馬界平

（甘肅順達(dá)路橋建設(shè)有限公司，甘肅蘭州730050）

濕陷性黃土地區(qū)公路改擴(kuò)建工程路基施工質(zhì)量控制分析

馬界平

（甘肅順達(dá)路橋建設(shè)有限公司，甘肅蘭州730050）

近年來，隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，高速公路等基礎(chǔ)建設(shè)迎來了大發(fā)展，許多原有高速公路由于種種局限已不能滿足現(xiàn)在的行車需求和地區(qū)發(fā)展，高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目愈來愈多，能否處理好路基拼接、最大程度降低不均勻沉降、防止路面成型后拼接部位不出現(xiàn)縱向裂縫是關(guān)鍵。西北地處黃土高原，濕陷性黃土路基也是路基填筑的難點(diǎn)和重點(diǎn)，本論述通過蘭州茅茨立交、蘭州西改擴(kuò)建工程等項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，淺析濕陷性黃土地區(qū)改擴(kuò)建項(xiàng)目路基質(zhì)量控制措施。

濕陷性黃土地區(qū)；公路工程；路基施工

1　原地表及基底處理

1.1挖除前完善臨時(shí)排水設(shè)施

黃土是一種特殊的粘性土，粉粒含量高，多孔隙，土中含有碳酸鈣等易溶鹽類，遇水溶解形成沖蝕，黃土遇水膨脹形成崩解，黃土顆粒遇水侵蝕后因內(nèi)部凝結(jié)力減少易產(chǎn)生一定的沉陷或者位移---即濕陷。其透水性差，干燥時(shí)堅(jiān)硬，浸濕后不易干燥，強(qiáng)度急劇下降，并且易形成彈簧土，還會(huì)產(chǎn)生開裂，受水浸濕后下沉多，多次反復(fù)產(chǎn)生裂縫，降水后，水從裂縫進(jìn)入下滲深度增加損壞路基、路面。黃土路基損壞大多由水引起，因此，在路基施工和拆除舊路時(shí)必須事先修建臨時(shí)攔水和集中排水設(shè)施（見圖1所示），尤其是新舊結(jié)合部位，是黃土路基填筑關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

圖1　蘭州西改擴(kuò)建工程項(xiàng)目臨時(shí)攔水帶

1.2加強(qiáng)清表工作過程中的控制

公路改擴(kuò)建不同于新建，具有自身的明顯特點(diǎn)。目前需進(jìn)行改擴(kuò)建的高速公路均已通車且多車，公路兩側(cè)綠化較好，植被樹木茂盛；公路防護(hù)及排水設(shè)施通過多年的養(yǎng)護(hù)與維修，不斷完善，數(shù)量較大；公路運(yùn)行期間路側(cè)安全設(shè)施及其他交通安全設(shè)施較多。所以清表時(shí)設(shè)備投入必須加強(qiáng)，選用挖機(jī)、裝載機(jī)和人工配合，清表厚度需達(dá)到露出新茬土為宜，清理腐植土要徹底.不得留有遺露或死角，清表工程中遺留的草、樹根必須人工清除徹底，原有高速舊邊溝、涵洞出水口等經(jīng)過多年的雨水浸潤(rùn)底部大都形成濕陷，徹底清理該區(qū)域是重中之重，濕陷面積大、深度厚的區(qū)域需用透水性材料換填處理，原地表清理徹底是保證路基填筑的基礎(chǔ)。

1.3沖擊碾壓質(zhì)量控制

沖擊碾壓在黃土地區(qū)非常成熟，施工簡(jiǎn)單方便，基底壓實(shí)速度較快，工期較短，現(xiàn)在黃土地區(qū)路基填筑前大多采用沖擊碾壓進(jìn)行基底處理，起到了較好的效果。路基基底不同，沖擊碾壓遍數(shù)不同，如在中川機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程中，筆者所在施工團(tuán)隊(duì)采取以下方案來確定最佳碾壓速度和碾壓遍數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇60 m路段作為試驗(yàn)段。

