高速公路路基施工中的關(guān)鍵技術(shù)與優(yōu)化策略研究

摘要 路基施工是高速公路工程的核心環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接關(guān)系整個項目的耐久性與安全性。文章以某省境內(nèi)某高速公路項目為例，圍繞路基施工中的關(guān)鍵技術(shù)展開了系統(tǒng)研究，包括路基挖方與填方、路基壓實與防護(hù)、路基排水系統(tǒng)構(gòu)建，以及特殊路段施工等方面，并提出了路基施工中的優(yōu)化策略，旨在為類似工程提供有價值的技術(shù)參考和管理經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞 高速公路；路基施工；關(guān)鍵技術(shù)；優(yōu)化策略

中圖分類號 U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）05-0070-03

0 引言

隨著交通運輸需求的不斷增加和公路網(wǎng)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)展，高速公路的建設(shè)成為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工程。然而，高速公路的路基施工因地質(zhì)條件復(fù)雜、氣候環(huán)境多變等因素，面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。特別是在軟土、膨脹土和高填方等特殊地質(zhì)條件下，傳統(tǒng)的施工方法難以滿足現(xiàn)代工程的高質(zhì)量要求。為確保高速公路的穩(wěn)定性和安全性，需要綜合應(yīng)用先進(jìn)的施工技術(shù)和科學(xué)的管理策略。

1 工程概況

工程項目位于某省境內(nèi)，高速公路全長約150 km，連接A市和B市，是區(qū)域內(nèi)一條重要的交通干線，對促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。該高速公路為雙向四車道，設(shè)計時速為100 km。路基由兩部分組成，一部分為整體式路基，寬度為26 m；另一部分為分離式路基，寬度為13 m。項目包含多個不同類型的地質(zhì)區(qū)段，其中包括約90 km的平原地帶、60 km的丘陵地帶。地形的多樣性對路基施工提出了極高要求，需要采用不同的技術(shù)手段進(jìn)行施工。沿線還需跨越4條河流，設(shè)置7座大型橋梁及多個涵洞，對施工技術(shù)和管理水平提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2 路基施工中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 路基挖方與填方技術(shù)

在該項目中，挖方工程主要集中在丘陵地帶，總挖方量約為480萬立方米。在挖方施工中，主要采用機(jī)械挖掘與爆破相結(jié)合的方式。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，挖方區(qū)域主要為中硬巖石層，采用分段爆破的方法控制爆破振動。炸藥量的計算方式如下所示：

（1）

式中，Q——炸藥用量（kg）；K——巖石炸藥單位消耗量系數(shù)（kg/m3），該項目中取值為0.35 kg/m3；V——爆破體積（m3）；D——炸藥單次裝藥深度（m），該項目中取值為1.5 m。通過精確控制炸藥量和爆破參數(shù)，可有效地減少爆破帶來的次生災(zāi)害。

填方工程主要分布在平原地帶，總填方量約為420萬立方米。為保證填方的質(zhì)量和密實度，項目采用了分層填筑技術(shù)，使用Caterpillar 963K履帶式裝載機(jī)用于土方填筑，每層填方厚度控制在30 cm以內(nèi)。為優(yōu)化資源配置，減少運輸成本，項目對挖方與填方進(jìn)行了詳細(xì)的平衡與調(diào)配。通過計算每個施工段的挖方與填方量，合理調(diào)配土石方，以減少長距離運輸。例如，平原地帶挖方土方用于附近的填方施工，減少運輸距離和成本；丘陵地帶的石方用于路基防護(hù)工程和路面基層的填筑；剩余的土方和石方根據(jù)需要，調(diào)配至需要填方的區(qū)域，確保資源利用的最大化。

2.2 路基壓實與防護(hù)技術(shù)

在該項目路基施工過程中，采用Caterpillar CS56B單鋼輪振動壓路機(jī)進(jìn)行分層壓實，以確保路基的均勻密實度。為保證壓實效果，施工現(xiàn)場進(jìn)行了多次試驗，通過環(huán)刀法測得土樣體積和質(zhì)量，計算出密度，然后得出路基的壓實度，其公式如下：

（2）

式中，D——壓實度（%）；ρd——現(xiàn)場測定的干密度（g/cm3）；——實驗室測定的最大干密度（g/cm3）。通過檢測，確保每層填土的壓實度不低于95%。不同碾壓次數(shù)與壓實度之間的關(guān)系如圖1所示。

由于該項目位于亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候區(qū)，雨季降水量大，對路基的防護(hù)提出了更高要求。為此，項目采用了植草護(hù)坡和噴漿護(hù)坡相結(jié)合的方法，以防止水土流失和邊坡坍塌，有效保障了路基的穩(wěn)定性和耐久性。為評估壓實與防護(hù)效果，項目采用現(xiàn)場監(jiān)測和定期檢測相結(jié)合的方式，監(jiān)測內(nèi)容包括路基沉降、邊坡穩(wěn)定性和排水系統(tǒng)運行情況，以確保路基沉降量控制在設(shè)計范圍內(nèi)。

