路雅雄

（中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100000）

0 引言

近幾年，公路工程領(lǐng)域正面臨著來自海外市場的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。對此，國內(nèi)企業(yè)必須不斷提高海外公路工程的施工水平，才能確保海外公路工程質(zhì)量。

1 工程概況

本項(xiàng)目位于喀麥隆共和國西南部沿海地帶，是克里比地區(qū)重要的交通要道，該高速公路設(shè)計(jì)時(shí)速為100km/h，主線全長38.5km，連接線4.5km。其中PK0—PK2+600為雙向4車道，PK2+600至終點(diǎn)為雙向6車道、預(yù)留2車道；全線共設(shè)橋梁總長690m/10座；設(shè)互通式立交3處，分離式立交4處，主線收費(fèi)站1處，匝道收費(fèi)站1處。項(xiàng)目所處位置由原始森林覆蓋，存在大量的沼澤區(qū)域。

2 軟土地基的不利影響

由于軟土地基的特性，為高速公路項(xiàng)目的建設(shè)形成了極大的阻礙，要想將軟土地基對整體項(xiàng)目的不良影響降到最低，就必須嚴(yán)格治理軟土地基項(xiàng)目存在的問題。在高速公路軟土地基作業(yè)中，主要存在以下幾方面的問題。

（1）因?yàn)檐浲粱鶎油寥篮氏鄬Ω?，?dāng)軟土基層含水率達(dá)到70%時(shí)，地基下方就會(huì)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，導(dǎo)致軟土層有較多淤泥，直接影響了項(xiàng)目建設(shè)的速度。

（2）因?yàn)檐浲粱鶎雍侍撸魅趿送饷嫠臐B透能力，這嚴(yán)重影響了地基的固結(jié)進(jìn)度及地基的穩(wěn)定性[1]。同時(shí)，因?yàn)檐浕芯邆湓S多有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)堵塞了管道中的水，致使難以排泄，形成了大范圍的軟土，進(jìn)而造成地基下降的問題。

（3）由于軟基很容易被壓縮，這一特性會(huì)造成地基下沉及產(chǎn)生漏洞，從而造成地基塌陷，若不盡早處理，會(huì)給公路項(xiàng)目造成嚴(yán)重的安全問題，致使公路質(zhì)量下降。

3 軟土地基換填處理的工程特點(diǎn)

工程項(xiàng)目中治理軟土地基一般采取清淤換填施工技術(shù)，如果持力層太軟，不能對上方進(jìn)行有效支撐，應(yīng)選擇清淤換填的方法加固地基，起到強(qiáng)化地基承載力的作用。清淤換填施工技術(shù)不僅可以提高軟基的荷載力，而且保證了整體項(xiàng)目的施工質(zhì)量，同時(shí)該技術(shù)費(fèi)用低，所以，該技術(shù)在大部分項(xiàng)目建設(shè)過程中被廣泛應(yīng)用。

清淤換填技術(shù)是通過高強(qiáng)度的地基材料（如片石、卵石、素土、粗砂等），把原始軟基中的軟土及淤泥等進(jìn)行換置，因?yàn)樵熊浕鶎映休d力差，所以換填后不僅能夠提高整體地基的承載力，也保障了此段地基達(dá)到了項(xiàng)目承載力設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)[2]。在公路項(xiàng)目建設(shè)中，換填的材料相對較多，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際狀況選取合適、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的材料開展換填施工，保證施工質(zhì)量與效益。本項(xiàng)目因周邊有開采石場，故采用片石進(jìn)行換填。

4 清淤換填質(zhì)量對路基沉降特性的影響

4.1 前期測量

清淤換填施工前期測量工作的重點(diǎn)是復(fù)測水準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)施工方案對附合導(dǎo)線、縱斷面土進(jìn)行查驗(yàn)和復(fù)測，若有需求可適量增加一定的水準(zhǔn)點(diǎn)，并完成施工范圍及中樁、邊樁的測量放樣。

4.2 觸探試驗(yàn)

