公路路基施工技術及路基壓實施工研究

歐 強

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

路基建設是公路工程建設的一個重要環節，對公路的強度和穩定性起到至關重要的作用。管理者和技術人員在施工中，要綜合考量各項指標和各個環節可能出現的問題，并提出解決方案，按標準流程和科學的管理措施進行施工[1]。開工前，相關人員要全面熟悉施工方案；開工后，要嚴把質量關，不斷優化施工技術和強調施工質量的重要性。此外，還要認真踐行規范化施工，促使整個公路工程建設工作得以良性循環。

1 公路道路路基施工技術與類型

路基土方工程的施工主要包括開挖、運輸、攤鋪、壓實和修復。有時為了提高挖掘效率，需要松土。路基施工的基本方法可分為以下幾種：

1.1 手工和簡單的機械化施工

手工和簡單的機械化施工勞動強度大，而且主要依靠人的力量用手工工具和簡易機械設備來工作，工作效率低，進度緩慢，工程質量難以保證。

1.2 液壓機械化施工

采用水泵、水槍等液壓機械，噴射強水分散土壤，將其泵送到指定地點進行沉積。水力機械化施工適用于有足夠的電力和水供應的工程，可用于挖軟土層和填筑路堤，或進行軟土地基加固鉆孔等，但高等級公路不適合使用。

1.3 爆破施工

這是挖掘巖石切割的基本方法，也可以用來放松凍土(硬土壤)、清除淤泥、提取石頭。定向爆破可直接移動路基開挖進行填方，擠壓膨脹爆破可用于軟土地基處理。

1.4 綜合機械化施工

綜合機械化施工是指使用推土機、鏟運機、平地機、挖掘機、壓路機和松土機等機械，在主機械與輔機械的相互配合下，完成主工序的綜合機械化作業[2]。綜合機械化施工可以大大降低勞動強度，提高勞動生產率和工程質量，降低工程造價，保證施工安全，是加快高速公路建設的重要手段及實現公路建設現代化的根本途徑。

由于填挖、地形、運輸距離等要求的不同，各種工序所采用的施工方法和施工組織也完全不同。可分為以下幾種基本類型：

（1）挖上半截土填下半路堤（半填半挖路基）。

（2）挖出的泥土運輸到傾倒點，或從平臺挖出的泥土傾倒到挖出的底部。

（3）從坑中挖出的土運至填方填筑路堤。

（4）挖掘側溝和側坑（單側或雙側）填筑路堤。

在施工過程中，根據自身特點，可以沿路基的寬度、高度（或深度）按照填方、開挖的順序施工，可以采用不同的施工方案，盡可能滿足以下要求：

（1）有足夠的工作面，以方便布置施工所需的所有人力和機械。

（2）創造良好的施工條件，使手工和生產機具的生產效率得到充分的提升。

（3）每個施工階段都有排水口，有利于提高施工質量，保證施工安全。

2 路基施工難點

在公路工程建設項目中，路基建設綜合性較強，流程繁雜，對施工人員和技術人員的綜合能力有很高的要求。總體來說，其施工的重點難點包括以下諸方面：

（1）出現地基表面下沉現象。在實際施工中，由于基巖起伏、局部土質不均等，會導致路基部分置于堅硬的基巖上，另一部分在硬土層上。如果地下部分有暗溝、洞穴或土壤含水量過大，受壓后都會致使地基出現下沉現象，導致路面兩端豎向位移，直至縱向裂開[3]。一方面破壞平整度，另一方面使道路的安全和質量產生重大隱患，也給養護工作帶來了困難。

（2）道路沙化。在風沙較大的荒漠和戈壁地區，公路常被砂石掩埋，這與人為因素息息相關。因為施工人員的環保意識不強，就地取材，造成當地地表層被破壞，使有機質土大量流失，導致公路沙化嚴重。

（3）錯臺或開裂現象。由于清表或清淤不徹底、壓實不均等，都會導致路基縱向開裂或錯臺現象，這說明施工質量標準太低，一些數據的測量不準確。此外，路基下沉也是造成開裂的原因之一。

