低填浅挖路基施工技术在公路工程中的应用研究

周峰

（贵州省交通建设咨询监理有限公司，贵州 贵阳 550000）

1 工程概况

某公路工程合同段起、迄桩号为K92+140—K103+040，按二级公路标准设计，设计时速为60km，路基设计宽度为10m，横断面布置情况为（2×3.5+2×0.75+2×0.75）m，路拱横坡型式为单直线型，行车道与硬路肩处的路拱横坡相同，均为2%，土路肩的路拱横坡为4%。该合同段全段基本均为低填浅挖路基，主要技术参数见表1。该合同段各段路基施工均实现机械化，开工前做好以下机械设备配置：1 台PC-240型挖掘机，1 台ZL50D 型装载机，1 台VZ18T 型压路机，3 台20t 自卸汽车，此外还需配备足够数量的水准仪与全站仪。

表1 低填浅挖路基主要技术参数

2 低填施工

施工作业前，先以业主上报设计图纸及路线上的所有导线控制点为依据，认真完成复测；根据设计图纸提出的要求，先开挖路床下部厚度为100cm 左右的土层，然后将其碾压至密实状态，使压实度达到94%以上；具体的施工顺序为：先采用碎石按照20cm 的厚度回填垫层，再按照50cm 的厚度回填片石，最后按照30cm 的厚度回填砂砾。

2.1 碎石垫层回填

碎石垫层回填施工需按照以下工艺流程进行：碎石质量检查验收—分层回填碎石—逐层碾压或夯实—碎石层找平—质量检查与验收。

碎石垫层的铺设必须分层进行，并逐层做好碾压或夯实，借助人工将其摊平。铺设前先设置好标高桩，借此对各层铺设厚度进行严格有效的控制。在铺设碎石的过程中，一般按照100mm 分成两层，同时应随时结合设计要求的标高做好找平工作。

在垫层施工中，无论是摊铺厚度还是碾压遍数，都需要充分考虑现场的实际情况，通过必要的试验来确定。一般碾压借助18t 压路机连续静压，压实遍数需达到5 遍以上，相邻的轮迹要有50mm 以上的搭接。对于边缘与转角部位，需使用打夯机人工将垫层夯压密实。

在垫层施工中，要做好分层找平和逐层压密，分层检验碎石垫层压实系数，经确认压实数可以满足设计要求后，才能开始上一层的施工。

将最后一层碎石碾压完毕后，需在其表面采用拉线的方法进行找平，直到标高与规范要求完全相符。

2.2 片石回填

片石回填施工需按照以下工艺流程进行：片石质量检查验收—分层回填片石—逐层碾压或夯实—片石层找平—质量检查与验收。

片石材料强度应达到15MPa 以上，其最大粒径不能超出回填层厚度的2/3，超径片石应在破碎后使用。

片石回填同样需要采用分层的方法进行，分层厚度不能超过20cm。在逐层回填过程中，应做好片石运输路线规划，安排专人指挥，卸料按照先低后高和从两侧到中间的顺序进行。卸料完成后尽快利用大型推土机将其推平，局部不平整的位置采用人工找平。

在填筑片石的过程中，先对大块石料进行铺填，将石料的大面朝下，放置平稳后用较小的石料找平。对于石料之间存在的空隙，可使用砂砾石与石屑将其填满。

为达到理想的压实效果，片石回填完毕后借助18t 压路机进行静压。横向接头处需按照0.4～0.5m的宽度实施重叠压实，同时前后两个碾压区段也要有1.0～1.5m 宽的重叠。碾压遍数通常情况下不可少于10 遍。完成碾压后，确认压实度是否达到不低于95%的要求。

2.3 砂砾回填

砂砾回填施工需按照以下工艺流程进行：砂砾质量检查验收—分层回填砂砾—逐层碾压或夯实—砂砾层找平—质量检查与验收。

砂砾填筑施工需在水平方向上分层进行，在填筑过程中需在路基整个横断面上进行分层，并逐层不断向上回填。填筑用的所有砂砾均在河道中开采，经严格的检验确认达到要求后即可在回填施工中使用。砂砾由自卸车进行运输，运输到场后利用装载机及时摊铺，每个填筑层的松铺厚度按照不超过20cm 控制。在对填料进行摊铺和整平施工时，需设置一定的横坡，以促进排水。每填筑完一层，都要用装载机做好整平与整形，然后再用压路机开始碾压。完成碾压，并检查确认压实度满足要求后，对上一层进行填筑，将路堤填筑到路床的顶面后，压实厚度应达到8cm以上。

为达到理想的压实效果，片石回填完毕后借助18t 压路机进行静压。横向接头处需按照0.4～0.5m的宽度实施重叠压实，同时前后两个碾压区段也要有1.0～1.5m 宽的重叠，碾压遍数通常情况下不可少于10 遍。完成碾压后，确认压实度是否达到不低于95%的要求。

