趙旭東 石云方 杜世富 劉澤炬

（1 中鐵七局集團(tuán)第三工程有限公司；2 東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院）

寒區(qū)凍土融化對(duì)公路路基會(huì)造成致命的破壞，環(huán)境溫度和公路材料都會(huì)對(duì)凍土溫度產(chǎn)生影響，對(duì)軟弱基層進(jìn)行換填是當(dāng)前處理路基問題的有效方法之一。隨著公路工程建設(shè)的廣泛開展與高速發(fā)展，凍土地區(qū)換填路基工程的數(shù)量持續(xù)增多，諸多專家學(xué)者己經(jīng)意識(shí)到特殊路基處理的重要性，對(duì)其展開了豐富的討論。袁昌等[1]通過數(shù)值模擬得出凍土路基的熱量來源主要是路面吸熱，路基熱量的70%～80%向下傳至下伏凍土地基；白金泉等[2]考慮水冰相變，對(duì)比分析了塊石和填土填筑路基的熱穩(wěn)定性，得出采用塊石能有效提升多年凍土上限的結(jié)論；馬敏等[3]指出采用大粒徑塊石層換填可以作為多年凍土層的路基結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以對(duì)凍土區(qū)路基變形情況進(jìn)行有效改善。常繼峰等[4]對(duì)某完工工程的地溫環(huán)境進(jìn)行觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，得出凍土上限覆土厚度會(huì)影響土層受到大氣溫度影響的熱敏感程度。梁銘軒等[5]通過試驗(yàn)對(duì)比了不同的溫度設(shè)置情況對(duì)碎石三維傳熱過程的影響，建議工程中可采用控制碎石層的側(cè)邊界溫度的方式提高碎石層的換熱效率。

以上實(shí)驗(yàn)和模擬得出采用塊石換填路基可以有效改善凍土問題，對(duì)寒區(qū)路基建設(shè)提供了有益的參考。本文以吉林某公路工程的碎石土換填特殊路基工程為研究對(duì)象，通過分析工程概況、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素，設(shè)計(jì)了碎石土換填處理措施，為日后相似工程提供參考。

1 項(xiàng)目概況

本文以長(zhǎng)春至雙陽公路工程項(xiàng)目為背景，項(xiàng)目主線采用六車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速100km/h，路基寬度34.5m。本項(xiàng)目路基范圍內(nèi)軟基具有埋深淺，厚度薄的特點(diǎn)，計(jì)劃以清淤換填碎石土的方式對(duì)特殊路基進(jìn)行處理，特殊路基處理總長(zhǎng)12143m，換填碎石土628135m3，換填寬度39.5～65m，換填深度0.6～1.8m。低填淺挖段路基處理，低洼段路床換填80cm 碎石土，地表積水潮濕或地下水位較高路段，路床及路床以下20cm換填碎石土。

圖1 特殊路基標(biāo)準(zhǔn)斷面示意圖

2 碎石土性能

2.1 野外調(diào)查及取樣

結(jié)合工程選用碎石土試樣，試樣大致分為微風(fēng)化和風(fēng)化試樣兩種。取樣點(diǎn)植被較少，多為雜草，未見莊稼，微風(fēng)化碎石土多呈青色，有晶體分布；風(fēng)化碎石土多呈黃褐色，如圖2所示。

圖2 取樣點(diǎn)附近碎石土情況

經(jīng)野外鑒定，微風(fēng)化試樣錘擊聲音清脆，感覺有力回彈震手，難擊碎，碎片有鋒利棱邊，用手難于撥斷；風(fēng)化試樣錘擊聲音不清晰，感覺無力回彈震手，較易擊碎、碎片無鋒利棱邊，部分試樣可用手撥斷。

2.2 顆粒級(jí)配

根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42—2005）中T0302-2000 和《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG3430-2022）中T0115-1993，采用篩分法進(jìn)行土樣的顆粒分析試驗(yàn)。將試樣充分自然風(fēng)干，過20mm 篩。將試樣四分法篩分散，每種試樣準(zhǔn)備兩份，進(jìn)行篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1 試樣顆粒含量

試驗(yàn)測(cè)得試樣不均勻系數(shù)Cu為12.34，曲率系數(shù)Cc為3.12，級(jí)配良好。

2.3 最優(yōu)含水率

碎石土試樣的含水率直接影響填筑路基的壓實(shí)效果，經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)定，碎石土試樣在8%～10%含水率是擊實(shí)效果較好。

3 施工工藝及過程控制指標(biāo)

特殊路基處理施工按三階段、四區(qū)段、八流程的工藝組織實(shí)施，路基換填的施工流程：清基整平→形成路拱→壓實(shí)→鋪碎石墊層→碾壓→鋪土工格室→填土。

3.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備階段應(yīng)完成以下工作：

⑴根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行核對(duì)、調(diào)查，完成截排水設(shè)施的施工，做到臨時(shí)排水與自然溝渠相接；

⑵對(duì)已布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)等設(shè)施位置進(jìn)行復(fù)測(cè)，檢查其是否滿足施工要求；

⑶根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，下發(fā)技術(shù)交底工作，完成對(duì)作業(yè)隊(duì)伍的安排，明確作業(yè)隊(duì)伍負(fù)責(zé)的工程內(nèi)容。

3.2 施工放樣

直線段每隔20m 進(jìn)行一次放樣，平曲線路段每隔10m 進(jìn)行一次放樣，為確保路基邊緣位置與路基中部達(dá)到相同的壓實(shí)度，坡腳處的標(biāo)志樁的設(shè)置點(diǎn)應(yīng)向外側(cè)移動(dòng)50cm，用石灰對(duì)坡腳線進(jìn)行實(shí)地標(biāo)出。根據(jù)設(shè)計(jì)的每層松鋪厚度，在中、邊樁位置進(jìn)行標(biāo)志，每20m 設(shè)一處，采用木樁標(biāo)志并要求木樁垂直、牢固。

