高速公路路基施工工艺与质量控制的分析

徐小川 XU Xiao-chuan

（德州市公路事业发展中心，德州 253000）

0 引言

随着社会经济、科学技术、信息技术、智能技术的快速发展，在高速公路路基施工工艺上的技术越发先进，工艺越发高超，有效推动我国高速公路的建设。高速公路路基建设的质量影响着高速公路项目整体质量，是提高高速公路应用质量和延长使用年限的重要因素。因此，高速公路路基在施工工艺技术上的质量控制受到越来越多工程建设企业的重视。尽管随着各个领域的快速发展，公路质量在建设过程中已经取得不错的成效，但在施工过程中，仍然会存在一些问题与不足，影响着高速公路整体质量水平。为加强高速公路质量控制，路基施工工艺质量控制成为相关建筑企业与技术人员研究的对象，按照存在问题有针对性地提出措施。

1 工程概况

本文以某段高速公路路基建设为例，该段高速公路途经12个市县，全长221.25km，双向4车道，路基宽为27m，中途有局部路段长度18km的路基宽为26m。该段路线地质层主要为第四系的砂砾石、亚砂土、粘土，第三系的粘土和砂质粘土，白垩系的灰绿、灰紫、紫红砂岩、粉砂岩，三叠系的灰白、粉红、浅砖红色粗粒砂岩，二叠系灰白色细粒砂岩、深灰色粉砂岩、煤层。线路地下水深度20-30m。

2 高速公路路基施工工艺流程

2.1 施工准备

本次高速公路路基施工工艺技术质量控制主要以路基扩建施工为主，利用对原有路基边坡土与新路基基底土做试验，在工程沿路每公里取3个试点，当路段面临土质变化多和变化大的情况下，适当增加该路段试点。针对路基填料做复查与取样的试验，试验项目主要有天然含水量、CBR试验等，控制进场填料粒径和含水量需要严苛，不符合规范的需要剔除，含水量控制在最佳含水量±2%，大于值需要做晾晒处理，小于值要做洒水湿润处理。在选择试验的路段具有代表性特点处做试样采集，长度不小于100m，科学合理确定压实参数、压实机械使用规格、机械组合形式、松铺厚度、碾压参数等[1]。

2.2 路基施工基本流程

2.2.1 常规规定

路基施工中涉及新路基要做好在施工过程中有临时排水系统的规划建设，新路基排水系统要与原有路基排水沟做好结合，不能进行损坏，发现损坏位置要及时做修理措施。在施工过程中要确保路基宽度比设计宽度大50cm，做到确保路肩处压实质量。

2.2.2 填筑

路基新建处要采取与原有路基同样的填料作为填筑施工使用，填筑时要采用水稳定比较好的砂砾、灰土等填料，杜绝将路基坡边清表用的废料作为新路基填料使用。

2.2.3 路基基底处理

路基地基承载能力是路堤正常运行的关键，一旦地基承载能力弱会导致路堤失去稳定性而形成坍塌情况，而新路基与原有路基在施工后承载能力必然存在误差，这种误差会导致路基出现沉降，当沉降到达一定系数后路基会形成纵向裂缝，影响高速公路正常运行。因此，在路基建设过程中基底处理尤为重要，要严格审查并按照设计图纸施工，按照设计合理在地基表面铺设垫层，材料通常使用砂砾、碎石，材料含泥量＜5%。

2.2.4 清表

通常清表会采用两种方式，清表处理不小于30cm，第一种方式是表层腐殖土从上往下刮掉，其有着可以控制清表厚度和满足施工设计需求的优势，而缺点是容易造成边坡土体松动，导致强度下降，在受到降雨天气影响时，容易让雨水下渗到边坡内部，一旦边坡内部含水量过高，路基在填筑碾压时质量会受到影响，这就要求用这种方式清表过程中在刮完后要及时用钩机在边坡做稳压处理[2]。第二种方式是将表层腐殖土从下往上推，当填筑在适当高度时，再将推至上部的腐殖土做清除处理，这种方式可以实现在清表途中同时对边坡做挤压，提高边坡强度，缺点是清表厚度无法得到保障，会造成清表不彻底，同时当腐殖土在清除不及时或者滞留时间过长时，降雨同样会对腐殖土形成冲刷，导致腐殖土进入边坡降低边坡质量。

