高速公路路基土方工程機械化施工技術

覃輝堯

【關鍵詞】高速公路;路基土方;機械化;技術分析

【中圖分類號】U416.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）08-0177-03

路基開挖方法主要包含人工開挖、爆破開挖及機械開挖3類，但高速公路的建設規模較大，為在安全的環境下高效施工，通常采用機械開挖的方法，施工所用設備包含但不限于推土機、挖土機、裝載機。隨著技術水平的升級，現階段的路基土方施工設備類型多樣，需遵循因地制宜的原則，注重設備的選型與搭配，切實發揮出機械設備的應用優勢。

1 高速公路路基土方工程機械化施工的基本流程

高速公路路基土方施工普遍具有規模化、復雜化的特點，應按照順序有序地推進施工進程。其中，準備工作是基礎內容，涵蓋汽車檢修、壓路機調整、拖拉機保養、技術標準學習四大部分，在確保各類機械設備可靠穩定運行后，能夠給后續的正式施工奠定堅實的基礎。灰土填筑涵蓋運土、運灰、人工鋪土及鋪灰、拖拉機拌等環節。

值得注意的是，后續工作還需做好地基整理、碾壓（包含初壓、復壓及終壓三大環節）等相關工作。各階段施工所用的設備不盡相同，對設備的運行要求也有所差異，需要采取科學的協調措施，形成流水化作業模式。

2 高速公路路基土方工程機械化施工的基礎工作

2.1 機械選擇

高速公路路基土方施工中，推土機、自卸車等均是不可或缺的設備。對于卵石、砂礫、粉土等絕大部分土質而言，可直接采取機械開挖的方法，但是需充分關注土方的干濕程度，保證機械設備在該環境下可穩定運行。在具體的路基土方作業中，受限于填筑材料性質不同等因素的制約，技術人員對施工機械和施工方法的選擇也大相徑庭，尤其針對路基的壓實操作，運用不一樣的機械設備產生的效率也不盡相同，并且作為保障整個路基工程機械化施工質量和成本控制的重要手段之一，壓實作業所選擇的機械設備和種類一定要兼具經濟性，如推土機的選擇，該項設備操作簡單，其在近距離鏟運土方面經濟運距完全可控在25～55 m，解決了施工中運土過程較長問題，提高了推土機的生產效率，可謂一舉兩得。

施工中如遇運距>2 000 m的特殊情況，技術人員要根據現場的施工條件和具體情況依次增加機械的種類，如調運相應的挖掘機和自卸車一同配合推土機完成土方的轉移和壓實作業的操作，實現真正的機械化施工，在加速工期的同時兼具一定的效率，因此對機械的選擇與使用是高速公路路基土方工程施工中一項重點工作，決定整個工程的質量和施工效率，無論從經濟效益方面還是施工安全方面，都值得技術人員進行深入的探究，能為后續的實際操作打好堅實基礎。一個合理的機械化施工方案，不僅可以保證工程的質量和工期，還能提高各系統之間施工機械的利用率，更可為施工企業爭取更多的利潤空間。

2.2 機械配置

機械設備具有高性能、高穩定性、多功能性等特征，需以現場施工條件為立足點，合理選擇機械設備，形成完善的組合方案，充分發揮出機械設備的應用優勢，達到“1+1>2”的效果。在機械設備的配置工作中，需充分考慮現場土質條件、取土方式、氣候條件、作業空間等因素，使選用的機械設備可以有效地滿足施工要求。以就地取土的路基工程為例，較為適宜的是采用壓路機和推土機聯合作業的模式;而在遠距離取土的路基工程中，則需配置平地機、壓路機及挖掘機。

2.3 成本控制

機械設備的采購或租賃成本普遍較高，若缺乏合理的控制措施，易出現工程成本投入增多、經濟效益下降的情況。對此，在機械化施工模式下，應當兼顧機械設備在運行穩定性、效率等方面的特點，以較高的效率完成路基土方的相關施工，縮短施工時間，減少租賃設備等方面的成本投入。此外，機械設備需具有足夠的穩定性，以免在運行期間出現頻繁維修的情況。