在開始清淤換填施工前應(yīng)進(jìn)行觸探試驗(yàn)，確定軟土路基的大概范圍和深度。根據(jù)本工程實(shí)際情況，選擇荷蘭觸探儀作為試驗(yàn)設(shè)備，以貫入20cm所需要的錘擊數(shù)量作為路基性質(zhì)判斷的依據(jù)，如果錘擊數(shù)量小于12錘，就可以確定該路基性質(zhì)為軟土路基。若遭遇斷面，應(yīng)根據(jù)斷面的實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整接觸點(diǎn)的數(shù)量，每一斷面上布設(shè)5個(gè)觸探點(diǎn)。

4.3 清淤換填施工過程

在結(jié)束清淤施工后，施工人員應(yīng)選擇典型的觸探點(diǎn)作為檢測對象，進(jìn)行復(fù)測，如果在清淤換填施工后還檢測出軟土層或地基中的含水量無法滿足施工要求，就應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行清淤作業(yè)，直至地基承載力和含水率達(dá)到要求。在確定地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)入下一道施工工序，開始壓實(shí)作業(yè)。開展壓實(shí)作業(yè)時(shí)，施工人員應(yīng)密切關(guān)注地基土體的含水量，若含水量較高，可適當(dāng)調(diào)整壓實(shí)方式，采取靜壓或非振動(dòng)壓實(shí)的方式，避免出現(xiàn)彈簧土。清淤結(jié)束后，應(yīng)對路基的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測，若存在不合理之處應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處治。根據(jù)施工的實(shí)際情況選擇質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)高、牢固性極好的材料，按照填筑材料的類型確定施工工序，同時(shí)在鋪填和壓實(shí)最后一層土?xí)r應(yīng)形成雙向橫坡，保證排水效果。清淤換填施工完成后，應(yīng)檢測路基標(biāo)高，并對整個(gè)施工質(zhì)量作出評價(jià)。

4.4 清淤換填的質(zhì)量控制

4.4.1 清淤機(jī)械控制

軟土路基清淤工作主要采用機(jī)械施工，大范圍的軟土直接采用濕地推土機(jī)進(jìn)行作業(yè)，而小范圍或較為特殊的軟土則采用小型挖掘機(jī)進(jìn)行作業(yè)。在實(shí)施清淤施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對機(jī)械設(shè)備參數(shù)的控制，濕地推土機(jī)壓力宜控制為0.029MPa，挖掘機(jī)鏟土采用反鏟形式，臂長控制在3m左右，鏟土容量為0.75m3。

4.4.2 壓實(shí)機(jī)械控制

壓實(shí)作業(yè)采用小型氣夯機(jī)，這一類型的壓實(shí)設(shè)備具有機(jī)械能小和易操作的特點(diǎn)。在開展基底壓實(shí)作業(yè)時(shí)，初次碾壓作業(yè)采用靜壓或非振動(dòng)的壓實(shí)方式，而針對粗粒填料的部分則應(yīng)采取振動(dòng)壓實(shí)的方式，但振動(dòng)壓實(shí)的頻率和速度不宜過快，振動(dòng)頻率應(yīng)保持在25~35Hz，振幅控制在1.6~2mm。

4.4.3 施工參數(shù)

（1）換填范圍。在開展換填施工前，應(yīng)先確定換填的范圍，由測量人員完成換填邊線測量放樣工作，路基換填范圍應(yīng)適量超出路基邊線，超出寬度不低于50cm。

（2）主要施工工藝。加強(qiáng)施工現(xiàn)場的規(guī)劃和管理，遵循開挖和換填分段交錯(cuò)施工原則，分段長度為50m，以此保證換填施工的效率和減少場內(nèi)施工便道的數(shù)量。該工程換填施工采用進(jìn)占法，嚴(yán)格按照施工要求開展作業(yè)，由20t的自卸汽車將土料轉(zhuǎn)運(yùn)到施工位置，并安排推土機(jī)和壓路機(jī)完成攤鋪壓實(shí)作業(yè)，土料松鋪厚度為35cm，壓路機(jī)采用20t鋼輪壓路機(jī)，先分別靜壓、弱壓1次，再強(qiáng)振動(dòng)碾壓4次，最后靜壓1次。

