城市快速路復雜區域高填方路段施工質量控制及工藝創新實踐

陳如

（福建建工集團有限責任公司，福建福州 350001）

0 引言

交通行業發展迅速，快速路建設受到行業的重視，為提高工程施工質量，優化人們的出行環境，研究工程施工質量控制至關重要，可降低發生交通事故的可能性。國內學者針對該問題進行了研究，例如，賀佳［1］在《高填方路基沉降數值模擬與現場監測分析》中提出將有限元軟件用于質量控制，取得顯著成果；甘興達［2］在《高填方路基生態邊坡施工技術及質量控制分析》研究生態邊坡施工技術，降低施工質量控制難度；唐志剛等［3］在《高填方土石混合路基壓實質量控制技術研究》中，通過結合實例的方式，提出高填方土石混合路基壓實質量控制技術要點，認為施工單位應從設計、施工、材料等角度入手，加強質量管理。本研究在總結前人研究成果的基礎上，進一步研究施工質量控制策略，解決復雜地質施工中容易遇到的問題。

1 工程案例

1.1 工程概況

某城市快速路設計圖中，修建城市快速路長度超700 m，路線經過一沖擊溝，溝深度為20 m左右，考慮該道路所處位置的環境特征，確認高填方為施工重點和難點。該施工區域整體呈現南部高、北部低的特點，沿線地勢最高位置地面高程超210 m，最低位置高程僅為160 m，最高處與最低處高程差大于50 m，且施工區域內存在建筑垃圾，開展施工時，需考慮對周邊環境的影響，制定可行的質量控制方案。

1.2 施工難點

工程為南北走向，施工區域地質條件復雜，沿線地勢高低錯落，高填方施工難度較大，施工受到多種外界因素的影響，如不重視施工質量的控制，施工中容易出現質量問題，不僅會影響施工進度，還會威脅施工人員的人身安全。由于道路經過沖擊溝，因此該城市快速路按照各路段地勢不同，總體分為兩個路段，一段位于沖擊溝內，另一段位于溝頂，沖擊溝路段更長，這種高低起伏的地勢，使控制施工質量難度較大。

2 城市快速路復雜區域高填方路段施工質量控制要點

2.1 路基處理

2.1.1 積水問題處理

高填方施工中，水是引發質量病害的主要因素，復雜區域高填方路段施工環境極其容易出現積水，如不能及時排出積水，將會導致路基軟化，填料強度下降，道路結構遭到破壞，質量無法滿足建設標準。排出施工區域內積水是施工中需克服的難點和研究重點。

積水是影響高填方施工的主要因素，為實現質量控制目標，施工開始前，針對施工現場實際情況采取以下措施排水：第一，完善施工區域的排水系統，由臨時排水設施與長期排水設施組成，臨時排水設施主要用于排除施工期間該區域內出現的積水，維持施工環境良好，確保施工任務順利完成，結束后拆除此類設施，永久性排水設施在道路建成后發揮作用。第二，排出施工區域積水后，如路基底部存在淤泥，應晾曬基底使其處于干燥狀態，清理表層淤泥，回填0.8 m 厚的級配碎石，并分層壓實，各層的厚度控制在0.2 m 左右，選用滲水性良好的材料。

