武魁
(中交一公局厦门工程有限公司,福建厦门 361000)
在公路建设中,路基的施工质量是一项需要重点关注的问题,质量合格的路基是公路施工质量的有力保障。路基施工质量通病是指在施工期间由于自然环境、地质条件以及施工等因素的影响,导致路基存在的质量问题[1]。如果路基施工质量问题较为严重,会使公路出现严重的安全隐患。
路基强度是指路基在承受车辆荷载之后,能够抵抗路基变形的能力。公路开放交通后,车辆行驶在公路上产生的车辆荷载会导致路基产生变形,如果路基的变形过大,会给公路的正常使用带来较大的影响。而路基局部强度过低则会导致路基出现不均匀沉降现象,进而引发路面的不均匀沉降,影响路面平整度,甚至造成路面断裂,给行车安全带来严重的威胁。另外,路基变形也是导致路面出现破损的主要原因。因此,在进行路基施工时,要确保路基有足够的强度,避免在车辆荷载作用下出现较大的变形。
通常情况下,路基在地面水及地下水的影响下,强度会出现不同程度的降低。因此,在路基施工过程中,要确保路基具备一定的稳定性,使其能够在环境因素的影响下有足够的强度。
路基裂缝是一种常见的质量通病,人为因素是导致该问题的首要原因。例如,在路基施工前,设计人员对现场的情况了解不够深入,忽视了施工区域存在的软土地基等;或者施工管理人员在施工期间的质量控制不到位等,都会导致路基裂缝的出现。其次,自然环境因素也会导致路基裂缝的产生。如空气湿度大,会导致路基填料的含水率较大,待路基施工完成之后,随着路基内部水分的流失,路基沉降量增大,会导致裂缝的出现。填挖交界以及新老路基搭接处也会由于路基填料的结合不够紧密而出现裂缝。
高填方路基及软土段路基在经过一段时间的使用之后会出现不同程度的沉降,当沉降过大时,会导致路面发生较大的变形甚至是开裂[2],还会带来严重的桥头跳车问题,影响行车的舒适性及安全性。路基出现较大的沉降与施工有直接关系,例如,路基分层填筑时,分层厚度过大,会导致路基压实度不足。而路基填料也会导致出现沉降过大的问题,如路基填料含水率与最佳含水率偏差过大,无法达到最佳压实效果,填料塑性指数过高、压缩性过大等也会导致沉降过大。
压实度是路基施工质量控制的一项重要因素,导致压实度不达标的原因有施工机具参数低、路基填料不达标等。如路基施工过程中碾压不到位、压路机吨位小、压实遍数不够,路基填料的含水率与最佳含水率的偏差过大[3]。此外,路基填料分层控制不到位,厚度过大也是导致路基压实度不足的重要因素。
弹簧路基是指在路基施工时,部分填料的含水率过大,或者是掺有淤泥、腐殖土等不良土,导致在路基压实过程中存在软弱夹层,或是路基存在软弱下卧层等。这些问题均会导致路基由于无法完全被压实而存在弹簧现象,当路基承受较大的荷载之后就会发生非常明显的变形。
路基表面松散主要是3 方面原因造成的:首先,是由于在路基施工期间路基顶面高程低于设计高程,为使施工方便而采用薄层贴补的方法,导致新填方部分与原路基的结合薄弱,容易松散;其次,是路基压实之后未进行洒水养护,长时间放置之后,表面的填料会因失水过多,含水率降低而出现松散;最后,路基填料本身的黏结性过差,不易碾压成型。
圬工主要用作路基的防护工程,在路基施工中,若圬工的质量存在诸多问题,如采用的小块石过多、砂浆不饱满、勾缝质量差、泄水孔堵塞等,会导致圬工结构的整体性差,防护作用有限。另外,若泄水孔堵塞还会导致路基内部的水无法及时排出,造成路基的软化。
公路的设计方案需要建立在前期勘测工作基础之上,如果勘测工作不够详细、深入,则无法为设计人员提供全面的现场数据,导致设计方案不合理,容易使路基在施工期间出现质量问题。如对软土地基的处理方案不合理,会导致地基的承载力不足,引发路基沉陷或者裂缝,给路基施工质量带来严重的影响。路基填料选择不合理,如选用含水率较高的粉土及黏土,会导致路基压实困难。对现场地质条件勘察工作不够深入,挖方路基边坡坡率设置不合理,在进行挖方路基施工时可能出现边坡失稳问题。