試驗(yàn)段長(zhǎng)60 m，9條窄道，見圖2所示。沖擊碾壓前檢測(cè)地基不同深度處（0～30 cm、30～60 cm、60～90 cm、90～120 cm、120～150 cm）的壓實(shí)度。

用三邊形壓路機(jī)先在1～6號(hào)窄道進(jìn)行循環(huán)碾壓，1、2、3號(hào)窄道行駛速度5～10 km/h，4、5、6號(hào)窄道行駛速度10～15 km/h，沖碾10、15、20、25、30遍后，測(cè)量不同斷面的沉降量，并用灌砂法或環(huán)刀法在2號(hào)窄道、5號(hào)窄道中線處檢測(cè)不同深度處（0～30 cm、30～60 cm、60～90 cm、90～120 cm、120～150 cm）的壓實(shí)度。沉降量及壓實(shí)度檢測(cè)斷面見圖3所示。

利用4、5、6號(hào)窄道作為過渡，在7、8、9號(hào)窄道進(jìn)行沖擊碾壓，行駛速度15～20 km/h，沖碾10、15、20、25、30遍后，測(cè)量不同斷面的沉降量，并在8號(hào)窄道檢測(cè)不同深度處（0～30 cm、30～60 cm、60～90 cm、90～120 cm、120～150 cm）的壓實(shí)度。沉降量及壓實(shí)度檢測(cè)斷面同2號(hào)窄道。

圖2　沖擊碾壓路線示意圖

圖3　路基沖擊碾壓沉降觀測(cè)斷面

圖4　每點(diǎn)周圍壓實(shí)度檢測(cè)挖土順序

通過上述方案和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及實(shí)驗(yàn)情況，當(dāng)沖擊碾壓速度達(dá)到15～20 km/h時(shí)，沖擊效果最好，沖擊遍數(shù)達(dá)到20遍以后，路基沉降量和壓實(shí)度變化很小，最后確定了本項(xiàng)目路基沖擊遍數(shù)和方案。對(duì)于不同地方，土質(zhì)不同、沖擊碾壓設(shè)備頻率和振幅不同，就有不同的效果，確定最佳壓實(shí)方案對(duì)整個(gè)路基沖擊碾壓具有良好的效果。

2　加強(qiáng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

路基填筑的成功與否與試驗(yàn)是緊密結(jié)合的，目前國(guó)內(nèi)一、二級(jí)公路和高速公路土方路基施工使用的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)普遍采用室內(nèi)重型擊實(shí)法測(cè)得的最大干密度和最佳含水量。由此可見，做好土方路基標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)尤為重要，要做好土方路基標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)從以下幾點(diǎn)著手：一是取樣必須具有代表性，即所取土樣要能代表土樣的整體；二是所取土樣能夠代表能夠代表工程實(shí)際采用的土的整體。在所取土樣土體中盡量從盡可能多的方位取等量的土，取樣時(shí)要鏟除表土，取樣數(shù)量比試驗(yàn)數(shù)量多2～3倍，以防一次試驗(yàn)不成功重做。濕陷性黃土地區(qū)土質(zhì)變化非常大，不同區(qū)域即使距離很近，土質(zhì)變化也會(huì)非常大，在中川機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程路基填筑時(shí)有一段半填半挖土方，相距不到60 m，前一段路基填筑壓實(shí)度能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，后一段壓路機(jī)怎么壓也達(dá)不到要求，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)含水量也滿足要求，最后分析原因發(fā)現(xiàn)是土質(zhì)發(fā)生了變化。因此，濕陷性黃土地區(qū)路基填筑一定要加強(qiáng)試驗(yàn)檢測(cè)頻率，用試驗(yàn)數(shù)據(jù)指導(dǎo)填筑質(zhì)量。

