填入土料的CBR 值應(yīng)不小于6，用于下路床填筑的土料CBR 值應(yīng)不小于4。對(duì)于土料的強(qiáng)度檢測(cè)，可以通過(guò)對(duì)添加的粗料或?qū)嶒?yàn)檢測(cè)方法來(lái)對(duì)土料進(jìn)行檢測(cè)。如果滿足要求同時(shí)土料內(nèi)的有機(jī)含量、膨脹量、密度等符合路基建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則可以開展填料工作。

（3）對(duì)取料機(jī)土料的檢驗(yàn)可以得到，其塑限指數(shù)為62.8%，液限指數(shù)為28.3%，含水率為18.6%，均在要求范圍內(nèi)[4]。根據(jù)在不同場(chǎng)地以及對(duì)不同場(chǎng)地填料的取樣來(lái)看，本次的施工建設(shè)通過(guò)填料摻加石灰來(lái)增加材料的質(zhì)量。通過(guò)檢測(cè)后可以得知滿足CBR 的要求。在正常的施工中，可以用購(gòu)買的土料開展填筑工作，在填筑過(guò)程當(dāng)中也應(yīng)當(dāng)選用較大的運(yùn)輸車運(yùn)送，可以提高施工效率，同時(shí)也可以加快施工進(jìn)度，提升施工質(zhì)量。

3.5 路基邊坡軟土路基處理

應(yīng)遵循因地制宜、就地取材的原則，根據(jù)地基情況分段設(shè)計(jì)，采用經(jīng)濟(jì)合理的措施降低路堤自重和減小工后沉降。路堤邊坡坡率取1.75～2.0，對(duì)于邊坡總高超過(guò)6m 的路堤，采用階梯式邊坡，同時(shí)結(jié)合所選用的路基填料，根據(jù)邊坡穩(wěn)定分析指標(biāo)綜合調(diào)整。此外，還應(yīng)針對(duì)其中的高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)展開細(xì)化研究，對(duì)于存在特殊地質(zhì)條件的路基，如浸水路段的水位下部分，應(yīng)采用漿砌圬工防護(hù)。

4 路基填料的改良

4.1 膨脹土作為路基填料

膨脹土，顧名思義就是其構(gòu)成材料都容易發(fā)生體積膨脹的現(xiàn)象，而且容易出現(xiàn)分裂，這種土壤如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)加工處理就直接用于道路路基的填料，將會(huì)存在巨大的隱患。因此，可以通過(guò)和一些高品質(zhì)的土壤進(jìn)行中和，添加適宜的材料防止土壤膨脹。目前對(duì)膨脹土加工處理的方法有廠拌法和集中預(yù)拌路拌法。廠拌法，就是指在工廠里進(jìn)行填料加工，然后把生產(chǎn)出來(lái)的合格填料運(yùn)送到需要填筑的路段。廠拌法的主要步驟如下。

（1）在取土的地方勘察，確定取土范圍和深度，然后對(duì)土壤進(jìn)行科學(xué)測(cè)定，得到其干密度的數(shù)據(jù)，同時(shí)在消解熟石灰的時(shí)候，要收集過(guò)篩后的石灰，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)，按照2%的最佳布灰比例計(jì)算出每一車生石灰的攤鋪面積。將取土地表修整后，對(duì)地面劃格，并把石灰鋪上，按照預(yù)拌技術(shù)攪拌[5]。最后，把攪拌后的混合材料運(yùn)送到碎土場(chǎng)，把碎土過(guò)篩測(cè)定。

（2）準(zhǔn)備好石灰。無(wú)論是在備土布灰，還是廠拌供灰的過(guò)程中，如果是袋裝的石灰粉可以直接使用，如果是熟石灰，就必須把塊灰完全消解后送往備土布灰處和廠拌供灰處。

（3）測(cè)定好石灰和混合料中的含水比后，計(jì)算出廠拌摻灰比。準(zhǔn)備好所有的數(shù)據(jù)和程序后，開始拌和試生產(chǎn)，當(dāng)生產(chǎn)出來(lái)的材料符合所有標(biāo)準(zhǔn)就可以開始正式運(yùn)行了。把符合規(guī)格的材料運(yùn)往路基建設(shè)區(qū)段。

集中預(yù)拌路拌法在施工順序、方法和技術(shù)上都有所不同。其主要步驟是：①對(duì)取土場(chǎng)地布灰，控制土壤的含水比例以及摻灰比例，確保土壤“砂化”。②采用水平分層法進(jìn)行路基填筑，將準(zhǔn)備好的土料用推土機(jī)均勻鋪攤在路基建設(shè)區(qū)段。③土料鋪攤后，就開始對(duì)土料翻曬和破碎，并依據(jù)其中的含水量確定第二次摻灰的時(shí)間和比例。④將第二次的石灰均勻攤平后，立即對(duì)土料粉碎，然后拌和，直至其中的含灰量含水量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，用壓路機(jī)穩(wěn)壓整平。