（4）公路邊坡坍塌和路基滑動。假如相關施工材料有顯著改變，就會使路基下沉不均，甚至會出現開裂現象。

3 對施工質量的監控手段

3.1 表層施工工藝

表層施工技術在路基施工工程中占主導地位，包括墊層、排水等方法。通過所開挖溝槽或盲溝及透水性好的砂礫等材料排除地表水的方法就是“排水法”。開挖的溝槽寬度是50 cm上下，深度在大于50 cm，小于100 cm的范圍內。用砂礫回填，可有效地降低地下水位，消除降水對路基的危害。將基礎底面下一定范圍內的軟土層挖去，然后分層填入強度較大的砂、碎石、素土、灰土以及其他性能穩定、無侵蝕性的材料，并夯實至要求的密實度，這種方法就是“墊層法”。在施工中，所鋪墊的砂墊層為50～100 cm的厚度，并應采用高級配材料。要嚴格篩選砂石，控制砂石顆粒度。遇到粉質土的路基時，要注意選擇壓實工藝，否則影響排水效果。

3.2 保護路基的措施

公路工程的基礎部分少不了路基施工，而其原理就是打破原始地層的生態平衡，經過開挖或填筑而形成一個土工構筑物。裸露在外的路基被長年累月的侵蝕，必須對其加強保護。首先，要做好路基坡面加固。為防止路基坡面剝落、溜塌、滑坡，就要采取相應的措施。常用方法有種草、鋪草皮、種植灌木等。其次，要盡可能減少路基被沖刷的次數，延長其使用年限。為防止構造物受水流沖刷，人們通常會采取拋石護岸的施工方案，也用過鉛絲籠這種生態型產品。但這些傳統方法效果并不明顯，隨著各項技術的不斷發展和日漸成熟，出現了一批更先進的防護材料。如：土工合成材料工格柵、雙層聚合化纖合成材料護坡模袋、護面板等防護設備，使水體沖刷、路基沉降這些問題得以解決。

3.3 軟基處理法

由于路基施工項目遍布各地，施工中常會碰到不同種類的地質情況。有些地區的地下水位高，路基長期處于潮濕狀態，土的穩定性較差，從而導致路基軟化，就會形成軟土路基。針對這樣的問題，通常可以采取三種方法進行處理：其一，利用錘擊將鋼管打入土中，使其側向擠密成孔，再將管子拔出，對樁孔回填夯實。這種方法就是利用“灰土擠密樁”來完成的。根據土層自身含水率的大小，可以選擇不同的材料進行填充壓實，效果顯著。其二，為減輕路堤自重，減少沉降及增大安全系數，可采用輕質材料如粉煤灰等修筑路堤，此種路堤就叫做“輕質路堤”，可以減小地基的壓縮變形量，改善地基條件。其三，利用土工合成材料如土工布等先行鋪設，將不同的土質結構分開，之后再回填夯實。良好的隔離、防護、防滲效果是土工布的最大特點，可以加固地基，為后續置換材料進行填筑起到了重要作用[4]。

4 對于壓實的質控

4.1 壓實方法

在現場施工中，根據碾壓范圍的大小，要采取不同的碾壓方式。若在較大半徑值或直線距離的路段，要按先邊緣再中間的碾壓順序；若在較小半徑值的路段，就要按照先內后外的順序進行。壓路機相鄰兩次壓實，后輪應重疊1/3輪寬，如果是三輪壓路機，后輪則應重疊1/2輪寬[5]。來回碾壓多遍后，便可改換震動型壓路機作業，提高壓實度。其碾壓時的振動頻率要保持一致，也要控制好行進速度，過快會影響壓實最終效果，過慢亦不可取。不同類型的壓路機也有不同的速度要求，光輪型一般控制在2.5 km/h范圍，而震動型則需控制在3～6 km/h之間。

通常，影響壓實最終效果的因素包括土質、含水率以及壓實功能等方面。施工時，要提前測試土層含水率。如果含水率能控制在標準值的±5%左右，將是最適合碾壓的濕度。測試后如果土層的含水率很高，就很難達到碾壓的標準，這時候要進行土層的翻曬，等其達到含水率的最佳值時再施工。紅外法、烤爐法以及酒精燃燒法都是監測土壤含水率的方法，應用很廣。若沒有翻曬的條件，也可用石灰除濕法。同時，施工方在碾壓施工時也要提高效率，盡可能地避免路基被高溫暴曬或雨水澆淋，時刻防范土層的含水率忽高忽低，影響施工作業。