3　新舊路基拼接質(zhì)量控制

公路改擴(kuò)建工程和新建工程有許多不同之處，其主要是增加了新舊路基結(jié)合這道工序，其施工難度也主要在于此。

3.1臺(tái)階開挖

施工時(shí)，將基底和原路基邊坡根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況分為200～400 m分段進(jìn)行，沿著路基坡腳線向內(nèi)開挖第一層臺(tái)階，臺(tái)階高度主要和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際填土高度決定，一般為0.8～1.5 m，并且臺(tái)階向內(nèi)傾斜4%的坡度，填筑時(shí)在兩個(gè)作業(yè)交叉處要交疊銜接，搭接長(zhǎng)度最少要大于2 m以上，每層填筑搭接時(shí)不能同一位置，要錯(cuò)位搭接處理。

3.2鋪設(shè)土工材料

加鋪加筋材料土工格柵既能減小路堤邊坡坡率，收縮路堤坡腳，減少高填方路基占用農(nóng)田、破壞植被面積，又能確保路堤穩(wěn)定。對(duì)地面橫坡于1∶2的縱向、橫向填挖結(jié)合部，必須鋪設(shè)土工格柵。土工格柵鋪設(shè)前，應(yīng)將土層表面整理平整且清除碎、塊石等堅(jiān)硬凸出物。鋪設(shè)時(shí)應(yīng)將加筋材料縱向與填挖接縫相垂直，在受力方向連接處的強(qiáng)度不得低于材料設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，且其疊合長(zhǎng)度不應(yīng)小于15 cm，層與層之間回折搭接不應(yīng)小于2 m，應(yīng)用人工拉緊，不得有褶皺，材料之間的連接用U型釘固定牢固。土工格柵攤鋪后及時(shí)填筑填料，填料應(yīng)盡量采用同類土或內(nèi)摩擦角較大的砂、石材料進(jìn)行填筑。土工格柵上填料的攤鋪需注意，第一層填土攤鋪宜采用輕型設(shè)備，避免造成土工格柵質(zhì)量缺陷，填料的攤鋪與填筑從路堤的中線位置開始，對(duì)稱地向兩側(cè)填土，然后壓實(shí)，以保證路基形成整體結(jié)構(gòu)，減輕不均勻沉降造成的路基病害。

3.3路基填筑過程控制

3.3.1悶料

由于黃土大多位于西北地區(qū)，常年干旱少雨，蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量，其土質(zhì)大多疏松干燥，不能立即當(dāng)做填料使用，現(xiàn)場(chǎng)灑水拌合極易出現(xiàn)翻漿，并且攪拌不均勻，影響填筑質(zhì)量，一般施工前都要對(duì)填土提前悶料。即在施工前7～10 d對(duì)取土場(chǎng)及時(shí)清表，并用推土機(jī)將土場(chǎng)推平，再用挖機(jī)間隔1.5～2 m挖成0.8 m左右深度的水溝，水溝底部竟可能保持一個(gè)平面，再灌水長(zhǎng)時(shí)間均勻下滲，達(dá)到填土要求。

3.3.2路基填筑

填筑黃土路基時(shí)，要現(xiàn)場(chǎng)勤測(cè)土的含水量，當(dāng)含水量在最佳含水量的±2%范圍內(nèi)進(jìn)行攤鋪碾壓，填料含水量過大時(shí)應(yīng)攤開晾曬，由于黃土含水量過大時(shí)極易濕陷，碾壓會(huì)形成反彈，所以對(duì)不能保證路基填筑質(zhì)量的要及時(shí)挖除清理，含水量過小時(shí)，應(yīng)用灑水車灑水，使含水量符合要求。填筑時(shí)，路基基底及路基每層施工須按方格網(wǎng)上土，為有效控制每層虛攤厚度，初平時(shí)用水平儀控制每層的松鋪厚度，松鋪厚度不能大于30 cm，路基填筑寬度比設(shè)計(jì)寬度大30～50 cm,一是保證路基邊坡壓實(shí)質(zhì)量，二是黃土路基遇水極易濕陷，防止重型設(shè)備安全碾壓。黃土填土路基填筑過程中也必須做好臨時(shí)排水工作，當(dāng)天的填土盡可能碾壓成型，加寬拼接路基施工當(dāng)天下班時(shí)必須用刮平機(jī)臨時(shí)刮成向外2%的橫坡，避免夜間降雨后雨水從新舊路基拼接處下滲影響路基拼接質(zhì)量。