（3）施工方式和施工材料的選擇。考慮到清淤換填施工方式較為簡單，在實(shí)際的換填施工中應(yīng)根據(jù)回填路基填料類型加強(qiáng)質(zhì)量控制。根據(jù)填料的類型該工程的回填路基可分為含石量為70%的填石路基、土石混合路基和填土路基，不同路基基底的性質(zhì)存在一定的差異，因而在進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)時(shí)應(yīng)密切關(guān)注施工質(zhì)量，確保每一道施工工序均與技術(shù)條款規(guī)定相符合。

應(yīng)根據(jù)具體的軟土情況選擇路基填料，如果是基底含水率較高的地下水浸潤區(qū)域，應(yīng)選擇穩(wěn)定性和滲透能力較高的填料，如連續(xù)級配砂礫料、級配碎石；如果是常年位于地下水環(huán)境中的軟土路基，應(yīng)采用水穩(wěn)性能良好的粗粒土，并加強(qiáng)松鋪厚度的控制，宜保持在30cm。完成清淤換填施工后，應(yīng)對土體的變形和沉降情況進(jìn)行檢測，可適當(dāng)開放行車，分析行車荷載下的土體固結(jié)變形情況。

5 路基換填施工技術(shù)

5.1 排水

治理軟基前，應(yīng)進(jìn)行表層排水處理，本項(xiàng)目采取的排水方式是：在處理軟基層的面積內(nèi)挖掘橫縱向排水渠。只有將表面水排泄出去才方便挖掘土壤。

5.2 清理和挖掘

施工前，清理干凈表面的軟土及淤泥等，接著對底部進(jìn)行平整處理。若軟土底部的高差波動(dòng)偏大，將底部修理成階梯或緩坡的形狀。通常情況下，軟土底部的挖掘?qū)挾葢?yīng)控制在路堤寬度和邊坡寬度的范圍內(nèi)，同時(shí)至少比路基轉(zhuǎn)角寬50cm。為保證施工質(zhì)量，應(yīng)在挖掘到設(shè)計(jì)深度后開展軟土地基承載力試驗(yàn)，對地基承載力和含水率進(jìn)行檢測，若檢測確定地基承載力符合施工要求，即可進(jìn)入下一道施工工序，而如果地基承載力不滿足施工要求，則要及時(shí)與設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位溝通，調(diào)整施工方案。針對不能進(jìn)行換填的材料應(yīng)盡早處理，同時(shí)排水溝挖至合適深度。假如選擇天然排水溝的形式，由于排水難度系數(shù)偏大，可以選擇集中強(qiáng)制排水的形式，此種做法能夠防止基坑被水浸泡。若基層在溝谷位置且具備相應(yīng)的坡度時(shí)，在施工前必須將所有水排泄，全方位清理表面的軟土，后續(xù)展開基底的整理工作，變成反向傾斜的臺階。壓路機(jī)碾壓施工時(shí)，安裝的平臺寬度要大于壓路機(jī)寬度。在微型機(jī)器夯實(shí)的過程中，設(shè)置平臺應(yīng)控制在2m以上。換填作業(yè)之前，安裝圍堰并泵送保護(hù)，同時(shí)保證軟土被完全清除。

回填過程中不得混合軟土或水，否則在碾壓操作工程中會(huì)產(chǎn)生“彈簧”效應(yīng)。當(dāng)軟土被清除后，測量和驗(yàn)收基礎(chǔ)橫截面，通常情況下，每間距20m處選取某一切面進(jìn)行勘測。待軟基去除后，通常每間隔20m處選擇一個(gè)點(diǎn)，有必要測試基礎(chǔ)的承載力。

5.3 基底檢驗(yàn)

按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，承重層的承載力應(yīng)控制在150kPa以上。在本項(xiàng)目中，選擇輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)進(jìn)行承重層的承載力測試。挖掘至距離設(shè)計(jì)標(biāo)高30cm時(shí)，施工人員應(yīng)選擇荷蘭觸探儀，檢測基底承載力，若檢測發(fā)現(xiàn)基底承載力與施工要求一致，則可以機(jī)械開挖為主，輔助人工完成剩余土體的掘進(jìn)工作，如果檢測發(fā)現(xiàn)基底承載力無法滿足設(shè)計(jì)要求，則應(yīng)檢查問題原因并及時(shí)上報(bào)，優(yōu)化施工方案。基底清除結(jié)束后，考慮測量底座的標(biāo)高，通常每間距10m進(jìn)行一次勘測。驗(yàn)收達(dá)標(biāo)后便可進(jìn)行后續(xù)施工。

