城市道路特殊路基挖除換填施工及應(yīng)用效果研究

摘要 該文依托廈門美禾二路特殊路基處理工程為背景，針對(duì)路段范圍內(nèi)存在素填土和填石層不能作為路基天然持力層的問(wèn)題，提出了采取挖除換填合格路基土的施工方案，并總結(jié)了特殊路基施工的處理流程與要點(diǎn)，最后，基于重型擊實(shí)試驗(yàn)與彎沉試驗(yàn)，分別對(duì)挖除換填施工后的路基頂面展開(kāi)壓實(shí)度和彎沉檢測(cè)，研究結(jié)果表明：采取挖除換填合格路基土的處治方式能有效解決該特殊路基的持力難題，有利于提高特殊路基結(jié)構(gòu)的承載能力及穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 城市道路；特殊路基；挖除換填；壓實(shí)度；彎沉

中圖分類號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）04-0112-03

0 引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程及經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市道路、橋涵、排水、防洪等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也逐年增多，在城市公路施工過(guò)程中常會(huì)遇到軟土、鹽漬土、膨脹土等各種特殊路基，而這些特殊路基需采取針對(duì)性的處理措施才能使其滿足使用要求，因此城市道路工程中特殊路基的處理一直是當(dāng)下研究者關(guān)注的熱點(diǎn)課題[1-3]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者在特殊路基處理方面展開(kāi)了不少研究：鄧友生等[4]通過(guò)采用水泥土攪拌樁對(duì)黃土路基進(jìn)行加固處理，并借助ABAQUS軟件建立降雨入滲條件下的路基加固模型，探討了降雨對(duì)水泥土攪拌樁加固黃土路基穩(wěn)定性的影響；陳國(guó)舟等[5]考察了竹筋格柵在高陡溝壑黃土填方路基工程中的加固效果，并對(duì)加筋效果影響因素進(jìn)行了分析；鄧友生等[6]利用數(shù)值模擬方法，探討了后壓漿水泥粉煤灰碎石樁的樁體彈性模量、后壓漿深度、樁網(wǎng)置換率和褥墊層厚度對(duì)濕陷性黃土路基樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基承載力的影響規(guī)律；劉光明[7]通過(guò)結(jié)合國(guó)內(nèi)外軟土地區(qū)城市路基加寬工程案例，總結(jié)了路基加寬過(guò)程中的差異沉降特征及影響因素，并提出了相關(guān)處治方面的研究思路。該文以廈門美禾二路特殊路基施工工程為研究背景，通過(guò)采用挖除換填合格路基土的方式對(duì)路段素填土和填石層不能做天然持力層的路基進(jìn)行加固處理，并對(duì)其施工后的應(yīng)用效果展開(kāi)系統(tǒng)檢測(cè)與評(píng)價(jià)。

1 工程概況

美禾二路位于廈門市同安區(qū)南部，起點(diǎn)與美禾三路線性形成十字平交，終點(diǎn)與海翔大道形成T形平交，路線全長(zhǎng)362.638 m，實(shí)施樁號(hào)范圍K0+027.736～K0+358.834，道路實(shí)施全長(zhǎng)331.098 m，規(guī)劃道路等級(jí)為支路，設(shè)計(jì)速度為30 km/h，設(shè)計(jì)車道為雙向兩車道，道路紅線寬度18 m。場(chǎng)地現(xiàn)狀為水泥地及建筑垃圾堆放場(chǎng)所，場(chǎng)內(nèi)及附近無(wú)滑坡、崩塌、泥石流、采空區(qū)、巖溶塌陷、地裂縫等不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害，且周邊未發(fā)現(xiàn)隱伏溝濱、水井、防空洞、地下洞穴等不良地下埋設(shè)物。路基經(jīng)過(guò)鉆探揭露該路段地層從上至下主要有：①素填土（Qml）：灰黃色、灰黑色，稍濕，松散，填料成分以黏性土為主；①2填石（Qml）：灰黃色，稍密，填料成分以堆石場(chǎng)廢棄碎石、塊石為主；②1粉質(zhì)黏土（Q4al+pl）：灰黃色、灰白色，稍濕，可塑－硬塑，主要成分以粉、黏粒為主，夾含少量石英角礫。②2中砂（Q4al+pl）：灰白色、灰黃色，飽和，中密，成分主要為石英、長(zhǎng)石顆粒；④殘積砂質(zhì)黏性土（Q4el）：褐黃、灰黃、灰白色，濕－很濕，可－硬塑狀態(tài)，原巖結(jié)構(gòu)已完全破壞，巖芯呈土狀，成分主要由長(zhǎng)石風(fēng)化的粉黏粒、石英顆粒及少量云母碎屑等組成；⑤全風(fēng)化花崗巖（γ52（3）c）：灰黃色、灰白色，主要由長(zhǎng)石、石英組成，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，原巖結(jié)構(gòu)可辨，長(zhǎng)石已風(fēng)化成次生高嶺土礦物，僅余少量石英呈棱角狀鑲嵌其中，巖芯遇水軟化、崩解，干鉆尚可，巖石堅(jiān)硬程度屬極軟巖，巖體完整程度屬極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)屬Ⅴ類。

