鸡爪沟地形路基施工技术与质量控制分析

马宏亮

【摘要】本文针对高速公路鸡爪沟地形路基施工中的几种方法及注意事项、质量控制进行总结、论述。针对这种鸡爪沟地形提出了相应的解决方案，仅供同行业内人士参考。

【关键词】公路, 路基, 施工技术, 质量控制

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

在多山地带，鸡爪沟地形分布广泛，“爪”与“沟”相互间隔并且分布连续，穿越鸡爪沟地形的路基，受该特殊地形、地质条件的影响，既具有高填方路堤、半填半挖路堤的特性，又具有软土路堤的特性。本文对这种地形下高速公路路基施工技术和质量控制进行总结论述，对指导该工程路基施工及质量控制具有一定意义。

1 鸡爪沟地形地质特性及易产生的质量通病

1.1 工程地质条件不良。原地面比较软弱, 多为经多年雨水冲刷产生的淤泥质土或草炭土等泥沼地段, 由于地处山间谷盆, 排水不畅, 地下水丰富, 长年淤积而形成大面积的软土, 含水量大, 压缩性高,地基强度低, 若填筑前处理不当, 易产生压缩下沉或挤压位移, 从而导致路堤因不均匀沉降或剩余沉降量过大而破坏;

1.2 工程地形条件复杂。当路堤穿过沟谷时,沟谷中心填土高度最大, 向两端逐渐降低, 或位于半填半挖地段, 由于填土高度不同, 易产生不均匀沉降; 一般地面横坡较陡, 填挖结合的界面处理不良,易造成路基开裂, 严重的会导致半幅路基下沉、坍塌的质量事故; 高填方路堤的基底承受的荷载很大, 如对基底处理不当, 会造成路基整体下沉。

1.3 地下水源丰富。施工排水及地基降水处理不好, 会发生路基翻浆、毛细水上升影响路基质量。

2 鸡爪沟地形路基施工程序与方法

2.1 施工前的准备工作，开工前认真阅读设计文件, 详细了解各段的填挖情况、地质情况及路基填筑土源的土质情况, 并有针对性地详细进行现场踏察, 对路基填土高度不满足最小填土高度以及土质不满足填筑要求等设计漏洞要尽快通报设计单位, 妥善处理。做好施工组织设计工作, 尽量避开雨季施工, 合理安排施工段的先后顺序, 明确构造物和路基的衔接关系, 对影响路基施工排水的构造物要先行开工,对高填方段应优先安排施工, 并根据每段地形、土质及外来水源等实际情况制定实际可行的施工方案。做好施工技术交底工作, 通过技术交底, 使现场管理人员及施工人员掌握施工要领, 明确施工关键环节和关键部位, 提高质量意识, 增强责任心。

2.2 路基填前处理工作首先要遵循因地制宜, 整体规划, 综合考虑的原则, 充分利用原有沟渠及已完工的构造物等永久排水设施进行路基施工纵横向施工前排水, 避免积水浸泡路基, 挖方段要根据上边坡的汇水面积设置截水沟。认真做好原地面清理工作, 施工前, 对填方部位和段落, 应按设计要求清除地表流塑状淤泥、腐植土、植被、树根及其他不良土质等, 清除深度一般不小于 15cm, 在路基施工区域内, 所有树桩和树根都应从原地面之下不少于 50cm 深的地方去除, 树根去除后所留的空隙应用合适的材料填充。清表后仍为淤泥的, 要首先进行清淤, 之后应及时恢复路基中线、边线, 对路基范围内存在的不平之处应首先予以整平, 然后进行填前压实, 要加大地表的压实密度,采用大吨位振动压路机处置。如果在压实过程中出现弹簧、起皮或仍为软弱土层, 地基 CBR 值远不能满足路基填筑要求, 说明土的含水量还远大于最佳含水量, 可根据实际情况采用以下几种方法进行处理:

1) 做掺加生石灰处理, 当表层软土分布厚度小于 1m, 土的含水量与最佳含水量相差不是很大时,可采用这种方法。掺加比例根据试验确定, 以满足规范地基 CBR 值为准。掺加生石灰除了降低含水量、产生团粒效果外,对被固结的土随着时间的推移会发生化学性固结, 使粘土成分发生质的变化, 从而促进土的稳定。在施工中, 要保证土的粒度满足掺灰拌和的需要, 要保证石灰与土拌和的均匀性。如石灰尚未完全消解, 将伴随着体积膨胀, 在此期间进行碾压, 很难获得预期效果, 要根据发热温度等掌握好石灰消解程度, 准确判断消解结束时间。

2) 增设灰土垫层处理, 当软弱土层的厚度在 1～3m 范围内, 土层强度与规范要求地基强度相差不大、含水量不高, 可考虑用灰土垫层来提高地基承载力, 通常灰土为石灰土或二灰土(石灰粉煤灰)。石灰土垫层施工前必须对下卧地基进行检验, 如发现局部软弱土坑, 应挖除, 用素土或石灰土填平夯实。施工时应将灰土拌和均匀, 控制含水量, 如土料水分过多或不足时应晾干或洒水润湿, 以达到灰土最佳含水量。分层松铺厚度按采用的压实机具现场试验来确定, 一般情况下松铺厚度应不大于 30cm, 分层压实厚度应不大于 20cm。压实后的灰土应采取排水措施, 3 天内不得受水浸泡。灰土垫层铺筑完毕后, 要防止日晒雨淋, 应及时铺筑上层。

