高速公路路基施工工藝與質量控制的分析

徐小川 XU Xiao-chuan

（德州市公路事業發展中心，德州 253000）

0 引言

隨著社會經濟、科學技術、信息技術、智能技術的快速發展，在高速公路路基施工工藝上的技術越發先進，工藝越發高超，有效推動我國高速公路的建設。高速公路路基建設的質量影響著高速公路項目整體質量，是提高高速公路應用質量和延長使用年限的重要因素。因此，高速公路路基在施工工藝技術上的質量控制受到越來越多工程建設企業的重視。盡管隨著各個領域的快速發展，公路質量在建設過程中已經取得不錯的成效，但在施工過程中，仍然會存在一些問題與不足，影響著高速公路整體質量水平。為加強高速公路質量控制，路基施工工藝質量控制成為相關建筑企業與技術人員研究的對象，按照存在問題有針對性地提出措施。

1 工程概況

本文以某段高速公路路基建設為例，該段高速公路途經12個市縣，全長221.25km，雙向4車道，路基寬為27m，中途有局部路段長度18km的路基寬為26m。該段路線地質層主要為第四系的砂礫石、亞砂土、粘土，第三系的粘土和砂質粘土，白堊系的灰綠、灰紫、紫紅砂巖、粉砂巖，三疊系的灰白、粉紅、淺磚紅色粗粒砂巖，二疊系灰白色細粒砂巖、深灰色粉砂巖、煤層。線路地下水深度20-30m。

2 高速公路路基施工工藝流程

2.1 施工準備

本次高速公路路基施工工藝技術質量控制主要以路基擴建施工為主，利用對原有路基邊坡土與新路基基底土做試驗，在工程沿路每公里取3個試點，當路段面臨土質變化多和變化大的情況下，適當增加該路段試點。針對路基填料做復查與取樣的試驗，試驗項目主要有天然含水量、CBR試驗等，控制進場填料粒徑和含水量需要嚴苛，不符合規范的需要剔除，含水量控制在最佳含水量±2%，大于值需要做晾曬處理，小于值要做灑水濕潤處理。在選擇試驗的路段具有代表性特點處做試樣采集，長度不小于100m，科學合理確定壓實參數、壓實機械使用規格、機械組合形式、松鋪厚度、碾壓參數等[1]。

2.2 路基施工基本流程

2.2.1 常規規定

路基施工中涉及新路基要做好在施工過程中有臨時排水系統的規劃建設，新路基排水系統要與原有路基排水溝做好結合，不能進行損壞，發現損壞位置要及時做修理措施。在施工過程中要確保路基寬度比設計寬度大50cm，做到確保路肩處壓實質量。

2.2.2 填筑

路基新建處要采取與原有路基同樣的填料作為填筑施工使用，填筑時要采用水穩定比較好的砂礫、灰土等填料，杜絕將路基坡邊清表用的廢料作為新路基填料使用。

2.2.3 路基基底處理

路基地基承載能力是路堤正常運行的關鍵，一旦地基承載能力弱會導致路堤失去穩定性而形成坍塌情況，而新路基與原有路基在施工后承載能力必然存在誤差，這種誤差會導致路基出現沉降，當沉降到達一定系數后路基會形成縱向裂縫，影響高速公路正常運行。因此，在路基建設過程中基底處理尤為重要，要嚴格審查并按照設計圖紙施工，按照設計合理在地基表面鋪設墊層，材料通常使用砂礫、碎石，材料含泥量＜5%。

2.2.4 清表

通常清表會采用兩種方式，清表處理不小于30cm，第一種方式是表層腐殖土從上往下刮掉，其有著可以控制清表厚度和滿足施工設計需求的優勢，而缺點是容易造成邊坡土體松動，導致強度下降，在受到降雨天氣影響時，容易讓雨水下滲到邊坡內部，一旦邊坡內部含水量過高，路基在填筑碾壓時質量會受到影響，這就要求用這種方式清表過程中在刮完后要及時用鉤機在邊坡做穩壓處理[2]。第二種方式是將表層腐殖土從下往上推，當填筑在適當高度時，再將推至上部的腐殖土做清除處理，這種方式可以實現在清表途中同時對邊坡做擠壓，提高邊坡強度，缺點是清表厚度無法得到保障，會造成清表不徹底，同時當腐殖土在清除不及時或者滯留時間過長時，降雨同樣會對腐殖土形成沖刷，導致腐殖土進入邊坡降低邊坡質量。