2 特殊路基施工設(shè)計(jì)及要求

由地勘報(bào)告可知，該項(xiàng)目路段路基范圍內(nèi)存在素填土（人工堆填，松散狀態(tài)，屬高壓縮性土，承載力低）及填石層，不能直接作為路基的天然持力層使用，因此需采取挖除換填合格路基土的方式對(duì)路段范圍內(nèi)特殊路基進(jìn)行處理。在施工前，需先組織專業(yè)人員進(jìn)入特殊路基路段進(jìn)行測(cè)量放樣工作，以確定特殊地基的處理范圍，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)目共存在2個(gè)區(qū)域需采取挖除換填處理，其中挖除換填①區(qū)全長(zhǎng)為246 m，樁號(hào)范圍K0+029～K0+275，平均深度為3 m，處理面積為5 883 m2，挖除軟土14 918 m3，回填碎石2 942 m3，回填路基土11 976 m3；挖除換填②區(qū)全長(zhǎng)為85 m，樁號(hào)范圍為K0+275～K0+359，平均深度為2.3 m，處理面積為2 669 m2，挖除軟土5 417 m3，回填路基土5 417 m3。路基挖除換填處理橫斷面大致如圖1所示。項(xiàng)目路段范圍內(nèi)的路基地表面耕植土應(yīng)清除干凈，路基必須密實(shí)、均勻、穩(wěn)定、干燥，宜一次性形成。該設(shè)計(jì)道路路基壓實(shí)度全斷面采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，路基全斷面壓實(shí)度采用以下標(biāo)準(zhǔn)零挖及挖方路段路槽下0～30 cm，土層密實(shí)度gt;92%；對(duì)于局部存在填方路段，路槽下0～80 cm深度范圍內(nèi)，路基密實(shí)度應(yīng)gt;92%；80～150 cm深度范圍內(nèi)，路基密實(shí)度應(yīng)gt;91%；150 cm以下部分，路基密實(shí)度應(yīng)gt;90%；機(jī)動(dòng)車道設(shè)計(jì)路基壓實(shí)度（重型標(biāo)準(zhǔn)）≥92%，路基回彈模量值應(yīng)不小于25 MPa，路基頂面交工驗(yàn)收彎沉值LS=310（0.01 mm）。

3 特殊路基施工要點(diǎn)分析

3.1 特殊路基挖除

在確定特殊地基的處理范圍后，使用挖掘機(jī)將路基范圍內(nèi)素填土及填石層清除干凈，并分區(qū)堆放至指定位置，對(duì)于取樣檢測(cè)符合要求的堆土，可將其用于路基填筑施工，而其他不滿足要求的堆土則需運(yùn)往棄土場(chǎng)。當(dāng)路基開(kāi)挖至與設(shè)計(jì)標(biāo)高相距30 cm時(shí)，需采用觸探儀檢測(cè)持力層的承載力，如若符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，則采用人工方式清理底部，并測(cè)量繪制基底及斷面高程圖，待檢驗(yàn)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)后，才可進(jìn)行換填施工。

3.2 分層換填

路基換填施工前需確?；觾?nèi)部無(wú)積水，對(duì)于有積水情形的需及時(shí)清理干凈再實(shí)施合格路基土填筑。換填過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)合理控制好換填寬度，開(kāi)挖線范圍內(nèi)及坡腳線以下區(qū)域須全部換填。特殊路基采用分層換填方式施工，每層松鋪厚度控制在30 cm以內(nèi)為宜，并需通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定好每層路基土的碾壓遍數(shù)，以保障壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。路基土攤鋪時(shí)需合理控制攤鋪高度，首先通過(guò)使用挖機(jī)從兩側(cè)沿路基走向開(kāi)展推土作業(yè)，使路基回填土保持大致平整，然后再利用平地機(jī)對(duì)換填路基土進(jìn)行精細(xì)平整。若發(fā)現(xiàn)填料厚度處于過(guò)低狀態(tài)，則需借助裝載機(jī)進(jìn)行補(bǔ)料操作，并通過(guò)人工的方式對(duì)不平整的部位予以修補(bǔ)。

3.3 碾壓密實(shí)