3 浅挖施工

路基浅挖施工按照从上到下的顺序分层进行，注意不可欠挖或超挖。

开挖前，根据预先放出的中线及路基的标高与横断面，将开挖边线准确放出，同时做好临时排水设施的设置。在整个施工过程中，要将临时排水设施和永久排水设施充分结合到一起。

路基开挖施工必须逐层实施，土方开挖采用挖掘机和自卸车配合完成。开挖产生的所有弃方都应及时运输到指定位置堆放，不可在现场长时间大量堆放，以免影响后续施工的正常进行。

当需要在居民区周围进行开挖施工时，要采取必要的措施保障既有建筑及现场作业人员的安全，必要时还应为附近居民修筑临时通道，以减轻施工可能对居民正常生活造成的影响。

在开挖施工中，应认真做好边坡修整，防止边坡不顺。当开挖发现土层性质产生明显变化时，应立即对开挖边坡进行修改，实施前要得到监理人员的批准。

挖方标高严格按照设计要求控制，防止超挖。采用重型击实试验的方法，检验开挖形成的土方路堑30cm 范围内的实际压实度，要求压实度达到95%及以上。当检验发现压实度不满足要求时，应立即翻松碾压，直到压实度符合要求。如果挖方路床的下部存在不良土质，则要按照土质的要求将其全部挖除，使用质量良好的填料进行回填，也可采用其他措施及时处理。

路基填料强度及压实度要求见表2。路基施工完成后，需按照表3的要求进行质量检查。

表2 路基填料强度及压实度要求

表3 路基质量检查项目、频次及允许偏差范围

4 土工布施工

天然地基自身承载力会对路基弯沉造成很大影响，可根据天然地基自身弹性模量对路基承载力进行预测，确保完成后的路基达到要求。对于低填浅挖路基，相比之下更容易产生病害，加之不良气候条件的影响，导致病害十分显著。目前，低填浅挖路基常用的处理方法包括以下几种：翻挖碾压、挖除换填、设置碎石盲沟。路基处理的主要目的在于保证填料质量，提高地基整体承载力，避免地下水上升到路床范围内。然而，根据实践结果可知，以上处理方法很难使路基含水率保持稳定，难以从根本上遏制外界水进入。

为彻底切断外界水，建议采用铺设防渗复合土工布的方法。在施工过程中，为确保土工布的作用得以充分发挥，避免施工中或路基运营过程中受到荷载的作用而破损，建议采用复合式结构，即两布一膜。其中，土工布的主要作用在于保护膜，膜的作用在于隔水。铺设防渗土工布能防止水向路基方向不断迁移，当设置在路床的底部与侧面时，可对路床范围内的土体提供一个包裹结构，确保土体始终处在干燥环境中。

在实际工程中，隔水层需要承受以下两方面荷载的持续影响：其一，将土工布铺设到位后，填料填筑和碾压施加的荷载导致隔水层受到挤压作用和拉伸作用。针对这种情况，要求土工布有良好的抗拉性能及顶破强度。其二，路基施工结束正式投入运营后，土工布还要承受车辆荷载作用，对土工布耐久性提出了很高的要求。特别是在冻融环境下，无论是防冻还是渗透系数都有可能产生变化。

根据公路的实际荷载情况，土工布技术参数应达到以下要求：单层布质量不能低于150g/m；中间防渗膜厚度不能小于0.3mm；防渗膜总厚度不能小于2.4mm；极限抗拉强度不能低于17kN/m；极限伸张率不能低于30%；顶破强度不能低于3.0kN；撕裂强度不能低于0.42kN；垂直方向渗透系数应小于1.0×10cm/s；幅宽偏差不能超过±1%；有良好的防冻性能及抵抗紫外线照射的能力。

复合土工布处理方案和传统处理方案的经济对比情况为：

翻挖碾压：当工程数量为1300m时，单价为14.05元/m，总费用为1300m×14.05 元/m=18265 元；

换填砂砾与盲沟相结合：当工程数量为1300m和200m 时，单价分别为143.6 元/m和864.5 元/m，总费用 为1300m× 143.6 元/m+ 200m × 864.5 元/m=359580 元；

复合土工布，即隔断层与回填相结合：当工程数量 为2700m和1300m时，单价分别为38 元/m和14.05 元/m，总费用为：2700m×38 元/m+1300m×14.05 元/m=120865 元。

土工布的铺设应严格按照布—膜—布的顺序进行。在铺设过程中，如果土工布的宽度较小，需分层多次才可以满足路基宽度的要求，要按照20cm 以上的宽度进行搭接。在土工布两侧，按照设计要求预留一定宽度，为之后路基侧面包裹创造良好条件，具体的预留宽度不能小于低填浅挖段的处理厚度。对复合土工布进行焊接的过程中，以双焊缝形式为宜，相邻两条焊缝之间要有一定空腔，按照一定间隔距离封闭焊缝，预留空腔的主要作用在于为后续对焊缝质量进行检查提供便利条件。

5 结语

综上所述，低填浅挖路基是公路工程中最常见的路基类型之一。虽然施工方法比较简单，但对施工技术提出了很高的要求，而且需要采用适当的技术措施加以处理，以保证路基质量，为后续运营创造良好的基础条件。