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        低填淺挖路基施工技術(shù)應(yīng)用研究

        2022-10-16 15:54:42曹靜
        交通世界 2022年25期
        關(guān)鍵詞:深度作業(yè)施工

        曹靜

        (贊皇縣交通運輸局,河北 石家莊 051230)

        0 引言

        低填淺挖路基施工技術(shù)作為常用的路基施工方式之一,具有施工成本低、施工周期短的特點,還能有效提高路基的承載能力,因此,應(yīng)加強(qiáng)對路基低填淺挖施工技術(shù)的應(yīng)用研究。

        1 工程概況

        某高速公路工程路線全長為48.67km,設(shè)計為雙向6車道,路基寬度為28.4m。在公路建設(shè)過程中,由于工程路基所在地地形條件復(fù)雜,且?guī)r石較多,為有效保證路基的建設(shè)質(zhì)量,擬采用低填淺挖的施工方式,但低填淺挖施工技術(shù)復(fù)雜,對路基施工技術(shù)要求較高,因此,為確保該技術(shù)的應(yīng)用效果,本文對該工程路基低填淺挖施工技術(shù)的應(yīng)用展開分析。

        2 低填淺挖施工界定

        根據(jù)路基的斷面形式,可將路基分為路堤、路塹、半填半挖路基、零填零挖路基等四大類。其中路堤又可分為低路堤、中路堤和高路堤,分類的標(biāo)準(zhǔn)是路堤的填土高度,當(dāng)填土高度大于20m時稱為高路堤,當(dāng)填土高度小于路基工作區(qū)深度時稱為低路堤,當(dāng)填土高度介于兩者之間時稱為中路堤;路塹又可分為一般路塹和深路塹,分類的標(biāo)準(zhǔn)就是路塹開挖的邊坡高度,當(dāng)土質(zhì)挖方邊坡高度在20m以上,或石質(zhì)挖方邊坡高度在30m以上,均稱為深路塹,反之則為一般路塹。依據(jù)路基分類定義,低填淺挖路基是指填方路堤高度小于路基工作區(qū)深度,挖方路塹邊坡高度小于一般路塹的路基形式[1]。

        3 路基工作區(qū)范圍確定

        低填淺挖路基的高度多位于路基工作區(qū)深度以內(nèi),而路基工作區(qū)深度是路基應(yīng)力與路基土自重應(yīng)力之比大于0.1時應(yīng)力的分布深度范圍,而路基應(yīng)力是車輛荷載通過路面時向路基傳遞的應(yīng)力大小。根據(jù)路基工作區(qū)深度的定義,可以通過下列公式計算得知路基工作區(qū)深度,從而確定低填淺挖路基的工作范圍,計算公式如式(1):

        式中:Za為路基工作區(qū)深度(m);K為系數(shù),取值為0.5;n為系數(shù),取值為5和10;P為路面車輪總荷載應(yīng)力(kN);r為路基土體的自重應(yīng)力(kN/m3)。

        通過式(1)的計算最終可以得知本工程路基工作區(qū)深度取值為1.2~1.8m,然后利用路基工作區(qū)深度確定低填淺挖工作范圍[2]。

        4 低填淺挖施工設(shè)計要點

        (1)為確保本工程低填淺挖路基的施工質(zhì)量,在路基施工前需要詳細(xì)開展施工設(shè)計工作,使施工方案與路基結(jié)構(gòu)形式相匹配。在前期設(shè)計工作中,先安排人員對工程所在地沿線的地質(zhì)情況、水文條件進(jìn)行鉆探,明確沿線路段是否存在軟基、巖石或其他特殊性質(zhì)的土層,如存在且影響工程質(zhì)量,則需要進(jìn)行換填處理。經(jīng)勘查后得知,由于工程所在地地勢較高,且冬季溫度較低,工程沿線存在大面積的凍土層,部分路段存在軟基情況,因此,在施工前需要進(jìn)行換填處理。

        (2)結(jié)合工程所在地的地形條件,在低填淺挖路基施工時,針對橫坡在1∶5以內(nèi)的路段采取直接填筑施工的方式,針對橫坡在1∶5以上的路段先開挖臺階再進(jìn)行填筑,臺階的寬度保持在2m以上,向內(nèi)的傾斜坡度控制在4%以上。填筑使用的填料必須采用滿足填筑要求的砂土料,填料中不得混填腐殖土、樹根或其他雜物。填筑時分層作業(yè),每層的虛鋪厚度控制在30cm以內(nèi),每層的總厚度不得超過40cm[3]。

        (3)路基淺挖作業(yè)時先確定開挖的深度,然后按照控制標(biāo)線展開淺挖作業(yè)。當(dāng)路基開挖面與設(shè)計標(biāo)高接近時,需嚴(yán)格控制開挖面的深度,并安排人員對開挖面的高程進(jìn)行測量檢查,避免出現(xiàn)路基寬度、高程、平整度及拱度等與施工設(shè)計要求不符的情況。整個開挖作業(yè)由上至下依次進(jìn)行,開挖后及時對路基邊坡進(jìn)行修整,若開挖結(jié)束后存在超挖問題,則應(yīng)采用原土或比原土質(zhì)量等級高的土料回填壓實。