3.3 地基處理

結(jié)合本項(xiàng)目施工范圍內(nèi)軟基埋深淺、厚度薄的特點(diǎn)，選擇低填淺挖路基處理，低洼段路床換填80cm 碎石土，地表存在積水導(dǎo)致表面潮濕或地下水位較高路段，路床及路床以下20cm 換填碎石土。不良地質(zhì)地段處理，對(duì)于低洼、地表潮濕、舊路邊溝積水路段，根據(jù)地質(zhì)資料清表或清淤泥后，填筑碎石土至原地面線以上30cm 位置（局部地表潮濕段至原地面線以上50cm位置）。

清淤前應(yīng)對(duì)施工范圍進(jìn)行排水疏干，然后對(duì)初始地面的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，并繪制出平面圖準(zhǔn)備進(jìn)行三方聯(lián)測(cè)。清淤工作以機(jī)械為主，人工輔助清淤的方式進(jìn)行。采用挖掘機(jī)將路基范圍內(nèi)的淤泥挖出，并用車輛將淤泥集中堆放于棄土場(chǎng)，施工完成后可將前期挖出的淤泥取回作為公路綠化及中央隔離帶需要使用的土。清淤過程中，應(yīng)設(shè)置測(cè)量員對(duì)規(guī)定的記錄圖、表進(jìn)行測(cè)量、制定，并報(bào)監(jiān)理進(jìn)行審批，準(zhǔn)備清淤完成后的三方聯(lián)測(cè)。在換填范圍內(nèi)，清淤完成后應(yīng)對(duì)表面進(jìn)行大致整平，并碾壓密實(shí)，要求原地面壓實(shí)度不小于90%。

路基填筑過程中需預(yù)先設(shè)置臨時(shí)排水溝，在路基地勢(shì)平坦的區(qū)域還需設(shè)置臨時(shí)排水溝渠，以防止邊坡被水流沖刷。并按設(shè)計(jì)要求每隔50m 修筑邊坡急流槽，將水排至路基坡腳以外2m，出水口連接天然溝渠或散排。當(dāng)路拱不能自排時(shí)應(yīng)進(jìn)行人工疏導(dǎo)，保證路基范圍內(nèi)無積水。

3.4 攤鋪整平

采用試驗(yàn)確定干密度及透水性良好的配比的碎石土材料進(jìn)行分層填筑壓實(shí)。為了保證路堤的壓實(shí)結(jié)果均勻、每層厚度、攤鋪表面的平整度符合設(shè)計(jì)要求，填料整平采用挖掘機(jī)進(jìn)行初平，并安排人員，利用平地機(jī)對(duì)初平的表面進(jìn)行二次整平。

為保證路基經(jīng)機(jī)械碾壓后，邊緣處的壓實(shí)度可以滿足設(shè)計(jì)要求，在每層碎石土的鋪填時(shí)，參考施工放樣，在路基邊緣超填50cm。

3.5 機(jī)械碾壓

碾壓時(shí)按先兩側(cè)后中間，先慢后快，先靜壓后振動(dòng)碾壓的施工操作程序進(jìn)行；碾壓輪跡重疊不少于40cm，各區(qū)段縱向搭接長(zhǎng)度不少于2m，做到無漏壓，無死角，保證壓實(shí)均勻。填至接近路基設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，加強(qiáng)測(cè)量工作，以保證完工后的路基頂面寬度、高程、平整度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

機(jī)械碾壓采用的方法為：22 噸壓路機(jī)碾壓8 遍，其中碾壓組合為對(duì)壓實(shí)層依次進(jìn)行靜壓（碾壓行駛速度為3.8km/h）1遍、弱振（速度為3.4km/h）1遍、強(qiáng)振（速度為3.0km/h）3 遍、弱振2 遍、靜壓1 遍收面。松鋪系數(shù)以試驗(yàn)段數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

填料填鋪后，應(yīng)檢測(cè)填鋪整平的質(zhì)量、厚度、平整度等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量，填鋪滿足要求后可進(jìn)行機(jī)械碾壓，碾壓完成后采用灌砂法對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)要求每個(gè)壓實(shí)層至少在每1000m2范圍內(nèi)設(shè)置2 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，當(dāng)不足1000m2時(shí)可檢驗(yàn)2 個(gè)點(diǎn)。壓實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)為：距離路面結(jié)構(gòu)層80cm范圍內(nèi)，壓實(shí)度應(yīng)大于96%；80～150cm范圍內(nèi)，壓實(shí)度應(yīng)大于94%；150cm 以下，壓實(shí)度應(yīng)大于93%。碾壓完成后需經(jīng)監(jiān)理工程師進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)壓實(shí)度符合要求并簽證后，可轉(zhuǎn)入下一道工序。其他質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 土質(zhì)路堤施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié)語

對(duì)于季節(jié)性凍土地區(qū)，淤泥質(zhì)土等高凍脹性土?xí)?duì)路基產(chǎn)生凍脹融沉現(xiàn)象，并且對(duì)路面產(chǎn)生破壞。如果不能對(duì)此提前加以防范，將對(duì)公路運(yùn)營(yíng)造成繼續(xù)反復(fù)的負(fù)面影響。只有在設(shè)計(jì)施工過程中，充分考慮工程地質(zhì)情況，并針對(duì)地質(zhì)情況制定針對(duì)措施，才能保證公路的設(shè)計(jì)施工達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。基于以上原因，本文提出了一種適用于季節(jié)性凍土地區(qū)公路工程的特殊路基碎石土換填處理措施，希望對(duì)今后相似工程提供參考。