待平地機(jī)完成精細(xì)平整工作后，首先需對(duì)換填料的含水率、松鋪厚度以及平整度展開(kāi)檢測(cè)，以確保碾壓施工能在最佳含水量狀態(tài)下進(jìn)行，然后再采用分壓方式開(kāi)展換填碾實(shí)工作，每層厚度約為30 cm，碾壓速度宜控制在1.5～3.5 km/h?，F(xiàn)場(chǎng)碾壓先進(jìn)行初壓，靜壓一遍，弱振壓兩遍，同時(shí)檢測(cè)壓實(shí)度與換填料的厚度；接著進(jìn)行復(fù)壓，適當(dāng)增大振幅振壓兩遍，強(qiáng)振壓兩遍，并檢測(cè)壓實(shí)厚度和壓實(shí)度；最后終壓，通常采用靜壓方式碾壓兩至三遍，以消除輪跡。路基換填碾壓需緩慢均勻且連續(xù)地進(jìn)行，其施工過(guò)程中不得隨意停頓，不得遺漏或留有死角，應(yīng)確保路基表面碾壓均勻平整、無(wú)輪跡且壓實(shí)度達(dá)到合格狀態(tài)[8]。

4 工程應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

根據(jù)地勘資料，沿線道路路基影響范圍內(nèi)主要由整平后的人工填土組成，且填料主要以黏性土為主，路基填方前應(yīng)對(duì)下部素填土及填石層進(jìn)行地基處理，該設(shè)計(jì)對(duì)路段進(jìn)行挖除換填處理。清表后，挖除該范圍的土層，軟土開(kāi)挖坡度不得陡于1∶0.5，特殊處理開(kāi)挖邊界坡率不得大于1∶1，換填寬度應(yīng)寬出路基坡腳0.5 m以上，分層碾壓回填合格路基土至路床標(biāo)高，處理后路基壓實(shí)度、承載力等指標(biāo)需滿足相應(yīng)層位規(guī)范要求。路段特殊路基施工過(guò)程中，需嚴(yán)格控制施工工藝及質(zhì)量，并應(yīng)及時(shí)做好相關(guān)檢測(cè)。

4.1 壓實(shí)度檢測(cè)

在路段特殊路基施工完成后，施工單位于K0+029～K0+275和K0+275～K0+359兩挖除換填施工區(qū)域分別各選取6個(gè)代表性斷面測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了重型擊實(shí)試驗(yàn)，檢測(cè)出各測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度結(jié)果見(jiàn)表1所示。

由表1可知，經(jīng)挖除換填處理后，K0+029～K0+275樁號(hào)范圍內(nèi)路基壓實(shí)度的最大值與最小值分別為96.2%、94.9%，壓實(shí)度平均值為95.5%，而K0+275～K0+359樁號(hào)范圍內(nèi)路基壓實(shí)度的最大值與最小值分別為 96.1%、93.8%，壓實(shí)度平均值為94.9%，挖除換填施工后路基的壓實(shí)度均超過(guò)92%，說(shuō)明路基壓實(shí)效果良好，滿足相關(guān)設(shè)計(jì)及《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 194—2013）的要求。

4.2 路基彎沉檢測(cè)

對(duì)代表性斷面的路床頂面進(jìn)行彎沉檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2所示。

根據(jù)表2可知，K0+029～K0+275和K0+275～K0+359路段在挖除換填施工后的路基路床頂面彎沉平均值分別為174.0（0.01 mm）、171.9（0.01 mm），而兩者的彎沉最大值分別僅為186.2（0.01 mm）、181.6（0.01 mm），遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)交工驗(yàn)收彎沉值310（0.01 mm），說(shuō)明采用挖除換填合格路基土后項(xiàng)目的特殊路基具備足夠強(qiáng)度，路基結(jié)構(gòu)的承載能力得到顯著改善。綜上，經(jīng)挖除換填施工后，美禾二路特殊路基路段的壓實(shí)度、彎沉等指標(biāo)均滿足要求，整個(gè)路基工程的質(zhì)量評(píng)定等級(jí)均達(dá)到合格，為后續(xù)路面及附屬工程施工提供可靠保障。

5 結(jié)論

該文以廈門美禾二路路基工程為研究背景，針對(duì)路段范圍內(nèi)存在素填土與填石層不能作直接為路基天然持力層的問(wèn)題，提出采取挖除換填合格路基土的方式進(jìn)行特殊路基處理，并在施工完成后開(kāi)展了路基壓實(shí)度、彎沉等檢測(cè)，結(jié)果顯示實(shí)施挖除換填合格路基土處理后，路段特殊路基頂面的壓實(shí)度、彎沉指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，路基壓實(shí)效果良好且結(jié)構(gòu)承載能力得到明顯改善，該研究可為同類特殊路基工程的處理提供一定技術(shù)指導(dǎo)。

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收稿日期：2024-08-15

作者簡(jiǎn)介：魏佳華（1987—），男，本科，工程師，主要從事道路橋梁方向工作。