公路桥梁工程软土地基施工工艺

2024-02-20周孝力

工程建设与设计 2024年2期

周孝力

（中交建筑集团有限公司，北京 100022）

1 引言

目前，我国正在积极开展公路桥梁建设。在公路桥梁建设过程中，往往会碰到一些软土地基。软土地基的承载能力较低[1-2]，无法在其基础上直接修建路桥，若不采取合适的施工工艺，会对路桥质量造成很大的影响。所以，在公路桥梁建设中应对软土地基施工工艺进行深入研究。

2 工程概况

海口市长天路南延长线工程施工2 标，从桩号ZBK0+000起，终止于ZBK3+200，总长度为3.2 km。道路采用双向四车道、设计车速为60 km/h。椰海大道跨线桥处只有红绿灯和绿化所用的椰子树等，四周没有较高的建筑物，剩下的是田地或荒地、鱼池。地面平整，施工公路通行无阻碍。该项目沿途水塘段包括表面淤泥地段，采用换填法，将表面的杂土清除后，一直将淤泥层清除到原状坚硬的土壤，用50 cm 厚片石填充，填充完毕后，将其碾压平整。

3 片石选择

在工程施工过程中，一般采用山体爆破设备挖掘片石垫层换填材料，其中有些石料的技术参数与技术要求均不能满足设计及规程的要求，特别小的压力就能将石料压碎。该项目片石垫层换填材料根据设计和规程要求，颗粒直径超过4 cm的中硬岩石在总量中所占比例应大于70%，石料强度应大于15 MPa，换填材料的不均匀率不大于20%。使用强风化石头或松软岩石回填路基时，要根据设计和规范（规程）要求对其承载率进行检测看其是否满足要求，承载率不达标，不能用来填筑路基。换填片石的最大粒径应不大于2/3 的换填层厚。因换填片石颗粒尺寸较大，通常采用40～50 cm 的回填厚度。换填片石采用大型振动式压路机进行碾压。该项目采用的是50 t激振力的振动式压路机进行碾压。

4 施工工艺

片石换填施工工艺流程如图1 所示。

图1 片石换填施工工艺流程

4.1 施工准备

开工之前，先清除干净原地表，处理掉场地内的杂草、生活垃圾土、污泥、树根、腐烂土以及其他不适合作为填筑材料的泥土。将原地表积水排出，并布设片石（或碎石）盲沟于有地下水淋洗的区域，排出地下水至路基之外的长久性排水体系，清理树根、野草及污泥等，从而达到填前压实的要求。若地面横坡超过1∶5，在原有土地开挖台阶（宽至少为2 m，坡面向内倾斜率为4%），使用小型夯实机进行夯实，从最下面的台阶开始填充，再一层一层往上填。做好原土地的临时排水工作，以施工场地实际条件和设计规定为依据，挖出纵向及横向排水沟，构成排水体系，把水引到邻近的水道和坑洼地，排出的雨水不能对本地居民的生产与生活造成影响，使工地保持干爽，确保项目顺利进行。

在充分了解设计图纸及施工标准的前提下，开展施工现场核查、施工勘察，如有问题，需立即提出改正建议并呈报上级批准。由于填料不相同，其压实厚度、施工参数、质量要求均有差异。基于开挖完的石料采样与测试成果，根据岩体技术特性对沿程各类填充材料分类，分析填料技术特性，为施工机器的选取和质量测试提供有效的信息。

4.2 换填片石试验段

压实测试段是指在与施工场地和施工难度一致的条件下，对选择的填方材料当场进行填充，并测试施工后的压实性。测试段采用用于大型工程的压实机及其他施工机械，由压实测试段施工结果确定相关施工参数，如铺筑厚度、最大粒径、压实次数、机具与人力组合、松铺厚度、压实系数和压实效应等，并合理设计施工流程，为大范围片石换填施工奠定基础。

4.3 填筑、摊铺、碾压

在软土基础上进行换填是通过挖掘机挖出不满足施工要求的软弱土或污泥，片石摆平放稳，分层回填。各层碾压厚度不得大于设计和规范规定。用于项目的片石是从路基（或采石场）挖掘并使用车辆运输到工地的石块。

根据横向分层，由低到高、分层回填并碾压[3]的方法进行换填片石作业，通常每层填土厚在40～50 cm。填土之前，必须画出灰格、插杆挂线，掌握铺筑厚度，完成抄平。石料抗压强度差异很大时，填筑要分层或分段进行，若无法分层或分段进行时，则在填筑层下方铺设高强度的石块，石头不能太密集或堆叠，表面应平坦，石料要牢固，不能出现空洞与石料松散情况。按照石料颗粒尺寸和组成选择不同的摊铺方式：逐步法摊铺用于大颗粒石料，在新填充的松散料上，运料车辆由低到高、从两边向中间慢慢往前倒料，及时用220 型推土机铺平整。局部坑凹处配合人工用小石块、石渣、石屑找平。对细料含量较多的石料宜采取向后退摊铺法，即在已碾压完的层面让装料车辆后退倒料，将料集中堆成梅花形，用推土机铺平整。