3 基于工程實例的分析

3.1 工程概況

某高速公路路基工程，土方量為2 240 43.4 m3，引入機械化施工模式，通過機械設備的協同運行，高效完成土方施工作業。根據現場建設條件可知，運土距離為1～2 km。

3.2 機械設備的配套及土方施工的基本內容

3.2.1 機械配置

機械配置具體內容見表1。

根據工程進度安排，擬在2個月內完成各土方工程，全過程中除了涵蓋主體施工，還包含前期準備等方面的時間投入，假設準備工作耗時7 d，因現場天氣等外部環境原因而無法施工的時間為7 d，設備因素機動2 d，此時留給正式土方施工的時間并未達到2個月。在此時間規劃下，為保質保量地完成各項工作，則每天需完成3 863 m3的土方量。

3.2.2 土方裝卸

土堆間距為4～5 m，用D53推土機根據每層標桿劃線40 cm厚將松土攤開，啟用平地機，組織初平作業。填土壓實過程中，啟用壓路機，該設備以I檔狀態運行，從兩邊向中間靜壓2遍，隨后用平地機刮平，最后用壓路機振動碾壓6～8遍，經前述各階段的操作后，確保壓實度達到95%以上，以便組織后續填土作業[1]。

4 土方工程機械化施工的質量控制措施

全方位的施工質量控制對提高路基施工質量具有重要意義，對此，技術人員通常采用壓實度控制工程完成后的質量，繼而以最后的質量控制效果評判工程的合格度，根據具體的參數要求對其展開相應的調整，并按照此種方法循環作業，直至工程的質量達標;其涵蓋施工期間和施工后兩個階段的控制工作。

（1）對于施工期間的質量控制，關鍵在于合理控制施工工藝，以規范化的方式施工，發揮施工工藝的應用優勢，提高施工質量。工藝的控制應體現在碾壓遍數、速度、厚度等方面。現場施工環境錯綜復雜，隨著施工進程的推進，不同區段的施工條件不盡相同，因此需以動態化的方式優化施工工藝，提高其與現場環境的適應性水平。

（2）對于施工后的質量控制，側重的是成品的質量，以規范化的方式加以檢驗，對其質量情況做出判斷，若存在問題則及時采取處理措施。

相比之下，施工階段的質量控制更具有現實意義，其能夠從源頭上規避質量問題，以便后續建設工作的高效開展。

4.1 壓實環節

4.1.1 壓實作用

（1）提高抗剪強度。縱觀高速公路路基工程，高邊坡為重點內容，該處的穩定性將直接影響路基的整體質量。填筑材料的質量為基礎影響因素，要求其具有較高的抗剪性能，用于維持邊坡的穩定性，施工中需用機械設備完成壓實作業，通過外力的作用，減小填料間的空隙，使其緊密咬合，達到相對穩定的結合狀態。此外，施工中需嚴格控制填筑壓力，既要保證路基具有足夠的壓實度，又要避免過度壓實的情況，否則易導致材料破碎。

（2）減少路面的損傷。在采取壓實措施后，要提高材料的密實度，充分彰顯路基材料的強度優勢。在高速公路運營過程中，路基可以有效承受行車荷載，以免出現局部沉陷等質量問題[2]。

4.1.2 壓實材料

壓實材料的選擇需要視現場施工條件、質量要求而定，重點應考慮兩個方面的內容。

（1）混合料性質。以石料、土料等為基礎原材料，按比例組成混合料，在采取壓實處理措施后，受外力的作用，各類材料的力學性質和物質性質均有所變化，結構原本的“密實-懸浮”狀態發生改變，逐步轉變為“骨架-密實”的狀態，由此形成完善的“骨架-空隙”結構。

