尼日利亞公路工程中不良地質(zhì)段路基換填施工技術(shù)分析

摘要：以尼日利亞某公路工程不良地質(zhì)地區(qū)的路基為實(shí)例，對(duì)該路基沉降進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及分析，并詳細(xì)探究了河道沼澤地區(qū)路基換填技術(shù)。研究結(jié)果表明：該工程區(qū)段路基沉降分為兩個(gè)階段，即快速沉降階段與沉降穩(wěn)定階段，快速沉降階段主要為路基施工完成后的50d內(nèi)，沉降穩(wěn)定階段主要為施工完成50d后。通過(guò)應(yīng)用路基換填技術(shù)，增強(qiáng)了不良地質(zhì)段的承載能力和穩(wěn)定性，整體提升了路面的平整度和結(jié)構(gòu)均衡性，取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：不良地質(zhì)路基；沉降分析；換填施工；填沙整平；壓實(shí)

0" "引言

公路交通在現(xiàn)代社會(huì)中扮演著至關(guān)重要的角色，作為城鄉(xiāng)聯(lián)系的紐帶和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，其安全性和可靠性直接關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。然而，公路建設(shè)中不可避免地面臨地質(zhì)條件復(fù)雜、地基土質(zhì)良薄不均等挑戰(zhàn)，這些問(wèn)題直接影響了公路工程質(zhì)量和長(zhǎng)期運(yùn)行效能。劉剛剛[1]以新疆某公路工程為工程依托，對(duì)不良地質(zhì)路基的沉降進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并系統(tǒng)闡述了換填砂礫、粉噴樁等在不良地質(zhì)路基處理中的應(yīng)用。劉寧[2]以鹽湖公路為工程依托，探究了泡沫混凝土在不良地質(zhì)地區(qū)公路路基換填中的施工技術(shù)及其應(yīng)用效果。林立宏等[3]采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法探究了泡沫混凝土換填前后路基沉降的控制效果，其結(jié)果表明，泡沫混凝土換填之后可有效抑制路基沉降和位移。韋秋杰等[4]采用數(shù)值模擬方法探究了換填法與加筋法相結(jié)合的路基沉降控制效果，結(jié)果表明兩者相結(jié)合的方法可有效提高地基承載力，減小路基沉降。

本文以尼日利亞某公路工程不良地質(zhì)地區(qū)的路基為實(shí)例，對(duì)該路基沉降進(jìn)行了監(jiān)測(cè)及分析，并詳細(xì)探討了不良地質(zhì)段的路基換填施工技術(shù)，以期為公路工程的設(shè)計(jì)和施工提供理論支持和實(shí)用指導(dǎo)。

1" "工程概況及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

1.1" "工程概況

三角洲阿薩巴25km公路項(xiàng)目位于尼日利亞三角洲首府阿薩巴市，項(xiàng)目起點(diǎn)為Ossissa，終點(diǎn)為Ogwashi-Ukwu，項(xiàng)目全長(zhǎng)25km，連接三角洲阿薩巴市和烏蓋里市兩市之間的交通樞紐（兩市之間的一段）。項(xiàng)目是既有道路拓寬工程，既有道路為單幅2車道，新路為既有道路旁擴(kuò)寬2車道，其中CH2+000～CH4+800之間大部分為既有濕地，其余路段為正常平原地段。

1.2" "現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方案

為給后續(xù)路基換填做好準(zhǔn)備，需對(duì)路基沉降開(kāi)展監(jiān)測(cè)，選取不良地質(zhì)分布區(qū)域CH2+000～CH4+800區(qū)段的典型斷面CH4+000進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方案如下：在選取的路基中間進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，布設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)從右至左依次為A1、A2及A3，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)間相距3.75m，監(jiān)測(cè)頻率為1次/d，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方案如圖1所示。

2" "現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

2.1" "A1監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

A1監(jiān)測(cè)點(diǎn)的路基沉降量與沉降速率隨時(shí)間的變化曲線如圖2所示。從圖2中可以看出，路基沉降隨著時(shí)間的增加而不斷增大，且在路基剛施工完成時(shí)路基沉降速率較快而后其沉降速率不短減小。

據(jù)此可將路基沉降分為兩個(gè)階段，即快速沉降階段與沉降穩(wěn)定階段?？焖俪两惦A段主要為路基施工完成后的50d內(nèi)，沉降穩(wěn)定階段主要為施工完成后的50d后。

從圖2可以看出，在快速沉降階段，其沉降速率明顯大于沉降穩(wěn)定階段，沉降速率最大值為-6.57mm/d。在沉降穩(wěn)定階段，路基沉降量并無(wú)明顯變化，經(jīng)歷了10d后，路基沉降量從-56.3mm變?yōu)?57.4mm，差值僅為1.1mm，最大沉降速率僅為0.6mm/d，這進(jìn)一步說(shuō)明路基沉降值已趨于穩(wěn)定。