        5 低填淺挖路基施工技術(shù)

        5.1 準(zhǔn)備工作

        (1)低填淺挖路基施工前依據(jù)設(shè)計的施工方案開展準(zhǔn)備工作。首先根據(jù)設(shè)計圖紙及相關(guān)資料著重對施工路段的場地條件、地形情況、自然環(huán)境特征以及水文條件等信息進(jìn)行調(diào)查,同時根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析施工中可能遭遇的問題和路基可能出現(xiàn)的病害情況,制定詳細(xì)的施工處理方案[4];組織施工人員在路基兩側(cè)及中線開展放樣工作,利用石灰標(biāo)記出施工的位置、范圍等;將路基表面全部清理干凈,準(zhǔn)備施工。

        (2)本次路基施工使用的機(jī)械種類較多,如挖掘機(jī)、裝載機(jī)、平地機(jī)、運輸車、推土機(jī)、振動壓路機(jī)等,在路基施工前要將所有機(jī)械準(zhǔn)備齊全,并保證機(jī)械的使用性能;施工前應(yīng)對施工材料進(jìn)行檢測,填料的最佳含水率為6.7%,最大干密度為2.34g/cm3,且填料需滿足施工設(shè)計要求,此外,施工前要預(yù)先做好場地內(nèi)的臨時排水系統(tǒng),確保路基內(nèi)的積水可以及時排出。

        5.2 低填路基施工

        5.2.1 基底換填處理

        (1)路基低填施工作業(yè)中,由于路基表面存在大面積的凍土及軟基問題,為保證路基工作區(qū)的承載能力和穩(wěn)定性,同時滿足車輛的荷載和抵御地下水的沖擊,低填施工時需要對原有地面進(jìn)行換填處理,換填時選擇強(qiáng)度高、透水性能好、沉降量低的材料進(jìn)行回填、壓實。換填深度要根據(jù)凍土及軟基的深度綜合確定,依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,對含冰量高的凍土路基需全部換填,含冰量低的凍土路基需部分換填,其換填深度可依據(jù)公式(2)計算獲?。?/p>

        式中:S為凍土的換填深度(m);h人為工程路段低填高度的上限(m);h融為路基開挖后規(guī)定時間內(nèi)要求的融化深度,也可稱之為羽絨深度(m)。

        依據(jù)工程實際情況計算,得知本次凍土的換填深度在20~30cm,其中含冰量高的路段需全部換填,此外,針對路基中的軟基問題采取全部換填的方式[5]。

        (2)路基換填施工時,先利用挖掘機(jī)將地基的凍土、軟土等土質(zhì)全部挖出,在開挖后抽排路基表面的積水。待開挖至換填深度后將地基整平,并檢測地基的承載力及穩(wěn)定性,若滿足設(shè)計要求,則采取分層回填的方式利用優(yōu)質(zhì)填料將基底回填至原高度,每層的回填高度控制在20cm以內(nèi),待回填后采用壓路機(jī)全面壓實,其壓實度不得低于95%,壓實結(jié)束后檢測地基承載力,如保持在110kPa以上即可開始低填作業(yè)。

        5.2.2 施工方法

        (1)基底換填檢查合格后開始路基低填作業(yè)。填筑施工主要采取水平分層的填筑方式,為確保路基填筑的均勻性,要求整個填筑作業(yè)依次分層,由下向上逐層填筑,每層的填筑厚度為40cm。填筑施工時先利用運輸車將合格的填料運送至施工現(xiàn)場,然后將填料卸放至指定的位置,并利用推土機(jī)整平填筑,每層填筑后需形成2%~4%的橫坡,以實現(xiàn)路基的有效排水。待本層填筑完成后進(jìn)行壓實再填筑下一層,直至達(dá)到設(shè)計的填筑高度。當(dāng)路基填筑至最后一層時,其最低填筑厚度不得小于8cm,如出現(xiàn)此類現(xiàn)象,可適當(dāng)減少上一層填筑厚度,以確保最后一層路基的填筑質(zhì)量[6]。

        (2)路基低填施工整個過程應(yīng)遵循三線四度的基本原則。三線主要指路基兩側(cè)的邊線與路基中線,施工前在三線位置上每間隔20cm會設(shè)置有明顯的標(biāo)記,用作路基邊線和中線的控制點,從而確保路基的低填高度、寬度等;四度主要是指路基的密實度、厚度、平整度以及拱度,每層路基填筑完成后均要對路基的四度進(jìn)行檢測,經(jīng)檢測合格后才能進(jìn)行下一層填筑。