按照該措施處理施工區域積水后，基底強度得到大幅度提升，并且排水性能良好，施工過程中施工區域未出現積水，積水侵蝕路基結構問題得到有效解決。

2.1.2 基底環境優化

該工程部分路段溝深度超過8 m，基底存在建筑垃圾，由于溝深度大，基底清理工作難以開展，如不能采取科學的措施完成清理工作，將會影響施工工藝的應用效果。

借助機械設備完成清表工作，設備參數如表1所示，同時在溝兩側修建臺階，提升邊坡的穩定性，以免邊坡倒塌，臺階的寬度一般設計為1 m，每一級臺階的厚度以0.3 m 為最佳。如在施工中遇到土坎，需使用推土機等設備處理，使施工區域地面平整，涉及溝槽回填，要在回填后壓實，確保溝槽回填區域的壓實度達到90%。基底治理期間，密切關注地面的自然坡度，基于坡度測量結果，確定城市快速路工程的施工順序。當地面橫坡豎向高度與橫向長度比例為1∶1.25～1∶5 時，在填方前完成臺階修建，每級臺階寬度大于2 m，如果地面坡度較為平緩，無須修建臺階，清表工作結束后，直接進入高填方施工。依據施工方案完成基底治理工作，降低治理難度，為施工創造良好條件。

表1 基底治理使用推土機參數

2.2.3 增強土體穩定性

依據設計方案與質量控制目標，選擇合適比例的石灰土作為處理基底的材料，解決施工區域土體不穩定的問題。該工程中使用石灰與土的質量比為8∶92，攤鋪在基底可解決土體穩定性不達標的問題，為高填方施工順利開展奠定基礎。在攤鋪石灰土之前，將基底劃分為若干大小一致的方格，計算方格的面積，確定填滿方格需使用的石灰土的總量，依據計算結果，控制拌和石灰土用量，控制石灰土的拌和速度，確保拌和的石灰土在規定時間內使用完畢。攤鋪石灰土過程中應檢測拌和的深度，確保攪拌均勻，并通過攪拌破壞攤鋪區域原有土體的表層，使石灰土與原有土體充分結合，避免出現分層現象，影響基底的穩定性。除此之外，還要檢驗石灰土的含水量，當石灰土含水量低于標準，需采取措施為其補充水分，確保石灰土始終處于最佳狀態，并在石灰土含水量良好的條件下開展碾壓工作，提高攤鋪石灰土的壓實度，石灰土攤鋪務必當天完成碾壓工作，保證碾壓質量。

2.2 路基壓實

2.2.1 填料配制

填料是高填方施工的基礎材料，填料的性能影響施工質量，填料的粒徑、分層厚度會影響壓實度，填料最大粒徑與壓實度之間的關系如表2所述，要測量填料的粒徑，根據圖紙及規范要求的路基壓實標準，細化高填方路段施工方案。施工中要合理設計分層碾壓方案，控制填料的粒徑，通常情況下，應控制填料中最大顆粒的粒徑小于層厚度的80%，并且保證填料中大粒徑碎石占比不超過30%。

表2 填料粒徑與壓實標準

2.2.2 路基壓實施工方案

路基壓實，高填方路段施工難點，采用分層碾壓技術可降低施工難度，使路基的壓實度滿足工程施工需要。壓實方案應根據使用填料的粒徑確定，以減小填料間的空隙，提升城市快速路底層路基的穩定性，為高質量完成高填方施工創造基礎條件。分層碾壓技術原理如圖1所示，分層碾壓使摩擦力、沖擊力等形成合力，該合力作用于土體，幫助填料克服土體原有黏聚力，縮小各填料之間的距離，降低填料的孔隙率。其次，控制碾壓機的碾壓速度，慢速碾壓達到的壓實效果更好，碾壓速度過快，可能使填料發生塑性形變，因此碾壓速度應控制在每小時1～3 km。最后，確定碾壓次數的最佳取值，過多或過少都會影響碾壓效果，只有碾壓次數處于最佳數值，才可保障碾壓效果與預期相符，基于填料的粒徑、碾壓厚度、壓實標準等，設置碾壓次數，靜壓控制在2次，振動壓實次數隨粒徑、分層厚度擴大而增加，該工程分層厚度為0.2 m，無需進行多次振動壓實。