2.2.5 台阶开挖

台阶开挖需要在施工中进行，要针对台阶层面考虑施工，通常路基虚铺厚度是30-40cm，因此在施工过程中如果台阶震动压实不够可以做冲击压实碾压操作。台阶开挖的原则按照从下往上依次开挖，要求挖开一个台阶填筑一个台阶，采用机械与人工合作开挖方式，在台阶没有填筑之前禁止破坏路边坡原有植被，造成路堤土体裸露时间过长，要保持边坡稳定性。

2.2.6 路堤填筑

路基填筑通常是按照施工准备阶段、施工阶段、整修阶段做现场施工，分为填筑区、平整区、碾压区、监测区，施工工艺流程按照施工准备、填前处理、分层填筑、摊铺平整、洒水、碾压夯实、检测验收、路基修正操作。在碾压机正常运行下分为静碾压、振碾压、夯实型碾压，这三种碾压形式分别使用的机械为震动碾压机、冲击碾压机、高速液压夯实机，需要依据工程实际填料情况做合理选择碾压方式，而在实际施工应用中，冲击碾压机与高速液压夯实机碾压的效果都比较不错。

2.2.7 废土处理

在清表过后的路基处会有废土需要处理，这些废土可以用作填筑周边路表便道，禁止用作路基填料，或者随处清理造成环境污染。

2.2.8 沉降监测

在新路基填筑过程中如果速度过快，容易造成原有路基失稳，对新路基与老路基的结合会有所影响。因此，在填筑施工时要控制操作速度，随时做动态填筑沉降监测，在狭窄施工地方可以采用沉降杯与刨面管结合的方式做路基监测，原有路基通过护栏观测沉降情况[3]。

3 高速公路路基施工工艺与质量控制的分析

3.1 石灰改良膨胀土路基施工工艺工程

在本次工程中K151+700~K151+800路段右侧100m做山皮土路基施工工艺参数试验研究，杜绝压路机在已经完成的路段或者施工路段做掉头或者急刹车行为，避免对土层表面破坏[4]。在碾压过程中，石灰稳定土表面要一直保持湿润，水分一旦流失要及时做洒水处理，避免出现起皮等现象，路基在碾压3-6遍时，每一遍的碾压都需要做灌砂法对压实度进行检测，具体试验数据如表1所示，压实曲线图如图1所示。

图1 石灰土路基压实曲线图

表1 压实度试验数据

3.2 石灰改良膨胀土施工工艺流程

石灰改良膨胀土在路基施工工艺上主要采用的是路拌法、厂拌法、集中场地路拌法这三种。

厂拌法目的是利用待拌的填料统一运输到集中的搅拌场地做破碎处理，通过使用稳定土拌和设备拌和，拌好后的改良土放置路基填筑处做平整、摊铺压实的处理。厂拌法施工流程如图2所示，而集中场地路拌法需要在定点拌和地方做布灰与路拌机直接就地均匀拌和，拌和后输送到路基填筑处做摊铺、压实，其具体工艺流程与厂拌法一致[5]。

图2 石灰改良膨胀土厂拌法施工流程图

路拌法是将石灰改良膨胀土直接运输到路基施工填筑位置，做均匀摊铺并均匀撒入石灰后再用路拌机直接做拌和处理，拌和均匀后直接做平整和压实处理的路基施工工艺方法。路拌法施工工艺流程具体如图3所示。

图3 石灰改良膨胀土路拌法施工流程图

3.3 石灰改良膨胀土路基施工参数

在石灰改良膨胀土施工中主要采用路拌模式，首先需要台阶设置，施工人员以1:1坡度分层设置台阶，根据路面与路基负载量的综合参数设定石灰的掺加系数，并计算用量。其次在石灰使用前需要用路拌机做拌和，并在拌和过程中做好石灰含水量控制工作。最后在路面表层坑洼区域，用拌和好的石灰做填补，确保路面与路基平整，为后续碾压工作打好基础[6]。

通常在工程项目中生石灰配比量为4%，在选用路拌法后配比量可以适当上调0.5%，掺入量控制在4.5%左右，按照5m×5m网格间距计算。在掺杂量上需要有质量管理部门与技术人员依据石灰改良膨胀土路基施工技术指标做检验，确保与设计方案一致[7]。