2.2.5 臺階開挖

臺階開挖需要在施工中進行，要針對臺階層面考慮施工，通常路基虛鋪厚度是30-40cm，因此在施工過程中如果臺階震動壓實不夠可以做沖擊壓實碾壓操作。臺階開挖的原則按照從下往上依次開挖，要求挖開一個臺階填筑一個臺階，采用機械與人工合作開挖方式，在臺階沒有填筑之前禁止破壞路邊坡原有植被，造成路堤土體裸露時間過長，要保持邊坡穩定性。

2.2.6 路堤填筑

路基填筑通常是按照施工準備階段、施工階段、整修階段做現場施工，分為填筑區、平整區、碾壓區、監測區，施工工藝流程按照施工準備、填前處理、分層填筑、攤鋪平整、灑水、碾壓夯實、檢測驗收、路基修正操作。在碾壓機正常運行下分為靜碾壓、振碾壓、夯實型碾壓，這三種碾壓形式分別使用的機械為震動碾壓機、沖擊碾壓機、高速液壓夯實機，需要依據工程實際填料情況做合理選擇碾壓方式，而在實際施工應用中，沖擊碾壓機與高速液壓夯實機碾壓的效果都比較不錯。

2.2.7 廢土處理

在清表過后的路基處會有廢土需要處理，這些廢土可以用作填筑周邊路表便道，禁止用作路基填料，或者隨處清理造成環境污染。

2.2.8 沉降監測

在新路基填筑過程中如果速度過快，容易造成原有路基失穩，對新路基與老路基的結合會有所影響。因此，在填筑施工時要控制操作速度，隨時做動態填筑沉降監測，在狹窄施工地方可以采用沉降杯與刨面管結合的方式做路基監測，原有路基通過護欄觀測沉降情況[3]。

3 高速公路路基施工工藝與質量控制的分析

3.1 石灰改良膨脹土路基施工工藝工程

在本次工程中K151+700~K151+800路段右側100m做山皮土路基施工工藝參數試驗研究，杜絕壓路機在已經完成的路段或者施工路段做掉頭或者急剎車行為，避免對土層表面破壞[4]。在碾壓過程中，石灰穩定土表面要一直保持濕潤，水分一旦流失要及時做灑水處理，避免出現起皮等現象，路基在碾壓3-6遍時，每一遍的碾壓都需要做灌砂法對壓實度進行檢測，具體試驗數據如表1所示，壓實曲線圖如圖1所示。

圖1 石灰土路基壓實曲線圖

表1 壓實度試驗數據

3.2 石灰改良膨脹土施工工藝流程

石灰改良膨脹土在路基施工工藝上主要采用的是路拌法、廠拌法、集中場地路拌法這三種。

廠拌法目的是利用待拌的填料統一運輸到集中的攪拌場地做破碎處理，通過使用穩定土拌和設備拌和，拌好后的改良土放置路基填筑處做平整、攤鋪壓實的處理。廠拌法施工流程如圖2所示，而集中場地路拌法需要在定點拌和地方做布灰與路拌機直接就地均勻拌和，拌和后輸送到路基填筑處做攤鋪、壓實，其具體工藝流程與廠拌法一致[5]。

圖2 石灰改良膨脹土廠拌法施工流程圖

路拌法是將石灰改良膨脹土直接運輸到路基施工填筑位置，做均勻攤鋪并均勻撒入石灰后再用路拌機直接做拌和處理，拌和均勻后直接做平整和壓實處理的路基施工工藝方法。路拌法施工工藝流程具體如圖3所示。

圖3 石灰改良膨脹土路拌法施工流程圖

3.3 石灰改良膨脹土路基施工參數

在石灰改良膨脹土施工中主要采用路拌模式，首先需要臺階設置，施工人員以1:1坡度分層設置臺階，根據路面與路基負載量的綜合參數設定石灰的摻加系數，并計算用量。其次在石灰使用前需要用路拌機做拌和，并在拌和過程中做好石灰含水量控制工作。最后在路面表層坑洼區域，用拌和好的石灰做填補，確保路面與路基平整，為后續碾壓工作打好基礎[6]。

通常在工程項目中生石灰配比量為4%，在選用路拌法后配比量可以適當上調0.5%，摻入量控制在4.5%左右，按照5m×5m網格間距計算。在摻雜量上需要有質量管理部門與技術人員依據石灰改良膨脹土路基施工技術指標做檢驗，確保與設計方案一致[7]。

