1.前言

高寒陰濕地區(qū)路基在凍結(jié)過程中因水分遷移而產(chǎn)生分凝冰，在融化過程中因凍土層的凍脹易產(chǎn)生翻漿、沉降、凍融等路基病害，由于地質(zhì)條件的差異，在高寒陰濕地區(qū)軟土地基處治方面，目前還沒有成熟的施工技術(shù)規(guī)范。因此在高寒陰濕地區(qū)軟土地基處治，成為公路施工亟待解決的技術(shù)難題之一。宕昌（南河）至迭部二級公路改建工程施工中，針對海拔2200m～2800m高寒陰濕地區(qū)路基施工中，地下、地表富水地基造成的路基翻漿、沉降、凍融等技術(shù)難題，開展了《利用隧道棄碴處理高寒陰濕地區(qū)公路軟基施工技術(shù)》研究。采用先進的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測手段對路基工后沉降和凍脹變形進行了科學的數(shù)據(jù)采集，通過對數(shù)據(jù)的整理分析，結(jié)合當?shù)厮牡刭|(zhì)條件，制定出了滲溝和片石換填相結(jié)合的軟基處理方法，有效地解決了高寒陰濕地區(qū)路基翻漿、沉降及凍融等技術(shù)難題，保證了軟基處治的效率和質(zhì)量。通過宕昌（南河）至迭部二級公路改建工程K15+000～K23+430段，長度達8.43公里路基軟基處治施工的成功實踐，利用路線范圍內(nèi)臘子口隧道的石方棄碴，經(jīng)加工后用于軟基換填材料，提高了地基承載力。

2.特點

1）采取隧道棄碴換填和設置滲溝相結(jié)合的方法進行軟基處理，提高了地基承載力，降低了地下水位，有效的解決了地基凍融問題。2）通過建立簡易氣象站和變形凍脹自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對周邊氣象和軟基凍脹變形進行了科學的數(shù)據(jù)采集及分析，為高寒陰濕地區(qū)公路軟基處理提供了技術(shù)參數(shù)。3）利用隧道棄碴作為軟基換填材料，在保證工程質(zhì)量的同時，做到就地取材，最大的限度減少對周邊自然生態(tài)環(huán)境的破壞；避免了隧道棄碴對土地的占用，節(jié)約了土地。

3.適用范圍

適用于高寒陰濕地區(qū)，地表地下水豐富，換填片石來源豐富（有石質(zhì)隧道棄碴）的軟土地基處治。

4.工藝原理

施作滲溝用于降低地下水位，減少地下水對路基實體部分的侵蝕；利用隧道石方棄碴作為換填材料，形成緊密鑲嵌的透水路基，隔斷了毛細水上升，結(jié)合滲溝引排作用，提高了軟基地基承載力，有效的解決了地基凍融問題，同時做到就地取材，應地制宜，最大限度減少對周邊自然生態(tài)環(huán)境的破壞。

5.施工工藝流程及操作要點

5.1施工工藝流程（如圖5.1所示）

5.2施工操作要點

5.2.1施工前期準備。（1）貫通施工便道，保證施工便道暢通。（2）人員準備：組織責任心強，施工經(jīng)驗豐富的現(xiàn)場管理人員進行施工。（3）機械設備準備：根據(jù)現(xiàn)場施工條件，計劃兩個工作面，每個工作面配備東風大力神290型自卸車4輛，山推230型推土機1臺，大宇220型挖掘機1臺，徐工20t振動壓路機1臺。（4）材料準備：按設計數(shù)量一次性進場土工布、波紋管等材料，片石采備數(shù)量滿足施工進度即可，要達到硬度和粒徑的規(guī)范要求。片石利用石方隧道棄碴，棄碴應滿足施工進度需要的數(shù)量和規(guī)范要求的質(zhì)量標準。（5）技術(shù)準備：施工前對片石或隧道棄碴現(xiàn)場取樣，檢測其抗壓強度、水穩(wěn)定性、粒徑等。

5.2.2軟基開挖。按設計段落位置及施工放樣的開挖線進行開挖，可一次性開挖到底。新建路段可采用全幅開挖，改建路段為了滿足通車需要采用半幅開挖。開挖方向由棄土通道決定，便于運輸即可，開挖邊坡坡率不小于1：1，在材料運輸方向應挖成緩坡過渡，方便材料卸車。開挖時注意滲溝基底設計高程的控制。

5.2.3滲溝施工。按設計深度將軟基開挖完畢后，對縱向滲溝的設計位置和高程進行復核測量，用人工進行整修。整修完畢后澆筑砼基礎，灑水養(yǎng)生，滲溝靠路基側(cè)按設計坡度用塊石碼砌，便于卵礫石透水層施工，外側(cè)開挖成設計坡度即可。養(yǎng)生達到7天后，開始安裝直徑為300mm上半圓打孔的波紋管，波紋管包裹滲水土工布，路基側(cè)鋪設防水土工布，外側(cè)鋪設滲水土工布，中間回填碎石透水層，滲水土工布包裹外側(cè)和滲溝頂面部分。滲溝回填用5～10mm礫石要求干凈無雜質(zhì)，使用前篩去細顆粒和粉塵，滲溝出口應接涵洞或急流槽等排水設施，將水排至路基以外。

5.2.4片石換填。片石采用挖掘機裝車，自卸車運至施工現(xiàn)場，根據(jù)自卸車容量確定卸料間距，并用白灰線做以標記，按白灰線均勻卸料。裝料時盡量粗細混裝，避免大粒徑石料過分集中。卸料由專人指揮，應安排好石料運輸路線，按倒車卸料法水平分層，先低后高、先兩側(cè)后中央卸料，并用大型推土機攤平，個別不平處應人工配合用小塊石找平，每層攤鋪厚度不應超過75cm。