在石灰膨胀土粉碎拌和阶段，含水量会受到外环境各种影响，如气温、膨胀土与化学反应等，这些影响因素会导致含水率出现问题影响施工质量。一旦含水量过低，就需要做洒水处理并重新拌和，造成工期拖延增加成本等问题，因此在含水量上，破碎与拌和前要将含水量控制在高于原有标准基础上，从而防止过低而反复拌和施工的操作。在石灰土改良膨胀土施工方法上，厂拌法施工工艺含水量的多少会直接影响到粉碎机做粉碎的成效。因此，为让粉碎成效达到最佳状态，粉碎机可以正常发挥，含水量要控制在标准含水量附近数值，通常会产量比较好，粉碎后的颗粒＞15mm情况少；路拌法施工时在拌和前的填料含水量要高于最佳标准，通常Wopt+2%~Wopt+4%以内较为适合膨胀土改良。

而在颗粒大小控制上，颗粒直径越小，石灰在与膨胀土接触上会比较好，改良效果通常处于最佳。在具体破碎拌和上颗粒直径大小虽然没有标准规定，不过通常公路路基施工要求要＜15mm。路拌法要求控制标准颗粒＞15mm的颗粒不能超过总产量的20%，而厂拌法要求颗粒直径不能有＞15mm的。

在石灰改良膨胀土中其含灰率控制主要从满足施工计划要求的石灰损耗上考虑，通常施工含灰率要比原有设计中含灰率＞0.5%，并且要求含灰率均匀。路拌法施工中，含灰率通常取决于布灰的均匀性与拌和的次数。而厂拌法可以依据设计要求对含灰率的设定计量设备，这种方法比较容易控制石灰改良膨胀土中的含灰率[8]。

3.4 石灰改良膨胀土施工价值分析与质量控制

3.4.1 施工作业面

在三种石灰改良膨胀土施工工艺上，路拌法包含的布灰拌和面比较广，在拌和阶段由于面积多会有死角存在，因此需要人工做拌和处理，或者在利用厂拌法做填料改良再进行填筑，而路拌法在拌和阶段会形成素土夹层。厂拌法与集中场地定点路拌法在施工作业方面较为一致，其拥有的布灰拌和工作面积比较小，当在取土场做石灰拌和时，可以清表平整后直接用作布灰拌和，再将粉碎拌和符合标准的填料直接运输到路基填筑处。

3.4.2 施工质量控制

厂拌法与路拌法在粉碎颗粒的大小和加入石灰剂量上较为均匀并且数值准确，施工工艺流程也比较明确，生产集中，有效做到施工质量控制标准。不过在厂拌法施工阶段，其强度要比路拌法高，会稍微降低产量。路拌法在路基填筑施工阶段加入石灰剂量的均匀性与准确性较厂拌法低。因此，在路基石灰改良膨胀土施工工艺选择上需要依据现场具体操作做工艺选择[9]。

3.4.3 施工效率控制

在厂拌法中，粉碎和拌和一遍的产量通常会达到200t/h，相比较路拌法，产量低，会一定程度上影响施工进度，路拌法通常在粉碎、拌合中一台路拌机产量可以达到360t/h。在集中场地定点路拌法产量会受到施工场地影响，场地在能充分发挥路拌机功能作用下，产量同样会与路拌机标准达到一致。

3.4.4 经济价值比较

在石灰改良膨胀土厂拌法使用上需要投入的成本较高，其次是集中场地定点路拌法，路拌法的投入成本最低。依据市场现阶段情况可以看出，路拌法石灰5%含量的改良膨胀土单价在43.7元/m3；集中场地定点路拌法石灰5%含量改良土单价在51.3元/m3；厂拌法石灰5%含量改良土单价在63.6元/m3。通过以上分析采用路拌法成本最低，并且不用考虑运输时间及运输道路而产生的时间成本。

4 结语

高速公路施工质量的控制与建设是关系到社会经济发展的重要环节，质量直接关系到高速公路使用年限的同时更关系交通运输中人身财产安全。而高速公路中路基建设又是高速公路项目整体建设的关键，因此加强路基施工工艺质量控制有着重要意义，相关公路建设施工企业在施工工艺质量控制上要不断完善，不断研究探索，有效解决路基工艺施工中可能面临的问题，从而提高公路建设质量，保障人们人身财产安全，为推动我国社会经济发展作出贡献。