3) 做抛石挤淤处理, 表层软土分布厚度小于 3m时, 可采用抛石挤淤的方法进行处理。抛石挤淤是强迫换土的一种形式, 它不必抽水挖淤, 施工简便。抛石挤淤应采用不易风化的石料, 片石大小随泥炭稠度而定。对于容易流动的泥炭或淤泥, 片石可稍小些, 但不宜小于 30cm, 且小于 30cm 粒径含量不得超过 20%。当软土地层平坦时, 抛石应沿路中线向前抛填, 再渐次向两侧扩展, 使泥沼或软土向两侧挤出。软土地层横坡陡于 1: 10 时, 应自高侧向低侧抛投, 并在低侧边部多抛投, 使低侧边部约有 2m 宽的平台顶面。片石抛出软土面后, 应用较小石块填塞垫平, 用重型机械碾压紧密, 然后在其上设反滤层, 再行填土。

4) 设置砂砾垫层, 砂砾垫层为设置在路堤填土与软土地基之间的透水性垫层, 可起排水的作用, 可保证填土荷载作用下地基中孔隙水的顺利排出, 从而加快了地基的固结。当地基上部软土层较薄且含水量大时, 在软土地基上敷设 0.5~1.2m 左右厚的砂砾垫层, 可达到固结软土层, 并起到上部排水层的作用, 同时, 砂砾垫层又成为填土的地下排水层, 降低填土的地下水位。采用天然级配砂砾料, 其最大粒径不应大于 5cm, 含泥量不应大于 5%, 无粗细粒料分离现象。砾石强度不低于四级(即洛杉矶法磨耗率小于 60%)。砂垫层宽度应宽出路基边脚 0.5～1.0m, 两侧端以片石护脚或采用其他方式防护, 以免砂砾料流失。

5)采用碎石桩对地基进行加固采用砾石、碎石等散粒材料, 以专用震动沉管机械或水震冲器施工形成碎石桩, 碎石桩与周围地基组成复合地基。粒料桩对地基有置换、挤密和竖向排水作用。碎石桩的填料应为未风化的干净砾石或轧制碎石, 粒径宜为 20～50mm, 含泥量不应大于 10%。一般饮用水均可用于碎石桩的施工。施工前应按规定做成桩试验, 记录冲孔、清孔、制桩时间和深度、冲水量、水压、压入碎石量及电流的变化等参数, 经验证设计参数和施工控制的有关参数作为碎石桩施工的控制指标。碎石桩施工应根据制桩试验成果严格控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的留振时间。水压视土质及其强度而定, 一般对强度较低的软土, 水压要小些, 对强度较高的软土, 水压宜大, 成孔时水压宜大, 制桩振密时水压宜小, 水量要充足, 使孔内充满水, 以防塌孔。严格控制电压稳定, 一般为(380±20)V。控制加料振密过程中的密实电流, 密实电流的规定值应根据现场制桩试验定出, 宜为潜水电动机的空载电流加上 10～15A, 或为额定电流的90%左右, 严禁在超过额定电流的情况下作业。振冲器在固定深度位置的留振时间宜为 0～20s。填料要分批加入, 不宜一次加料过量, 原则上要“少吃多餐”, 保证试桩标定的装料量, 一般制作最深桩体时填料偏多。每一深度的桩体在未达到规定的密实电流时应继续加料, 继续振实, 严格防止“断桩”和“缩颈桩”的发生。施工时碎石桩的桩径、桩长、灌碎石量均应符合设计要求, 桩距施工允许误差为±15cm, 竖直度偏差小于 1.5%。碎石桩密实度宜抽查 5%, 要求用重Ⅱ型动力触探测试, 贯入量 10cm 时, 击数不小于 5 次。

以上是鸡爪沟地形地基处理的几种方法, 施工中, 也可根据设计及实际施工条件采用粉喷桩或塑料排水板等其他处理方法。

进行如上处理后, 经检测合格, 对于原地面纵坡大于 12%或横坡陡于 1: 5 地段, 要按照设计及规范要求挖土质台阶, 台阶坡度向内并不大于 4%, 宽度大于 2m, 并且要保证重型振动压路机工作宽度。

2.3 以上原地面处理经检测合格后, 即可按规范进行路基填筑, 施工时应严格按照规范要求的程序与要求施工, 注意以透水性较小的土填筑于路堤下层, 应作成 4%的双向横坡, 不同性质的土应分别填筑, 不得混填, 每种填料层累计总厚度不宜小于0.5m。

3 结束语

鸡爪沟地形的复杂多样性决定了不同的地质状况应采用不同的处理方法, 即使相同的地质情况, 采用不同的处理方法也会有不同的效果。在施工过程中, 往往涉及到建设单位、设计单位、施工单位, 关系到资金投入、施工方法、工程变更等方面, 有关单位应协调处理, 综合各种技术处理措施, 才能真正保证鸡爪沟地形路基的施工质量。本文在综合广大公路技术人员施工经验的基础上, 肤浅的总结了鸡爪沟地形路基施工的几种方法, 在科研人员、技术人员、施工人员等共同努力下, 新的技术将不断涌现, 必将为高速公路路基施工提供技术保证。

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