5.2.5碾壓。填料石塊本身是密實而不能壓縮的，壓實工作是使各塊石之間松散接觸狀態(tài)變?yōu)槊軐嵰Ш蠣顟B(tài)。碾壓時應特別注意碾壓的方法，由中間向兩側(cè)碾壓，由于石塊不同于土，其相互之間不存在粘聚力，故在中間的石塊是松散的，先壓兩側(cè)不利于石塊向兩邊方向推移，從而導致中間石塊由于受到兩側(cè)壓緊石塊的限制而難于壓實。同理，對于小半徑曲線段，則由內(nèi)側(cè)向外側(cè)，縱向進退試進行。為確保壓實效果，應無漏壓、無死角，在橫向接頭重疊0.4～0.5m進行壓實，前后相鄰的兩區(qū)段重疊1.0～1.5m進行壓實。振動碾壓時控制速度為2.5～3km/h，靜壓控制速度為3～4km/h。碾壓遍數(shù)≥8遍數(shù)。

5.2.6檢測壓實度。鋼球法測沉降差。鋼球直徑大于100mm，鋼球布設及要求：距路基邊緣不大于2m，縱橫向行間距均不大于10m，成梅花形布設。在攤鋪平整的路基上埋置鋼球，球頂面與路基平齊，埋置完成后，用水準儀（精確讀到mm）測量每個鋼球高程，然后用振動壓路機按試驗段確定的碾壓遍數(shù)進行碾壓，每碾壓一遍測一次鋼球高程，觀測前后高程之差，當碾壓完成每個鋼球上一遍和下一遍的高程差小于5mm時，即判定壓實合格。否則，應繼續(xù)碾壓。

5.2.7路基工后沉降及變形凍脹監(jiān)測（1）監(jiān)測點布設。①簡易氣象站布設：在施工路段隨機設置簡易氣象站一處，用于采集區(qū)域氣溫數(shù)據(jù)。②變形凍脹計布設：分別在監(jiān)測斷面的路基中部和右路肩鉆孔放置路基變形監(jiān)測凍脹計，設置深度為3m。所有變形監(jiān)測引線均采用外套鋁塑管保護，監(jiān)測引線引入氣象站內(nèi)自動數(shù)據(jù)采集箱里。（2）現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析①監(jiān)測點氣溫分析。根據(jù)簡易氣象站日平均氣溫曲線在有限時間段內(nèi)，得到施工區(qū)域平均氣溫。②路基變形監(jiān)測分析。路基的變形隨著溫度的變化表現(xiàn)出反復的凍脹和沉降，只是變形量都很小，右路肩變形監(jiān)測最大凍脹量為6.9mm，路基中心變形監(jiān)測最大凍脹量為12.09mm，遠小于《公路工程抗凍設計與施工技術(shù)指南》中規(guī)定的60mm以及《公路設計手冊》規(guī)定的容許凍脹值40mm（均為瀝青混凝土路面二級公路的容許值）。所以，從監(jiān)測的結(jié)果，采用滲溝結(jié)合隧道片石棄碴換填相結(jié)合的軟基處治方案的防凍效果都是很好的，從凍脹的角度看，路基是穩(wěn)定的。

6.材料與設備

6.1路基工程材料表

軟基處治主要施工材料如表6.1所示。

6.1 主要材料一覽表

材料名稱單 位數(shù) 量備注

軟基換填用片石m363328隧道棄碴

C20混凝土m3512滲溝底座

滲水土工布m216270

防水土工布m26856

塑料波紋管m5116Φ=300mm

填充礫石m359865～10mm

6.2 主要施工機械設備

主要施工機械設備如表6.2所示。

6.2 施工機械配置表

機械名稱機械型號數(shù)量機械狀況備注

自卸車東風大力神2908良好

推土機山推2302良好

壓路機徐工20t2良好

挖掘機大宇2201良好

6.3主要試驗、測量、質(zhì)檢儀器

主要試驗、測量、質(zhì)檢儀器如表6.3所示。

表6.3 主要材料試驗、測量、質(zhì)檢儀器設備表

序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注

（一）砂、石料

1壓碎值測定儀 套1

（二）測量、檢測儀器

1電子全站儀GPT-7002臺1

2水準儀AP-281臺2

3水準儀SDZ2000臺1

4塔尺5m把2

5鋼尺50m把2

6鋼尺5m把2

7單點變形計 套9

本項目位于甘肅省南部宕昌縣南河鄉(xiāng)境內(nèi)的自然森林保護區(qū)，區(qū)內(nèi)植被茂盛，種類繁多，自然生態(tài)環(huán)境平衡。在項目建設過程中，在確保施工質(zhì)量的前提下，充分利用隧道石方棄碴作為軟基處治的換填材料，較好的解決了隧道開挖棄碴的廢棄問題，最大限度的保護了當?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境的平衡，在打造一條人文、經(jīng)濟公路的同時也打造了一條生態(tài)、綠色公路，取得了極好的環(huán)境效益。在高寒陰濕地區(qū)，首次提出利用滲溝和片石換填相結(jié)合的處治方法處理軟土地基，解決了公路建設中軟土地基影響工程質(zhì)量的難題。同時通過建立簡易氣象站和變形凍脹數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，對周邊氣象和軟基凍脹變形進行了科學的數(shù)據(jù)采集及分析，為高寒陰濕地區(qū)公路軟基處理提供了技術(shù)指導。為同類地區(qū)建筑領域（公路、鐵路、水利等）的施工積累了寶貴的施工經(jīng)驗，具有良好地借鑒和指導意義。

參考文獻

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