2.3 構(gòu)建路基排水系統(tǒng)

該項目的排水系統(tǒng)設(shè)計遵循“排、截、疏、導(dǎo)”相結(jié)合的原則，主要包括邊溝、截水溝、排水溝和滲井等構(gòu)筑物[1]。在排水系統(tǒng)施工中，選用高透水性材料，使用Caterpillar 320液壓挖掘機(jī)開挖溝渠，使用HAMM HD 14 VV振動壓路機(jī)進(jìn)行壓實。邊溝和排水溝均采用透水混凝土和碎石進(jìn)行鋪設(shè)，滲井內(nèi)填充粒徑為20～40 mm的礫石，以增強(qiáng)排水效果。

在排水系統(tǒng)施工過程中，采用分段施工和逐層驗收的方式，以確保每一段排水系統(tǒng)的施工質(zhì)量。在施工前，對施工區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察和水文分析，確保排水系統(tǒng)設(shè)計合理。在施工過程中，采用激光水平儀進(jìn)行精確定位，保證邊溝和排水溝的坡度符合設(shè)計要求，坡度應(yīng)控制在2%～4%之間，確保排水暢通。為評估排水系統(tǒng)的效果，項目組在雨季進(jìn)行了多次監(jiān)測，主要監(jiān)測內(nèi)容包括排水溝的排水能力和路基含水量的變化，確保排水系統(tǒng)在大雨后能夠迅速排出積水，將路基含水量維持在安全范圍內(nèi)。

2.4 特殊路段施工技術(shù)

在該項目中，特殊路段包括軟土路基、高填方路基及跨河路段等。在平原地帶的部分區(qū)域存在軟土路基，總長度約為15 km。軟土具有高壓縮性和低承載力，容易導(dǎo)致路基沉降。為此，項目采用預(yù)壓和排水固結(jié)法，通過設(shè)置豎向排水板和加載預(yù)壓荷載，使軟土路基的沉降得到有效控制。

在丘陵地帶，部分路段需要進(jìn)行高填方處理，最高填方高度達(dá)30 m。為確保填方的穩(wěn)定性，該項目采用分層填筑和分層壓實技術(shù)，并對高填方區(qū)域采取了邊坡防護(hù)措施。邊坡穩(wěn)定性計算公式如下：

（3）

式中，F(xiàn)s——邊坡穩(wěn)定系數(shù)；c——土的內(nèi)聚力（kPa），該項目中取值為15 kPa；L為滑動面的長度（m）；W——滑動體的重量（kN）；θ——滑動面的傾角（°）；φ——土的內(nèi)摩擦角（°）。通過計算和調(diào)整填方材料和壓實工藝，確保高填方路基的穩(wěn)定性。該項目需跨越4條河流，共設(shè)置7座大型橋梁。在跨河路段施工中，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，其承載力計算公式如下：

（4）

式中，Qu——樁的極限承載力（kN）；qb——樁端阻力（kPa）；Ab——樁端面積（m2）；qs——樁側(cè)摩阻力（kPa）；As——樁側(cè)面積（m2）。通過精確計算和施工控制，確保橋梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定和安全。

3 路基施工中的優(yōu)化策略

3.1 構(gòu)建科學(xué)的施工計劃與方案

該項目結(jié)合地形、氣候和地質(zhì)條件等，制定了詳盡的施工計劃和方案，項目總工期設(shè)定為36個月，分為三個階段：準(zhǔn)備階段（6個月）、主體施工階段（24個月）和收尾階段（6個月）。各階段的主要任務(wù)如表1所示：

為優(yōu)化施工方案，項目組采取分段施工，根據(jù)地形和工程量，將施工區(qū)分為若干段落，平行施工，縮短整體工期[2]。同時，通過施工計劃軟件，優(yōu)化資源配置，確保人力、物力和設(shè)備的高效利用。此外，項目還制定了詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，針對可能出現(xiàn)的天氣、地質(zhì)等突發(fā)情況，確保施工的連續(xù)性。

3.2 實施過程監(jiān)督與全生命周期監(jiān)控

為了確保施工質(zhì)量和進(jìn)度，項目采用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）和地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)，構(gòu)建了數(shù)字化施工監(jiān)控平臺。平臺集成了施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全和成本等多方面數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了全過程、全方位的監(jiān)控，如表2所示：

通過監(jiān)控平臺，項目組能夠?qū)崟r獲取施工數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。例如，通過進(jìn)度監(jiān)控數(shù)據(jù)，項目組每周召開一次施工進(jìn)度分析會，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。此外，項目組不僅關(guān)注施工階段，還對項目的全生命周期進(jìn)行監(jiān)控，包括設(shè)計、施工、運營和維護(hù)等。通過全生命周期監(jiān)控，確保項目在整個使用周期內(nèi)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3.3 以責(zé)任制落實質(zhì)量管理要求

