低填浅挖路基施工技术应用研究

2022-10-16曹静

交通世界 2022年25期

关键词：路堤碾压压实

曹静

（赞皇县交通运输局，河北石家庄 051230）

0 引言

低填浅挖路基施工技术作为常用的路基施工方式之一，具有施工成本低、施工周期短的特点，还能有效提高路基的承载能力，因此，应加强对路基低填浅挖施工技术的应用研究。

1 工程概况

某高速公路工程路线全长为48.67km，设计为双向6车道，路基宽度为28.4m。在公路建设过程中，由于工程路基所在地地形条件复杂，且岩石较多，为有效保证路基的建设质量，拟采用低填浅挖的施工方式，但低填浅挖施工技术复杂，对路基施工技术要求较高，因此，为确保该技术的应用效果，本文对该工程路基低填浅挖施工技术的应用展开分析。

2 低填浅挖施工界定

根据路基的断面形式，可将路基分为路堤、路堑、半填半挖路基、零填零挖路基等四大类。其中路堤又可分为低路堤、中路堤和高路堤，分类的标准是路堤的填土高度，当填土高度大于20m时称为高路堤，当填土高度小于路基工作区深度时称为低路堤，当填土高度介于两者之间时称为中路堤；路堑又可分为一般路堑和深路堑，分类的标准就是路堑开挖的边坡高度，当土质挖方边坡高度在20m以上，或石质挖方边坡高度在30m以上，均称为深路堑，反之则为一般路堑。依据路基分类定义，低填浅挖路基是指填方路堤高度小于路基工作区深度，挖方路堑边坡高度小于一般路堑的路基形式[1]。

3 路基工作区范围确定

低填浅挖路基的高度多位于路基工作区深度以内，而路基工作区深度是路基应力与路基土自重应力之比大于0.1时应力的分布深度范围，而路基应力是车辆荷载通过路面时向路基传递的应力大小。根据路基工作区深度的定义，可以通过下列公式计算得知路基工作区深度，从而确定低填浅挖路基的工作范围，计算公式如式（1）：

式中：Za为路基工作区深度（m）；K为系数，取值为0.5；n为系数，取值为5和10；P为路面车轮总荷载应力（kN）；r为路基土体的自重应力（kN/m³）。

通过式（1）的计算最终可以得知本工程路基工作区深度取值为1.2～1.8m，然后利用路基工作区深度确定低填浅挖工作范围[2]。

4 低填浅挖施工设计要点

（1）为确保本工程低填浅挖路基的施工质量，在路基施工前需要详细开展施工设计工作，使施工方案与路基结构形式相匹配。在前期设计工作中，先安排人员对工程所在地沿线的地质情况、水文条件进行钻探，明确沿线路段是否存在软基、岩石或其他特殊性质的土层，如存在且影响工程质量，则需要进行换填处理。经勘查后得知，由于工程所在地地势较高，且冬季温度较低，工程沿线存在大面积的冻土层，部分路段存在软基情况，因此，在施工前需要进行换填处理。

（2）结合工程所在地的地形条件，在低填浅挖路基施工时，针对横坡在1∶5以内的路段采取直接填筑施工的方式，针对横坡在1∶5以上的路段先开挖台阶再进行填筑，台阶的宽度保持在2m以上，向内的倾斜坡度控制在4%以上。填筑使用的填料必须采用满足填筑要求的砂土料，填料中不得混填腐殖土、树根或其他杂物。填筑时分层作业，每层的虚铺厚度控制在30cm以内，每层的总厚度不得超过40cm[3]。

（3）路基浅挖作业时先确定开挖的深度，然后按照控制标线展开浅挖作业。当路基开挖面与设计标高接近时，需严格控制开挖面的深度，并安排人员对开挖面的高程进行测量检查，避免出现路基宽度、高程、平整度及拱度等与施工设计要求不符的情况。整个开挖作业由上至下依次进行，开挖后及时对路基边坡进行修整，若开挖结束后存在超挖问题，则应采用原土或比原土质量等级高的土料回填压实。

5 低填浅挖路基施工技术

5.1 准备工作

（1）低填浅挖路基施工前依据设计的施工方案开展准备工作。首先根据设计图纸及相关资料着重对施工路段的场地条件、地形情况、自然环境特征以及水文条件等信息进行调查，同时根据调查结果分析施工中可能遭遇的问题和路基可能出现的病害情况，制定详细的施工处理方案[4]；组织施工人员在路基两侧及中线开展放样工作，利用石灰标记出施工的位置、范围等；将路基表面全部清理干净，准备施工。

（2）本次路基施工使用的机械种类较多，如挖掘机、装载机、平地机、运输车、推土机、振动压路机等，在路基施工前要将所有机械准备齐全，并保证机械的使用性能；施工前应对施工材料进行检测，填料的最佳含水率为6.7%，最大干密度为2.34g/cm3，且填料需满足施工设计要求，此外，施工前要预先做好场地内的临时排水系统，确保路基内的积水可以及时排出。

5.2 低填路基施工

5.2.1 基底换填处理

（1）路基低填施工作业中，由于路基表面存在大面积的冻土及软基问题，为保证路基工作区的承载能力和稳定性，同时满足车辆的荷载和抵御地下水的冲击，低填施工时需要对原有地面进行换填处理，换填时选择强度高、透水性能好、沉降量低的材料进行回填、压实。换填深度要根据冻土及软基的深度综合确定，依据相关标准要求，对含冰量高的冻土路基需全部换填，含冰量低的冻土路基需部分换填，其换填深度可依据公式（2）计算获取：