圖1 分層碾壓原理

2.3 夯實加固

2.3.1 填方處理

回填之前，檢驗填方的CBR 值，當填方該指標值高于3%，只能用于輔助工程建設。

2.3.2 夯實質量控制要點

夯實是加固高填方的最佳方式，向填方施加巨大的外力，改變填料的結構，使填方各顆粒更為密實，增強填方整體穩定性。采用夯實方式加固的過程中，夯實裝置撞擊土體表面，產生強烈的沖擊波，該沖擊波在填方傳播，作用于填方各個位置，填方的密度提升，夯實原理如圖2所示。夯擊力度的設置要根據城市快速路建設需要，能級2 000 kN·m 的夯實強度影響深度可達到3.7 米，在加固填方的同時增強該區域原有土體的穩定性［4］。為保證填方夯實質量，要合理布設夯擊點的位置，控制各夯擊點之間的距離為6 m，確保夯實結束后，填方各處被均勻壓實。同時還需根據夯實目標，設置夯擊填方的次數，保證夯實效果最佳。各夯實點的布設形狀為三角形或正方形，按照夯實目標，判斷是否進行疊加作業，并控制各夯實點之間的距離為錘擊設備直徑的1.5～2.5 倍，具體數值基于能級確定，當能級較小時，盡量設置夯實點距離為最小值；能級較大時，提高各夯實點之間的距離，不斷優化填方的夯實加固方案，確保夯實達到預期效果。

圖2 強夯加固原理

2.4 土工格柵施工要點

該工程所處區域地質條件復雜，為克服外界環境的影響，施工中增設土工格柵，能夠增強施工區域土體的穩定性。施工質量控制要點如下：土工格柵的鋪設應與路堤軸線垂直，連接位置處理應牢固可靠，其抗拉強度符合要求，連接位置重疊長度一般不少于15 cm。土工格柵鋪設過程中，要拉緊格柵，不可出現褶皺位置，使用釘子固定格柵。進入鋪設環節前，應觀察鋪設位置土體表面，處理土體表面的凸出位置，避免凸出物破壞格柵欄。完成鋪設工作后，應快速開展回填工作，填料鋪設邊緣與土工格柵間距為8 cm，回填料最大粒徑應小于6 cm，盡量在2 d 之內結束回填工作，減少土工格柵被太陽照射的時間。

3 城市快速路復雜區域高填方路段施工質量控制效果檢驗

創新施工工藝后，檢驗技術的實際應用效果，判斷工程施工質量是否達到預期標準［5］。路基含水率是判斷施工質量的重要指標，采用環刀法，計算公式為

其中：G與Gs分別代表填料濕重與干重，該工程所處區域土質為砂土，因此含水率應為6%～8%，采集施工現場環境信息，計算得到該區域路基含水率為7.2%，符合質量控制標準。還要計算路基的沉降量，壓實工作結束后每周觀測一次，記錄路基沉降量，同時匯總沉降量觀測結果，繪制如圖3所示沉降量變化趨勢圖，觀測發現最終累計沉降量為11.55 mm。采集相關信息，計算路基沉降率：

圖3 觀測點累計沉降量

其中：s與h分別為沉降量與壓實厚度，二者單位需統一，計算得出該工程沉降率為5.7%左右，達到施工質量控制標準［6］。

除此之外，計算路基壓實度，作為衡量路基施工質量的重要指標，壓實度計算公式如下：

其中：ρd與ρmax為干密度、最大干密度，將計算結果與壓實標準相比較，準確判斷路基施工質量，驗收標準如表3 所述。經過計算，工程施工結束后，上、下路床壓實度約為97%，上路堤與下路堤壓實度分別達到95%、94%，與質量控制標準相符。由此可見，提出的創新施工工藝，能夠解決復雜區域高填方路段施工面臨的困難，降低施工質量控制難度，實現控制施工質量的目標，建成高質量快速路［7］。

表3 快速路高填方路段路基壓實度標準

4 結語

通過質量檢驗發現，本文提出的快速路高填方路段質量控制方案切實可行，可用于快速路質量控制，提高快速路的建設質量。但由于快速路高填方施工技術處于快速發展狀態，本研究參照資料較少，得出的研究結果適用范圍有限，未來應不斷探索更科學的質量控制策略。