4.2 正確選用壓實設備

現場施工時，回填土的厚度不可大于30 cm，在鋪墊時要分層。根據相關數據顯示，輕型的壓實機作業后測出的含水率比重型機作業后測出的數值大，而前者在同類土質上施工后測出的干密度又比后者測出的數值小，所以作業時一般選擇重型機。經過實踐，重型機對壓實度的提高有顯著作用，而且它對單位面積土體所施加的力較大，降低了土質的含水率，提高了土層密度。現場作業時，可選用羊角碾進行碾壓夯實。羊角碾碾壓黏性土不僅可以增加其密度，而且對不易破碎的土塊也有壓碎壓實的效果。但對于非黏性土料，其過大的正壓力和側壓力反而會使土料松動，難以壓實。導致后續回填時有虛層產生，不利于工作人員進行壓實度的測量。這時，要配合使用另一種設備，即光輪壓路機進行碾壓，它良好的穩定性解決了上述問題。在現場施工過程中，可以交替使用這兩種設備，以達到最佳碾壓效果。

4.3 路面平整度的質量控制

路面平整度質量會影響壓實效果。在凹凸坑洼的路面，壓路機較大的沖擊力會對路面路基產生副作用，導致各個部位的壓實功能分配不均；而在平整度較高的路面上，設備運行流暢，土層受力點均勻，壓實度得到了大幅度提高[6]。所以，前期的施工工藝、攤鋪環節等必須嚴格把控。

4.4 軟土地基表層施工技術措施

4.4.1 地基的表層排水

軟土地基的缺點是含有的水分大，導致土質疏松、塑造能力不強、抗壓能力差。在進行路橋工程建設時可以根據軟土地基這個特點進行改進。采取科學的手段對軟土層的表面以及內部進行排水，使軟土地基的水分被大量排出，變得干燥、堅硬。比如，合理挖掘溝槽，在對地基建設的周邊水分含量分布進行考察分析后，確定溝槽長度和深度。經過研究發現，軟土地基的含水量與溝槽深度成正比例關系。也就是說一個地區如果土壤過軟，可以多設溝槽，加大溝槽深度，同時使用透水性優良的材料，從而提高排水效果。這樣，可以使土壤的硬度變大，適于建造路基，保證路基質量以及后續工程的進行。

4.4.2 地基土質成分的替換

軟土地基進行排水后可以使土壤變得干燥、少水，如果在進行這一步驟后還是不能達到路基的建設要求，可以用一些吸水性較差，硬度較大的材料替換軟土層中的吸水性能好的黏土等，提高路基的穩定性。例如添加適量的韌性材料如砂礫石等，砂礫石不易吸水，而且堅硬，可以有效地提高土壤的固結性。除此之外，還可以利用其他符合地基標準的區域土壤與軟土區域進行替換，從而改良地基的土質。進行這一步的操作后，軟土地基的組成成分發生了改變，吸水性變差，穩定性提高。

4.4.3 增加地基高度

（1）降低地下水位法。一些地區地下水資源充足，并且上部分存在著砂礫石構成的一層硬質砂層，可以通過抽取地下水的方法來降低地下水的水位。這種方法不僅可以促進沉降，同時還能保持土壤的黏性。但是如果抽取不當，可能會對這片區域以及周圍水位造成影響。所以，如果大量抽取地下水以降低地下水位必須對地下水進行控制。

（2）填土加載法。在地基打好后，由于重力因素，路面肯定會出現下沉的現象，這種非人為因素是不可能消除的，但是應把下沉量控制在一定的范圍內，可以通過在地基的基礎上繼續填埋適量的土來解決。采用這種方法必須對該地土壤的沉降系數進行測量，結合工期并定期監測沉降的范圍，合理計算，以達到預期目的。

5 總結

綜上所述，公路路基建設是公路建設工作中的重中之重，也是保證公路通行后使用安全性的關鍵。在路基壓實作業中，質控環節決定了最終的施工效果和質量。所以，科學、規范地進行施工作業，掌握扎實的施工技術，把控好每一個環節，尤其是壓實的質量控制，才是公路建設中應該始終遵循的原則。