式中：S为冻土的换填深度（m）；h人为工程路段低填高度的上限（m）；h融为路基开挖后规定时间内要求的融化深度，也可称之为羽绒深度（m）。

依据工程实际情况计算，得知本次冻土的换填深度在20～30cm，其中含冰量高的路段需全部换填，此外，针对路基中的软基问题采取全部换填的方式[5]。

（2）路基换填施工时，先利用挖掘机将地基的冻土、软土等土质全部挖出，在开挖后抽排路基表面的积水。待开挖至换填深度后将地基整平，并检测地基的承载力及稳定性，若满足设计要求，则采取分层回填的方式利用优质填料将基底回填至原高度，每层的回填高度控制在20cm以内，待回填后采用压路机全面压实，其压实度不得低于95%，压实结束后检测地基承载力，如保持在110kPa以上即可开始低填作业。

5.2.2 施工方法

（1）基底换填检查合格后开始路基低填作业。填筑施工主要采取水平分层的填筑方式，为确保路基填筑的均匀性，要求整个填筑作业依次分层，由下向上逐层填筑，每层的填筑厚度为40cm。填筑施工时先利用运输车将合格的填料运送至施工现场，然后将填料卸放至指定的位置，并利用推土机整平填筑，每层填筑后需形成2%～4%的横坡，以实现路基的有效排水。待本层填筑完成后进行压实再填筑下一层，直至达到设计的填筑高度。当路基填筑至最后一层时，其最低填筑厚度不得小于8cm，如出现此类现象，可适当减少上一层填筑厚度，以确保最后一层路基的填筑质量[6]。

（2）路基低填施工整个过程应遵循三线四度的基本原则。三线主要指路基两侧的边线与路基中线，施工前在三线位置上每间隔20cm会设置有明显的标记，用作路基边线和中线的控制点，从而确保路基的低填高度、宽度等；四度主要是指路基的密实度、厚度、平整度以及拱度，每层路基填筑完成后均要对路基的四度进行检测，经检测合格后才能进行下一层填筑。

（3）每层路基填筑完成后均要进行碾压。本工程路基碾压主要采用振动压路机，碾压时从路基两侧向中间碾压，碾压遵循先慢后快、先静后振的碾压原则，碾压速度宜控制在3.0～4.0km/h，碾压时两台机械的横向搭接距离控制在0.4～0.5m，纵向搭接距离控制在1.0～1.5m，以确保路基全路段得以充分碾压。路基不同位置的压实度要求不同，路基底层压实度应保持在93%以上，路基顶层压实度宜保持在95%以上。使用核子密度仪等专业仪器设备进行压实度检测，经检测合格后尽快开始下一层填筑，待全部填筑完成且验收合格后再开展后续施工[7]。

（4）路基低填作业完成，且每层填筑的高程、宽度、平整度、拱度均满足要求，其压实度经检测也符合设计要求后，施工单位要在正式交工前对路基的边坡、排水等各方面进行修整。其中针对路基边坡的修整主要采取挂线的方式，经修整后的路基其横坡偏差宜控制在0.5%以内，边坡的坡度应与设计要求保持一致，边坡的排水系统完整，且排水性能良好，如修整后不满足设计要求，则需继续修整至合格。

5.3 浅挖路基施工

5.3.1 浅挖深度确定

路基浅挖施工是将路基开挖至设计标高位置，在浅挖作业时要先依据路基工作区的深度确定路基浅挖的深度范围，其中路基工作区深度可依据上述公式计算获取。本工程路基工作区的深度在1.2～1.8m之间，但路基挖方作业时需要一定的施工空间，使得路基浅挖深度与路基工作区深度会存在差异，其差异大小约为0.2m，因此，通过计算可以得知，路基的浅挖深度为1.4～2.0m。不同位置的浅挖深度存在差异，但开挖至设计标高后，路基的高度需保持一致。此外，由于路基浅挖的深度较浅，若采用大型机械作业容易造成超挖的问题，故路基开挖时采取挖掘机及人工开挖结合的方式进行。

5.3.2 施工方法

（1）浅挖路基施工时需按照从上到下的顺序依次开挖，开挖前期先在路基表面划线，并标明开挖段的中线、标高、横断面及边线，然后将场地内的排水设施布置完善，确保路基的排水系统畅通，待各个开挖的点位确定无误后，利用挖掘机开挖作业，整个开挖工程应一次完成。在路基开挖过程中若发现路基土质与勘查土质存在较大的出入，施工人员需要立即停止开挖，并将情况上报给管理人员，经勘查确认开挖安全，或修改开挖方案后再继续开挖至设计标高[8]。

（2）路基浅挖过程中得到的土方材料先合理堆放至路基范围外，堆放的位置距离路基至少应保持2m以上。土体堆放采用放坡的形式，待土方堆放量达到一定标准后，安排运输车将土方统一运送至弃土场处理，经处理后合格的土料可二次使用，不合格的土料则应作为废料处理。

（3）当路基开挖至距离设计标高50cm的位置时，要停止机械开挖，改换成人工开挖的方式。人工开挖时利用铁锹等小型工具作业，开挖至设计标高位置后将路基表面整平处理，然后安排人员按照相关技术规范检验其压实度。根据要求进行路基浅挖后，其表面30cm以下的土料压实度应保持在95%以上，如压实度不满足要求，则应进行返工处理，直至路基压实度合格，如经检测其压实度满足要求，则可以正常组织验收。

（4）针对路基浅挖时的不良土质，如开挖后路基下方仍为冻土或软基，则施工人员应计算其换填深度，然后利用机械将不良土质换填后碾压密实，经全部处理完成后，要对路基边坡进行整修，边坡整修的方式及要求与低填时路基边坡整修一致，经整修合格后，方可组织后续其他工序施工。