        (3)每層路基填筑完成后均要進(jìn)行碾壓。本工程路基碾壓主要采用振動壓路機(jī),碾壓時從路基兩側(cè)向中間碾壓,碾壓遵循先慢后快、先靜后振的碾壓原則,碾壓速度宜控制在3.0~4.0km/h,碾壓時兩臺機(jī)械的橫向搭接距離控制在0.4~0.5m,縱向搭接距離控制在1.0~1.5m,以確保路基全路段得以充分碾壓。路基不同位置的壓實度要求不同,路基底層壓實度應(yīng)保持在93%以上,路基頂層壓實度宜保持在95%以上。使用核子密度儀等專業(yè)儀器設(shè)備進(jìn)行壓實度檢測,經(jīng)檢測合格后盡快開始下一層填筑,待全部填筑完成且驗收合格后再開展后續(xù)施工[7]。

        (4)路基低填作業(yè)完成,且每層填筑的高程、寬度、平整度、拱度均滿足要求,其壓實度經(jīng)檢測也符合設(shè)計要求后,施工單位要在正式交工前對路基的邊坡、排水等各方面進(jìn)行修整。其中針對路基邊坡的修整主要采取掛線的方式,經(jīng)修整后的路基其橫坡偏差宜控制在0.5%以內(nèi),邊坡的坡度應(yīng)與設(shè)計要求保持一致,邊坡的排水系統(tǒng)完整,且排水性能良好,如修整后不滿足設(shè)計要求,則需繼續(xù)修整至合格。

        5.3 淺挖路基施工

        5.3.1 淺挖深度確定

        路基淺挖施工是將路基開挖至設(shè)計標(biāo)高位置,在淺挖作業(yè)時要先依據(jù)路基工作區(qū)的深度確定路基淺挖的深度范圍,其中路基工作區(qū)深度可依據(jù)上述公式計算獲取。本工程路基工作區(qū)的深度在1.2~1.8m之間,但路基挖方作業(yè)時需要一定的施工空間,使得路基淺挖深度與路基工作區(qū)深度會存在差異,其差異大小約為0.2m,因此,通過計算可以得知,路基的淺挖深度為1.4~2.0m。不同位置的淺挖深度存在差異,但開挖至設(shè)計標(biāo)高后,路基的高度需保持一致。此外,由于路基淺挖的深度較淺,若采用大型機(jī)械作業(yè)容易造成超挖的問題,故路基開挖時采取挖掘機(jī)及人工開挖結(jié)合的方式進(jìn)行。

        5.3.2 施工方法

        (1)淺挖路基施工時需按照從上到下的順序依次開挖,開挖前期先在路基表面劃線,并標(biāo)明開挖段的中線、標(biāo)高、橫斷面及邊線,然后將場地內(nèi)的排水設(shè)施布置完善,確保路基的排水系統(tǒng)暢通,待各個開挖的點位確定無誤后,利用挖掘機(jī)開挖作業(yè),整個開挖工程應(yīng)一次完成。在路基開挖過程中若發(fā)現(xiàn)路基土質(zhì)與勘查土質(zhì)存在較大的出入,施工人員需要立即停止開挖,并將情況上報給管理人員,經(jīng)勘查確認(rèn)開挖安全,或修改開挖方案后再繼續(xù)開挖至設(shè)計標(biāo)高[8]。

        (2)路基淺挖過程中得到的土方材料先合理堆放至路基范圍外,堆放的位置距離路基至少應(yīng)保持2m以上。土體堆放采用放坡的形式,待土方堆放量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后,安排運輸車將土方統(tǒng)一運送至棄土場處理,經(jīng)處理后合格的土料可二次使用,不合格的土料則應(yīng)作為廢料處理。

        (3)當(dāng)路基開挖至距離設(shè)計標(biāo)高50cm的位置時,要停止機(jī)械開挖,改換成人工開挖的方式。人工開挖時利用鐵鍬等小型工具作業(yè),開挖至設(shè)計標(biāo)高位置后將路基表面整平處理,然后安排人員按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范檢驗其壓實度。根據(jù)要求進(jìn)行路基淺挖后,其表面30cm以下的土料壓實度應(yīng)保持在95%以上,如壓實度不滿足要求,則應(yīng)進(jìn)行返工處理,直至路基壓實度合格,如經(jīng)檢測其壓實度滿足要求,則可以正常組織驗收。

        (4)針對路基淺挖時的不良土質(zhì),如開挖后路基下方仍為凍土或軟基,則施工人員應(yīng)計算其換填深度,然后利用機(jī)械將不良土質(zhì)換填后碾壓密實,經(jīng)全部處理完成后,要對路基邊坡進(jìn)行整修,邊坡整修的方式及要求與低填時路基邊坡整修一致,經(jīng)整修合格后,方可組織后續(xù)其他工序施工。

        6 結(jié)語

        綜上所述,在公路建設(shè)過程中合理運用路基低填淺挖施工技術(shù),對保證路基承載能力,實現(xiàn)公路效益目標(biāo)均有積極的作用。為此,施工單位在路基施工中可積極采用低填淺挖施工技術(shù),在施工過程中做好施工方案設(shè)計及施工過程管理,從而有效保證低填淺挖技術(shù)的應(yīng)用效果,充分發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢,切實提高公路路基的整體質(zhì)量。

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