在高速公路路基施工中，質(zhì)量管理的落實不僅依賴于技術(shù)手段，還需要通過建立和實施有效的責(zé)任制確保各項質(zhì)量管理要求的貫徹執(zhí)行。為此，項目組根據(jù)施工流程和任務(wù)的復(fù)雜性，明確劃分各施工環(huán)節(jié)的責(zé)任主體。在施工準(zhǔn)備階段，項目組制定了詳細(xì)的職責(zé)分工表，將每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量責(zé)任落實到具體的部門和人員[3]。例如，路基填方施工的質(zhì)量由現(xiàn)場施工隊負(fù)責(zé)，壓實度檢測由質(zhì)量檢測組專職負(fù)責(zé)，排水系統(tǒng)的施工質(zhì)量由排水工程小組負(fù)責(zé)。明確的職責(zé)劃分能夠確保每個環(huán)節(jié)都有專人負(fù)責(zé)，避免因責(zé)任不清而導(dǎo)致的質(zhì)量問題。

項目組建立了嚴(yán)格的質(zhì)量管理考核制度，定期對各責(zé)任主體的工作進(jìn)行評估與反饋。每周召開一次質(zhì)量分析會議，由各施工小組匯報本周的質(zhì)量控制情況和存在的問題，并由項目經(jīng)理對各小組的工作表現(xiàn)進(jìn)行打分和評議。對于未能達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的責(zé)任主體，項目組將根據(jù)考核結(jié)果給予相應(yīng)的處罰，必要時采取調(diào)崗或加強(qiáng)培訓(xùn)的措施，確保施工人員具備足夠的技術(shù)能力和責(zé)任意識。同時，為增強(qiáng)施工人員的質(zhì)量責(zé)任感，項目組還實施質(zhì)量獎懲機(jī)制。對于在質(zhì)量管理中表現(xiàn)優(yōu)異的個人和團(tuán)隊，項目組將給予經(jīng)濟(jì)獎勵和榮譽(yù)表彰；反之，對于因失職導(dǎo)致嚴(yán)重質(zhì)量問題的責(zé)任人，將嚴(yán)格追究責(zé)任并扣除相應(yīng)的績效工資。通過獎懲分明的管理方式，能夠激勵施工人員自覺遵守施工規(guī)范，主動發(fā)現(xiàn)并消除質(zhì)量隱患，從而有效提高整體工程質(zhì)量。

3.4 重視工程驗收與質(zhì)量評估工作

工程驗收和質(zhì)量評估是確保高速公路路基施工質(zhì)量的最后一道防線，該項目高度重視工程驗收與質(zhì)量評估工作，驗收程序包括分段驗收和整體驗收兩個階段。在分段驗收階段，每完成一個施工段落，項目組都會進(jìn)行自檢和互檢，確保施工質(zhì)量符合要求。在整體驗收階段，由第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面檢測和評估，確保整個項目的施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。為確保路基施工達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，該項目采用多層次、全方位的驗收和評估方法，覆蓋施工的每個階段和各個關(guān)鍵工序。在施工過程中，項目組實施分階段驗收制度。對于路基填方、壓實、排水系統(tǒng)構(gòu)建等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施工完成后均需進(jìn)行初步驗收，檢測工作嚴(yán)格遵循《公路養(yǎng)護(hù)工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)" 第一冊" 土建工程》（JTG 5220—2020）和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3610—2019）等國家規(guī)范，從而避免后續(xù)工序因前期質(zhì)量問題而出現(xiàn)返工問題[4]。

項目組在施工結(jié)束后進(jìn)行全面的最終驗收，在最終驗收階段，項目組邀請獨立的第三方質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)，對工程進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測和評估。檢測內(nèi)容涵蓋路基的整體穩(wěn)定性、壓實度、排水系統(tǒng)的運行情況、邊坡的防護(hù)效果等。第三方質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)根據(jù)檢測結(jié)果出具詳細(xì)的評估報告，指出工程中可能存在的任何質(zhì)量隱患或不足之處，確保驗收過程的公正性和準(zhǔn)確性。同時，為保證驗收的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，項目組采用先進(jìn)的檢測設(shè)備和技術(shù)手段，例如利用地質(zhì)雷達(dá)對路基內(nèi)部的密實度和均勻性進(jìn)行無損檢測，采用無人機(jī)航拍技術(shù)對邊坡和排水系統(tǒng)進(jìn)行高精度的影像分析。

4 結(jié)語

該文通過對高速公路路基施工中的關(guān)鍵技術(shù)與優(yōu)化策略的系統(tǒng)研究，驗證了所采用技術(shù)和管理策略在提高施工質(zhì)量、保證工程進(jìn)度和增強(qiáng)路基穩(wěn)定性方面的有效性。未來還將進(jìn)一步研究優(yōu)化施工技術(shù)和管理方法，并探索其在不同地質(zhì)和氣候條件下的廣泛應(yīng)用。通過不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，為高速公路建設(shè)提供更為堅實的技術(shù)支持和管理保障，迎接未來更復(fù)雜的工程挑戰(zhàn)。

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