4.2 粉砂巖作為路基填料粉

砂巖這種土壤在很多地區(qū)都有廣泛的分布，資源豐富，可以作為路基填料的良好選擇。但是粉砂巖中含有大量的泥質(zhì)和粉砂質(zhì)，泥質(zhì)容易膠結(jié)，而粉砂物質(zhì)有容易碎裂、遇水容易軟化等特點(diǎn)，所以不能直接用于路基填料，要對(duì)其進(jìn)行一定的改良后才能用于正常的工程建設(shè)中。通過(guò)對(duì)粉砂巖的成分探究和實(shí)驗(yàn)，改良技術(shù)已經(jīng)有了一定的發(fā)展，主要是在粉砂巖中添加水泥或者石灰。對(duì)粉砂巖的改良首先利用顆粒分析和擊實(shí)試驗(yàn)的科學(xué)方法確定選取土樣的基本特性，得出的結(jié)果就是，對(duì)于兩種不同的土質(zhì)，強(qiáng)風(fēng)化土和中風(fēng)化土，都可以采取相同的改良措施，即摻入石灰或水泥等添加劑。采取的樣土與添加劑混合以后，土壤中較大粒的含量增多，而相應(yīng)的膠粒減少，使得土粒相互聚集，分散程度降低，形成較為緊密的空間結(jié)構(gòu)，這樣可以減少土壤中的含水量，解決了粉砂巖遇水易軟化的問(wèn)題。其次，利用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和CBR 對(duì)比試驗(yàn)的科學(xué)方法分析，發(fā)現(xiàn)水泥比石灰更加利于粉砂巖的改良，效果更佳，更符合道路路基填料的標(biāo)準(zhǔn)要求。通過(guò)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，在粉砂巖中摻入3%的水泥，則能增強(qiáng)3 倍以上的強(qiáng)度，而加入同樣比例的石灰則沒(méi)有明顯效果，反而會(huì)讓土壤的壓實(shí)度降低[6]。所以，為了解決粉砂巖錘擊易碎、脫水易碎裂的問(wèn)題，應(yīng)該選用水泥作為添加劑，并且依據(jù)數(shù)據(jù)分析，經(jīng)濟(jì)效益最高的是3%的摻入比例。最后，對(duì)加入了水泥的粉砂巖進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)也證實(shí)了混合材料的抗風(fēng)化能力以及較強(qiáng)的壓實(shí)度。

5 市政道路路基的質(zhì)量控制措施

5.1 道路路基填方施工質(zhì)量的把控

通過(guò)路基填料環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，把控路基填料的最大粒徑及最小強(qiáng)度，不達(dá)標(biāo)的填料則不可應(yīng)用于施工現(xiàn)場(chǎng)。嚴(yán)格把控道路路基填料的填筑寬度及虛鋪厚度，控制好道路路基填料的最佳含水量，通過(guò)嚴(yán)格控制填料來(lái)嚴(yán)格把控道路路基施工的填筑質(zhì)量。對(duì)于施工機(jī)器設(shè)備的選擇環(huán)節(jié)，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)段選擇的機(jī)器來(lái)配備施工機(jī)器，對(duì)道路路基的碾壓次數(shù)及許可速度嚴(yán)格把控，從而保障道路路基填筑的施工效率及質(zhì)量。

5.2 選用配套且科學(xué)的路基施工技術(shù)

在市政道路建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同的施工條件和環(huán)境差異，選擇相應(yīng)的施工技術(shù)，以確?？傮w施工質(zhì)量，提高施工效率。如果施工技術(shù)不合理，可能會(huì)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的后果，同時(shí)危及施工人員的生命并給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失[7]。在實(shí)踐中，應(yīng)參考其他工程案例，如排水工程案例。國(guó)內(nèi)西北部的環(huán)境相對(duì)平坦，采用了分散排水的方法對(duì)其建筑進(jìn)行排水。但是，實(shí)踐不可能按照一個(gè)方案施工，這就需要視當(dāng)?shù)厍闆r而定，采取集中的排水方法進(jìn)行工地排水，同時(shí)建筑單位也需要嚴(yán)格監(jiān)督和管理，必須滿足當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?，?yán)格執(zhí)行監(jiān)管工作，以便于后期施工和管理工作。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)道路建筑工程的發(fā)展，對(duì)道路的建設(shè)質(zhì)量要求越來(lái)越高，穩(wěn)定、合理的道路施工設(shè)計(jì)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。因此，優(yōu)化研究市政道路不良路基基料的改良施工控制技術(shù)，可以有效提高路面的建設(shè)質(zhì)量，延長(zhǎng)道路的使用壽命，保證我國(guó)道路建設(shè)以及道路運(yùn)輸行業(yè)的長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展。