3.3.3碾壓

路基填料必須經(jīng)過充分的壓實(shí)才能獲得足夠的強(qiáng)度和水溫穩(wěn)定性，經(jīng)過充分壓實(shí)的路基，在行車荷載和自然因素的作用下，產(chǎn)生的塑性變形較小，而壓實(shí)度低的路基則會(huì)產(chǎn)生較大的塑性變形，進(jìn)而引起路面的破壞。路基經(jīng)充分壓實(shí)，達(dá)到規(guī)范規(guī)定的壓實(shí)度后鋪筑路面，可有效地防止路面病害的發(fā)生，提高路面的使用性能和耐久性。選擇合理的壓實(shí)機(jī)具及根據(jù)壓實(shí)機(jī)具的組合形式、選擇適宜的壓實(shí)厚度和碾壓遍數(shù)。黃土填筑應(yīng)盡可能采用羊角碾，大噸位靜碾壓路機(jī)及大噸位輪胎壓路機(jī)的組合模式碾壓路，在填料按照要求鋪填完畢后壓實(shí)順序按先內(nèi)側(cè)后外側(cè)，先慢后快，先靜壓后振動(dòng)壓的操作程序進(jìn)行碾壓,見圖5所示。機(jī)械走行速度控制在2.0 km/h。其次，在機(jī)械無法施工的地方(橫向?qū)挾容^窄)必須采用夯實(shí)機(jī)具自下而上逐層填筑夯實(shí)，確保填土密實(shí)、穩(wěn)定。

圖5　蘭州西改擴(kuò)建工程項(xiàng)目32噸大噸位壓路機(jī)、震動(dòng)羊角碾和光輪壓路機(jī)配合進(jìn)行黃土路基碾壓

4　特殊路基處理

濕陷性黃土地區(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)常會(huì)遇到軟土路基，因?yàn)槿绻熊浲恋鼗话闱闆r在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)提出處理方法。多數(shù)情況是有局部地段地質(zhì)情況和原來設(shè)計(jì)不同，出現(xiàn)局部地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，或者由于局部地段含水量過大（原有排水系統(tǒng)不暢，原有地基土質(zhì)滲水性不好）造成地基軟彈，出現(xiàn)這種情況要及時(shí)采用以下方法處理：

4.1換填

這是最常用的方法。這種方法最大有效處理深度3 m。采用人工或機(jī)械挖除路堤下全部軟土，換填強(qiáng)度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料。換填的深度要根據(jù)承載力確定。

4.2拋石擠淤

在有軟土或彈簧土以及有積水的路段尤其接長(zhǎng)利用橋涵周圍拋填石頭，填石的高度以露出要處理的路段原有土層或積水高度。在填石的過程中注意一定要用推土機(jī)或者挖掘機(jī)把石塊壓實(shí)，不能出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象，然后再填筑土方。

4.3盲溝

遇到在要處理的路段根據(jù)要處理的路段的長(zhǎng)度，在橫向或縱向挖盲溝，盲溝通常用滲水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同級(jí)配的石塊起到排水的功能。注意盲溝的出口要與排水溝連接，以便把路基中的水排出路基。