2.2" "A2監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

A2監(jiān)測(cè)點(diǎn)的路基沉降量與沉降速率隨時(shí)間的變化曲線如圖3所示。從圖3可以看出，與A1監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降變化規(guī)律類似，路基沉降量隨著時(shí)間的增加而不短增大，且在路基剛施工完成時(shí)路基沉降較快，隨后其沉降速率不斷減小。

路基沉降也可分為兩個(gè)階段，即快速沉降階段與沉降穩(wěn)定階段，快速沉降階段主要在路基施工完成后的50d內(nèi)，沉降穩(wěn)定階段主要在施工完成后的50d后。

從圖3可以看出，與A1監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降變化不同的是，A2監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降穩(wěn)定后，沉降量最大值有所差別。A1監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降穩(wěn)定后其最大值為-57.4mm，A2監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降穩(wěn)定后其最大值為-55.4mm。

2.3" "A3監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

A3監(jiān)測(cè)點(diǎn)的路基沉降量與沉降速率隨時(shí)間的變化曲線如圖4所示。從圖4中可以看出，A3監(jiān)測(cè)點(diǎn)的路基沉降也可分為兩個(gè)階段，即快速沉降階段和沉降穩(wěn)定階段?？焖俪两惦A段主要為路基填筑完成后的50d內(nèi)，路基累計(jì)沉降量也逐漸增大，但相比A1監(jiān)測(cè)點(diǎn)，A3監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量最大值有所減小。

在沉降穩(wěn)定后，A1監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大值為-57.4mm，A3監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大值為-54.3mm，相差3.1mm。與A1和A2監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同的是，A3監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降速率在路基施工完成后的40d之后顯著減小，要明顯小于A1和A2監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3" 不良地質(zhì)路基換填施工技術(shù)

3.1" "路基換填技術(shù)概述

路基換填技術(shù)可根據(jù)地質(zhì)條件不同、施工要求不同分為不同的種類，傳統(tǒng)施工技術(shù)包括常規(guī)的挖掘、填筑、壓實(shí)等傳統(tǒng)工藝，適用于一般地質(zhì)條件和工程規(guī)模。特殊施工技術(shù)包括振動(dòng)加固、地基改良、土體固化等技術(shù)，在處理復(fù)雜地質(zhì)條件或要求更高的工程質(zhì)量時(shí)應(yīng)用較多。

公路不良地質(zhì)地基換填技術(shù)是一種常見(jiàn)的地基處理方法，特別適用于軟弱土地基條件下的公路工程。不良地質(zhì)地基指的是土層的承載力較低，易于發(fā)生沉降和變形的土壤類型，如粉土、淤泥質(zhì)黏土等。

3.2" "路基換填技術(shù)施工流程

3.2.1" "地質(zhì)勘察與分析

進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，了解不良地質(zhì)地基的分布、性質(zhì)以及地下水情況。

3.2.2" "不良地質(zhì)開(kāi)挖

對(duì)不良地質(zhì)進(jìn)行開(kāi)挖，將不適宜作為路基的軟弱土層去除。

3.2.3" "填料選擇

挖除不良地質(zhì)后，選擇適宜的填料進(jìn)行填充，通常選用礫石、碎石、河沙等具有良好排水性和較高承載力的材料。填料的選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特點(diǎn)和工程需求進(jìn)行合理確定。

3.2.4" "填筑與壓實(shí)

將選定的填料依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行逐層填筑和壓實(shí)，確保填料的密實(shí)度和均勻性，以提高路基的承載能力和穩(wěn)定性。

3.2.5" "監(jiān)測(cè)與調(diào)整

在施工過(guò)程中，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的質(zhì)量監(jiān)測(cè)和調(diào)整，確保每個(gè)步驟都符合設(shè)計(jì)要求，以避免后期出現(xiàn)的不穩(wěn)定因素和沉降問(wèn)題。

3.3" "不良地質(zhì)路基換填施工實(shí)例

3.3.1" "換填總體方案

阿薩巴25km的不良地質(zhì)段設(shè)計(jì)的換填沙深度為2m，單幅道路寬度為14m。由于該項(xiàng)目沿線沼澤地段地質(zhì)狀況差，在施工時(shí)選擇逐步推進(jìn)填筑的方法。先用濕地挖掘機(jī)，沿道路方向清理長(zhǎng)50m、寬14m的填筑施工面，之后組織自卸車?yán)\(yùn)河沙，沿著既有路邊倒入開(kāi)挖過(guò)的填筑場(chǎng)地。

鑒于換填深度為2m，為保證河沙壓實(shí)度，第1層填筑1.3m，第2層填筑0.7m，用凸塊式壓路機(jī)靜壓1次，振動(dòng)壓2次，同時(shí)配合澆水保證填筑區(qū)域填沙的密實(shí)度。在開(kāi)挖清理區(qū)域安排一臺(tái)濕地挖掘機(jī)，將沼澤地的淤泥、部分灌木、棕櫚樹(shù)等直接挖開(kāi)堆到道路沼澤外側(cè)，防止填筑的河沙過(guò)多流失。開(kāi)挖面回填工區(qū)配備1臺(tái)推土機(jī)、1臺(tái)徐工凸塊式壓路機(jī)及12臺(tái)用于拉河沙的自卸車。