粒径＞25 cm 的石料用工人摊铺时，先将大颗粒的石料铺填，大头向下，小头朝上，安放稳定，紧贴在一起，然后摊铺小石块，放置尺寸要一致，接着找平用小石头或石渣，填缝用石屑，最后碾压。粒径＜25 cm 的石料用工人铺筑时，应分层铺筑整平，但要防止大块硬石头聚集，石块颗粒尺寸要一致，分层压实。

碾压前，先铺好换填片石，填筑物最大颗粒尺寸应小于2/3 填筑层厚，如颗粒太大，需人工分解，不能分解就去除，若回填石料级配不佳、石块之间间隙很大时，则应在各层表面间隙中用石渣、石屑或中粗砂填充，直到塞满间隙。铺筑结束后，表面应平坦，没有高低不平的石块、波纹、显著的孔隙等情况。选用激振力大于50 t 的低频率高幅垂直式振动压路机，按照测试段所得的施工参数实施碾压，先使用20 t 振动压路机静压2 次，再打开振动模式压实3 次，然后选50 t 振动压路机将路面再压3 次，碾压按照“从轻到重、先静压后振动、由低到高、先缓慢后快速、车辙交叠”的准则进行，压路机在此期间应保持匀速运行，最大车速不得大于4 km/h。压实直线部分从路边向路中进行，从而构成路拱横坡；压实半径较小的弯道处应从内到外、从低到高，促使单向超高横坡产生；纵向碾压用进退法；横向交接处碾压应至少重叠0.5 m，前后邻近路段纵向碾压重叠要在5 m 以上。碾压时，保证不漏压、不留死角且碾压匀称，对边缘无法压实的部分，根据设计和规范规定使用小型夯压设备夯实。

路堤填料使用硬石头时，应实施边坡码砌，所用石块强度和规格都应满足设计与规范规定，且很难被风化，其外形匀称规整，大面平坦，粒径至少30 cm，码砌边坡并同时回填路基。图2 为片石换填施工。

图2 片石换填施工

结束片石填充后，根据设计标准在其顶部铺设碎石垫层，并从沿途的料场取料，用车辆拉到工地。工人和装载机共同协作将碎石垫层铺平，碾压用振动压路机。碎石垫层应使用干净的干石块，压碎值与磨耗率均应达到设计和规程的规定，并保证颗粒大小一致，有明显棱角，不能夹杂风化石与别的杂质，颗粒大小以20～50 mm 为宜，0.075 mm 以下颗粒所占比例应在3%以下，含泥量要小于5%。完成碎石垫层铺筑后，使用大于20 t 的振动式压路机进行碾压，通过当场自检、互检及专检均符合标准后，由监理工程师查验达标后，方可继续下一步作业。

4.4 试验检测

换填片石用沉降差法检查其压实品质。先顺着纵向在碾压完的片石垫层上布点，在布点的位置用笔做明显的记号，并标注出里程桩号。高程（或相对高程）用水准仪进行测量，可在测点上安放1 块10 cm 长、50 mm 厚，外表平坦的木板作为尺垫，以降低偏差。用超过20 t 振动压路机以2.0～4.0 km/h 的速度，频率30 Hz 碾压8 次后，进行检验，碾压完禁止存在显著车辙。之后将每一点高程（或相对高程）用水准仪测量出来，每一测点在碾压前、后的高差即为该点的压实沉降差。如最高压实沉降差不超过5 mm，平均值不超过3 mm，标准差小于2时，则判断为达标。

5 片石换填注意事项

用换填法施工时，应注意以下几方面。

1）彻底清除换填段所有的软土层，并在路基最下面的地基上再往下深入挖掘，把该片所有泥土彻底清除，保证清除掉一切结构疏松土，以防因更换不完全造成换填作用不显著。需筛选用于换填的片石，级配不一样的石料要区分放置，并根据对应的标准分层回填，保证用片石回填的路基构造保持稳定。片石换填过程中，应分层进行碾压，压实全部片石，增加路基承重力。

2）在进行片石换填施工作业过程中，项目施工单位一定要安排专人对换填施工中的各个环节进行定期或不定期检查，通过检查环节，就可以及时发现并解决问题，必要时还可以协调召开专题调度会，改善优化整体施工环节。例如，要在片石回填施工时，对回填的强度是否符合施工要求进行检测；在对路基进行压实作业时，要对压实的强度是否达标进行检测，只有当所有检测数据完全符合要求，才可以进入下一步施工环节。

3）在对软基片石进行回填作业时，要随时征求工程监理的施工建议，并在充分论证的基础上，按照施工监理的建议做好施工整改，以防止发生各类工程质量问题。同时，技术检测人员要做好整改施工复核工作，以此来确保整体施工质量。

4）在片石换填施工前，一定要保证施工区域的干净和干燥。如存在浮土等杂物时，要事先清理干净，保证施工区域的干净整洁；如存在路基凹凸不平情况时，要在回填作业完成后进行找平作业；如施工时处于下雨或地下水充盈时，要及时采取排水处理措施，始终保持基坑处于干燥施工环境，以此来保证回填作业的整体稳定性。