在石灰膨脹土粉碎拌和階段，含水量會受到外環境各種影響，如氣溫、膨脹土與化學反應等，這些影響因素會導致含水率出現問題影響施工質量。一旦含水量過低，就需要做灑水處理并重新拌和，造成工期拖延增加成本等問題，因此在含水量上，破碎與拌和前要將含水量控制在高于原有標準基礎上，從而防止過低而反復拌和施工的操作。在石灰土改良膨脹土施工方法上，廠拌法施工工藝含水量的多少會直接影響到粉碎機做粉碎的成效。因此，為讓粉碎成效達到最佳狀態，粉碎機可以正常發揮，含水量要控制在標準含水量附近數值，通常會產量比較好，粉碎后的顆粒＞15mm情況少；路拌法施工時在拌和前的填料含水量要高于最佳標準，通常Wopt+2%~Wopt+4%以內較為適合膨脹土改良。

而在顆粒大小控制上，顆粒直徑越小，石灰在與膨脹土接觸上會比較好，改良效果通常處于最佳。在具體破碎拌和上顆粒直徑大小雖然沒有標準規定，不過通常公路路基施工要求要＜15mm。路拌法要求控制標準顆粒＞15mm的顆粒不能超過總產量的20%，而廠拌法要求顆粒直徑不能有＞15mm的。

在石灰改良膨脹土中其含灰率控制主要從滿足施工計劃要求的石灰損耗上考慮，通常施工含灰率要比原有設計中含灰率＞0.5%，并且要求含灰率均勻。路拌法施工中，含灰率通常取決于布灰的均勻性與拌和的次數。而廠拌法可以依據設計要求對含灰率的設定計量設備，這種方法比較容易控制石灰改良膨脹土中的含灰率[8]。

3.4 石灰改良膨脹土施工價值分析與質量控制

3.4.1 施工作業面

在三種石灰改良膨脹土施工工藝上，路拌法包含的布灰拌和面比較廣，在拌和階段由于面積多會有死角存在，因此需要人工做拌和處理，或者在利用廠拌法做填料改良再進行填筑，而路拌法在拌和階段會形成素土夾層。廠拌法與集中場地定點路拌法在施工作業方面較為一致，其擁有的布灰拌和工作面積比較小，當在取土場做石灰拌和時，可以清表平整后直接用作布灰拌和，再將粉碎拌和符合標準的填料直接運輸到路基填筑處。

3.4.2 施工質量控制

廠拌法與路拌法在粉碎顆粒的大小和加入石灰劑量上較為均勻并且數值準確，施工工藝流程也比較明確，生產集中，有效做到施工質量控制標準。不過在廠拌法施工階段，其強度要比路拌法高，會稍微降低產量。路拌法在路基填筑施工階段加入石灰劑量的均勻性與準確性較廠拌法低。因此，在路基石灰改良膨脹土施工工藝選擇上需要依據現場具體操作做工藝選擇[9]。

3.4.3 施工效率控制

在廠拌法中，粉碎和拌和一遍的產量通常會達到200t/h，相比較路拌法，產量低，會一定程度上影響施工進度，路拌法通常在粉碎、拌合中一臺路拌機產量可以達到360t/h。在集中場地定點路拌法產量會受到施工場地影響，場地在能充分發揮路拌機功能作用下，產量同樣會與路拌機標準達到一致。

3.4.4 經濟價值比較

在石灰改良膨脹土廠拌法使用上需要投入的成本較高，其次是集中場地定點路拌法，路拌法的投入成本最低。依據市場現階段情況可以看出，路拌法石灰5%含量的改良膨脹土單價在43.7元/m3；集中場地定點路拌法石灰5%含量改良土單價在51.3元/m3；廠拌法石灰5%含量改良土單價在63.6元/m3。通過以上分析采用路拌法成本最低，并且不用考慮運輸時間及運輸道路而產生的時間成本。

4 結語

高速公路施工質量的控制與建設是關系到社會經濟發展的重要環節，質量直接關系到高速公路使用年限的同時更關系交通運輸中人身財產安全。而高速公路中路基建設又是高速公路項目整體建設的關鍵，因此加強路基施工工藝質量控制有著重要意義，相關公路建設施工企業在施工工藝質量控制上要不斷完善，不斷研究探索，有效解決路基工藝施工中可能面臨的問題，從而提高公路建設質量，保障人們人身財產安全，為推動我國社會經濟發展作出貢獻。