3.3.2" "換填施工關(guān)鍵技術(shù)

3.3.2.1" "河道沼澤地開(kāi)挖

濕地挖掘機(jī)沿著填沙方向向里逐步開(kāi)挖，開(kāi)挖清理深度為2.6m，將河道沼澤地里的淤泥、樹(shù)根等雜物堆放至開(kāi)挖邊線的沼澤地里，用來(lái)保護(hù)后面填沙不被河水沖走。

3.3.2.2" "填沙與整平

自卸車?yán)\(yùn)河沙運(yùn)至新建道路邊上，將河沙倒至清理干凈的河道內(nèi)。推土機(jī)配合將堆積的河沙向外側(cè)推運(yùn)，填筑好的路基用水泵，將河道里的水抽到填筑的河沙上保持水密。

3.3.2.3" "壓實(shí)

使用推土機(jī)將河沙推平后，使用凸塊式壓路機(jī)強(qiáng)振動(dòng)碾壓2次。確保初檢壓實(shí)度不低于92%，否則壓路機(jī)再次振動(dòng)碾壓。

3.3.2.4" "再次填沙與碾壓

碾壓合格后馬上進(jìn)行第2層0.7m填沙施工。第2層0.7m深填沙施工步驟與第1層1.3m深填沙工序大致一樣，使用水泵或者雨季大量下雨保持填沙表面濕潤(rùn)，壓路機(jī)碾壓作業(yè)增加1遍，檢測(cè)壓實(shí)不得低于94%，否則壓路機(jī)再次振動(dòng)碾壓。填沙層要嚴(yán)格按試驗(yàn)段所得松鋪系數(shù)控制攤鋪，沙質(zhì)出現(xiàn)變化時(shí)須重新取樣進(jìn)行篩分，并層層按要求頻率檢測(cè)壓實(shí)度。同時(shí)，也要保證路基填沙的濕潤(rùn)，由試驗(yàn)室控制其含水率指標(biāo)，不足時(shí)要及時(shí)灑水補(bǔ)充，直到填沙路基頂?shù)竭_(dá)設(shè)計(jì)要求。

3.4" "不良地質(zhì)換填應(yīng)用效果

針對(duì)三角洲阿薩巴25km公路項(xiàng)目，通過(guò)換填適合的填料，增強(qiáng)了不良地質(zhì)段的承載能力和穩(wěn)定性，整體提升了路面的平整度和結(jié)構(gòu)均衡性。同時(shí)路基換填技術(shù)還可優(yōu)化路基的排水系統(tǒng)，確保道路在降雨后快速排水，避免因積水而導(dǎo)致的路面損壞和安全隱患。

總體來(lái)看，該段路基換填技術(shù)施工順利，質(zhì)量合格，改善效果顯著。項(xiàng)目部組織雨季填沙，旱季填土施工，合理的安排人員和機(jī)械，規(guī)避了尼日利亞傳統(tǒng)項(xiàng)目雨季停工、旱季趕工的現(xiàn)象。同時(shí)，通過(guò)嚴(yán)格把控施工填土、填沙質(zhì)量，有效控制了路基沉降，取得了良好的應(yīng)用效果。

4" "結(jié)束語(yǔ)

本文以尼日利亞某公路工程不良地質(zhì)地區(qū)的路基為實(shí)例，對(duì)該路基沉降進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及分析，并詳細(xì)探究了河道沼澤地區(qū)路基換填技術(shù)。

三角洲阿薩巴25km公路項(xiàng)目不良地質(zhì)段路基沉降在施工完成后的60d內(nèi)，隨著時(shí)間的增加而不斷增大。填沙施工完成時(shí)路基沉降速率較快，之后其沉降速率不斷減小。路基沉降可分為兩個(gè)階段，即快速沉降階段與沉降穩(wěn)定階段，快速沉降階段主要為路基施工完成后的50d內(nèi)，沉降穩(wěn)定階段主要為施工完成后的50d后。

通過(guò)幾個(gè)關(guān)鍵步驟來(lái)提升公路工程的穩(wěn)定性和承載能力。首先展開(kāi)詳細(xì)的地質(zhì)勘察與分析，了解土壤分布、性質(zhì)及地下水情況。其次，挖除不宜作為路基的軟弱土層，選擇具有良好排水性和高承載力的填料，如礫石、碎石、河沙等，按設(shè)計(jì)要求逐層填筑與壓實(shí)。最后，施工過(guò)程中需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)整，確保施工步驟符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)防潛在的不穩(wěn)定因素和沉降問(wèn)題。針對(duì)三角洲阿薩巴25km公路項(xiàng)目，通過(guò)實(shí)施路基換填技術(shù)，增強(qiáng)了不良地質(zhì)段的承載能力和穩(wěn)定性，整體提升了路面的平整度和結(jié)構(gòu)均衡性，取得了良好的施工效果。

參考文獻(xiàn)

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