5.4 碾壓填筑

本項(xiàng)目采取逐層回填，各層的松鋪厚度不超過30cm。碾壓作業(yè)的具體步驟為：

（1）清潔和承載力檢測。在碾壓填筑施工前應(yīng)清潔找平基底，同時(shí)還要測試基底的承載能力。

（2）封底。若檢測發(fā)現(xiàn)基底的承載力滿足設(shè)計(jì)要求，即可采用填充材料進(jìn)行封底，封底厚度宜控制在30~50cm。

（3）碾壓。檢測基底壓實(shí)度，基底壓實(shí)度在設(shè)計(jì)要求85%以上時(shí)才能開始完成換填層首層的填筑碾壓作業(yè)。

5.5 砂礫料換填

（1）片石換填。①材料要求：片石的中心厚度≥15cm，最大粒徑要求＜40cm。飽水極限抗壓強(qiáng)度≥30MPa；②施工方式：選擇用自卸汽車將砌筑片石運(yùn)輸?shù)轿?，劃分換填施工的區(qū)域，按照每10m為一單位，人工擺放片石完成換填施工。在換填施工前，技術(shù)人員應(yīng)做好技術(shù)交底，采用樣品模擬片石建筑，分層砌筑，先完成第一層片石層的砌筑，第一層達(dá)標(biāo)后再接著完成第二層片石的砌筑，注意每一層片石的厚度不得超出40cm，同時(shí)分層間的縫隙應(yīng)填充小粒徑石渣，但填充石渣的比重應(yīng)保持在片石砌筑體質(zhì)量的10%以內(nèi)。

（2）在軟基處理段片石層上部分層填筑1.7m的砂礫料，要求每層填筑厚度≤40cm。砂礫石填筑采用石灰方，初步控制攤鋪厚度。初平采用推土機(jī)，精平采用平地機(jī)。采用20t振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。

（3）回收運(yùn)輸。本項(xiàng)目填方材料通過自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸，運(yùn)輸過程中保持施工便道暢通。材料的運(yùn)輸應(yīng)滿足連續(xù)施工的要求。在路基填筑施工之前，首先將各層填充材料整理平整，從路基中心線向兩側(cè)設(shè)置2%的橫坡，接著進(jìn)行碾壓施工。填筑之前，在路基上劃出方格。本項(xiàng)目路基作業(yè)采取水平逐層進(jìn)行施工、一次性整幅回填的方法，通常各層的填筑厚度控制在30cm。

（4）攤鋪、整平、碾壓。投料時(shí)，嚴(yán)格根據(jù)繪制的格柵進(jìn)行填筑，采用推土機(jī)推平填料為主，人工換填為輔的施工方式，推土機(jī)對填料進(jìn)行初平，接著再用平地機(jī)實(shí)施找平，確?；娴钠秸萚3]。填料整平處理時(shí)，應(yīng)保證符合2%橫坡的要求。結(jié)束整平施工后，應(yīng)先恢復(fù)測試點(diǎn)，并測量每一測試點(diǎn)的高程，如實(shí)記錄，計(jì)算其對應(yīng)的松鋪厚度。最后通過振動(dòng)壓力實(shí)行碾壓作業(yè)。

直線段的碾壓作業(yè)按照從兩側(cè)向中間滾壓順序，而弧形斷面位置則要遵循由內(nèi)而外的滾壓順序。碾壓作業(yè)共分為第一階段、第二階段、第三階段，每一碾壓施工階段所采取的碾壓方式和碾壓速度有所不同，具體要求可參照表1。碾壓作業(yè)應(yīng)遵循“先低后高、先慢后快”的碾壓原則，并重視對碾壓速度和走線的控制，確保輪跡之間的重疊寬度基本保持在40~50cm。

表1 每個(gè)階段的碾壓方式和碾壓速度要求

6 結(jié)語

本文結(jié)合海外公路工程實(shí)例，分析了換填土施工項(xiàng)目的特征，探討了軟基處理中的清淤換填施工技術(shù)，以提升治理軟基的技術(shù)水平，確保公路的安全運(yùn)行，可為同類工程項(xiàng)目提供參考。