（2）混合料分類。從透水性的角度來看，主要有兩類，即非黏性和黏性。若細粒土的含量較少或是具有較強的透水能力，則將該類材料稱為非黏性土石料;而在細粒土含量較多、透水性較差的條件下，則將其稱為黏性土石混合料。從含石量的角度來看，則包含多石、多土等形式。

4.2 壓實環節

壓實是提高路基密實度、改善路基穩定性的重要途徑，較為常見的有振動壓實、靜力壓實、夯實等方法。

4.2.1 振動壓實

以振動器為主要的施工裝置，對待處理對象施加高頻振動力，通過外力的作用，使振動頻率與材料的固有頻率一致，以產生共振作用，期間小顆粒的分布狀態發生改變，逐步填充至大顆粒材料的孔隙中，從而具有更高的密實度。從適用場景的角度來看，在大量石塊、沙礫料中可以應用振動壓實的方法。

4.2.2 靜力壓實

滾輪沿著材料表面緩慢滾動，通過靜壓作用，可以提高材料的壓實度，以免其出現失穩的情況。此外，永久殘留變形量有所減小，實際殘留變形幾乎等同于0。從適用場景的角度來看，在薄層黏性土壓實中具有可行性。

4.2.3 夯實

根據路基的密實度要求，將合適規格的重物提升至指定高度，釋放后使其自由下落，通過沖擊力作用壓實材料。物體在與材料表面接觸后，所產生的沖擊壓力將向鋪層材料傳遞，由此產生較高的壓實度。從適用場景的角度來看，重物夯實的方法幾乎在各類地基加固中均具有可行性，例如非飽和土、飽和的粗粒土、細粒土等，合理選用重物并正確應用施工方法，可以取得較為良好的加固效果[3]。

4.3 質量檢驗

眾所周知，壓實度作為檢驗路基填筑施工質量的有效手段之一，它的操作性較強，同時是現場測定填筑材料壓實后的密度與實驗室測得的最大干密度的比值，具體計算方式如下：

ρ=■ （1）

公式（1）中，ρ為壓實度，通常以百分比標志;γ為壓實后的材料干密度（kg/m），γg為材料的最大干密度（kg/m），由此計算得出壓實度而判定路基工程合格與否。此外，壓實度不僅可檢驗路基的工程質量，還能對施工后填筑材料的力學性指標及耐久性的密實程度給予肯定，因此它也是展現填筑材料性質的重要指標之一，其計算所得的數據較為精準，可為施工人員提供一定的數據支撐，以便在實際操作過程中降低誤差和減少多次返工等現象的發生。

經高速公路路基土方的各項施工后，檢測路基的壓實度，根據實測數據判斷工程施工質量情況。為保證測量結果的準確性，每1 000 m2的測點數量至少為2點，不足1 000 m2時均取2點，并根據工程要求適當增加監測點。詳細制訂質量檢驗方案，適配高精度的儀器，由專業人員按規范開展質量檢驗工作，根據測定結果對路基土方施工質量做出客觀的判斷，壓實度、平整度等方面均要滿足要求。若檢驗期間發現質量問題，首先查明成因，其次采取針對性的處理措施，最后再次組織質量檢驗，直至滿足要求為止。

5 結語

綜上所述，機械化施工是高速公路路基土方工程中的重要應用模式，其能夠增強施工的規范性，提高施工質量和效率。在實際工程施工中，需要做好前期規劃，合理配置施工機械，形成完善的機群，利用推土機、壓路機等設備高效施工;此外，要在全過程中加強質量控制，尤其加強施工階段的質量控制，盡可能地從源頭上規避質量問題，進而保證路基土方工程的綜合施工效果。

參 考 文 獻

[1]張岳欣.道路路基土方填筑壓實施工技術分析[J].工程建設與設計，2020（24）：159-160.

[2]梁丹朋.高速公路建設中路基土方開挖施工技術[J].工程建設與設計，2019（17）：179-181.

[3]劉玉虎.公路路基土方機械施工和施工機械管理分析[J].工程建設與設計，2020（23）：229-231.