4.4透水砂礫墊層

透水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設(shè)一層砂層，作用是在軟土頂面增加一個(gè)排水面，在填土的過程中，荷載逐漸增加，促使軟土地基排水固結(jié)滲出的水就可以從砂墊層中排走。為確保砂墊層能通暢排水，要采用滲水性良好的材料。砂墊層一般的厚度為0.8-1.0 m。為了保證砂墊層的滲水作用，在砂墊層上應(yīng)該填一層粘性土和土工膜封住水不讓水返上路基。在路基兩側(cè)要修好排水溝，通過砂墊層滲出的水通過排水溝排出路基外，保持路基的穩(wěn)定。

4.5石灰隔水墻

石灰隔水墻主要是公路兩側(cè)地勢(shì)低洼潮濕或者兩側(cè)常有農(nóng)田灌溉等，水通過地表慢慢滲入路基，慢慢造成路基不均勻沉降甚至塌陷，為了阻止?jié)B水進(jìn)入路基范圍，在路基護(hù)坡道2 m以外挖深溝，然后采用石灰土填筑，保證路堤質(zhì)量。

5　路基排水設(shè)施質(zhì)量控制

黃土地區(qū)土質(zhì)復(fù)雜，土層厚度達(dá)到100 m左右，其土質(zhì)疏松，透水性差，抗沖蝕能力低，具有較高的摩擦強(qiáng)度和極低的粘聚力，同時(shí)具有濕陷性，濕陷厚度達(dá)9～20 m，浸水崩解，破壞土壤的膠結(jié)狀態(tài)，極易發(fā)生由降雨引發(fā)的濕陷和崩塌。調(diào)查表明，黃土地區(qū)的路基毀壞除了路基填筑質(zhì)量外主要是有水毀造成。因此完善排水設(shè)施和加強(qiáng)排水設(shè)施質(zhì)量才能保證路基長(zhǎng)期穩(wěn)定。一要做好排水設(shè)計(jì)時(shí)的水文調(diào)查和施工期間的補(bǔ)充勘察工作，以保證排水系統(tǒng)的完善性和協(xié)調(diào)性；二是嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，尤其西北黃土地區(qū)漿砌構(gòu)造物較多，氣候干燥，分化片石較多，砌筑時(shí)砂漿水分極易蒸發(fā)，修筑過程中嚴(yán)把材料關(guān)，杜絕不合格材料進(jìn)場(chǎng)，砌筑后加強(qiáng)養(yǎng)生，提高砌筑質(zhì)量。

6　結(jié)束語(yǔ)

以上介紹的幾種方法在公路路基建設(shè)施工中有廣泛的使用，針對(duì)濕陷性黃土地質(zhì)有良好的處理效果。本論述結(jié)合實(shí)際工程施工情況，使用以上方法指導(dǎo)施工，取得了良好的效果。濕陷性黃土地質(zhì)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，建設(shè)過程中可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害也較多，是尤其應(yīng)該重視的特殊地基處理情況之一。隨著科技的不斷進(jìn)步，人們不斷的研究實(shí)踐，以后肯定將會(huì)有更加有效的處理方法出現(xiàn)。路基建設(shè)施工單位應(yīng)就該正確使用這些方法，合理處理濕陷性黃土地質(zhì)，保證公路的質(zhì)量達(dá)到規(guī)范的要求。

［1］JTG F10-2006.公路路基施工技術(shù)規(guī)范［S］.中交第一公路工程局有限公司，北京：人民交通出版社，2006.

［2］遲俊德.濕陷性黃土地基處理方法比較［J］.科技信息，2011（34）.

［3］李振華.對(duì)濕陷性黃土路基處理的探討［J］.河南建材，2008（01）.

［4］JTG E42-2005.公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程［S］.交通部公路科學(xué)研究所，北京：人民交通出版社,2005.

U416.1

A

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.11.021

2016-7-21

馬界平（1976-），男，漢族，甘肅靜寧人，大學(xué)本科，工程師，主要從事項(xiàng)目工程技術(shù)管理工作。