施工现场会对路基施工质量产生影响的环境因素包括地质环境与自然环境两方面。复杂的地质条件会给路基施工质量带来直接的影响。如软土地基会导致路基出现较大的沉降,造成路基裂缝或者不均匀沉降问题,而复杂的自然环境,如降雨过多、温差过大等,都会导致路基不均匀沉降问题。
施工不规范是导致路基质量通病的直接因素。如路基清表不到位,对压实度不满足要求的区域未进行复压,以及未对软土地基进行有效的处理等,均会导致路基出现过大的沉降以及裂缝。另外,路基填料含水率偏大,碾压不到位,填料内混入不良土,都会导致路基的压实效果差,无法对施工质量进行有效把控。
进行公路方案设计之前,首先,要对现场的地形地貌、水文地质条件及自然环境进行详细的勘察,为后续的设计工作提供可靠的参考数据。对于一些特殊路段,如软土地基、高填方路段、深挖方路段等,需要对水文地质条件进行更详细的勘察,并进行专项设计,如对软土地基进行换填或者掺入外加剂进行加固,对高填方路基设计护坡来提高路基的稳定性,对深挖方路基进行坡面防护等。除此之外,设计人员还需要根据现场勘测数据及相关标准规范对设计方案进行合理的优化,避免由于设计方案的不合理导致路基出现质量问题。
对于处于不良地基路段的路基,需要采取相应的措施来确保路基的稳定性。对于填方路基,首先,要对不良地基的深度及范围进行准确的界定,根据设计方案中的处理措施进行地基处理。需要注意的是,对于采用换填处理的不良地基,需要将原有的不良土全部挖除,放置一段时间之后再进行回填工作,回填时要严格控制回填材料的质量,含泥量及含水率均应控制在合理范围内,并严格控制分层厚度,然后进行压实。对于不良挖方路基,需要格外注意做好防排水工作,降低路基土的含水率,避免外界的水进入路基对其造成软化,有效提高路基施工质量。
填挖路基以及新老路基的搭接质量问题是常见的路基施工质量通病,搭接质量差会导致路基在交界位置出现裂缝,随着裂缝的进一步扩展,甚至会导致路基出现整体滑动破坏。确保路基搭接质量的措施主要有3 种。
1)采用开挖台阶法,在增大路基搭接面积的同时,还能够有效提高搭接处的摩阻力,从而提高路基的整体性,在一定程度上可消除不均匀沉降的影响。通常的做法是将原地面开挖成宽度大于2 m,向内倾斜2%~4%的台阶。
2)在搭接处铺设土工格栅时,可以在对土体变形进行抑制的同时,促进孔隙水压力的消散[4],使路基搭接处的结合变强,通常与开挖台阶法配合使用。
3)对填方地基进行处理,可以提高地基的承载力,能够有效消除路基填筑之后的沉降。首先,需要对地基进行清表,清除表层的杂土,如存在不良土层,也要一同处理,对于浅层的不良土,可采用换填与掺加稳定剂的方法进行处理,对于深层的不良土,可采用复合地基法进行加固处理。
路基的施工质量会直接受到路基填料的影响,因此,要严格控制填料的质量。路基填料的选择要根据其主要技术指标,如土的含水率、塑性指数、有机质含量等,同时,还需要具有良好的透水性。对于不满足要求的填料,经过改良之后才可用于路基填筑,严禁将含有生活垃圾、淤泥等杂质的土用作路基填料。
通常情况下,路基填筑施工采用分层填筑法进行,对每一层的填筑厚度要严格控制,约保持在30 cm,分层厚度不宜过大,以确保路基的压实质量。需要注意的是,进行分层填筑时,每一层的填料要均匀,不可差异过大,透水性不同的填料不可掺在一起填筑,透水性不佳的填料不可用于最上层路基的填筑。每一层路基填筑、压实完成之后,要对压实度进行检测,检测合格后方可进行下一层路基的填筑。路基填筑完成之后要放置一段时间,预留自然沉降的时间,必要时可进行堆载预压,确保路基在进行面层施工之前沉降达到稳定。
作为路基施工的一项重要环节,压实质量是决定路基承载能力及稳定性的重要技术手段。在路基碾压施工中,对于路基压实机械设备的选用,应要求其既能满足路基的施工条件,还要确保运行参数能够满足施工要求,实现路基的整体碾压。通常情况下,路基填筑完成后,要先进行静压,待静压完成之后方可进行振动碾压。待检测合格之后再进行下一层路基的施工,对检测存在问题的路基要及时进行处理。为确保路基边缘的压实度,需要对路基进行加宽填筑。对于台背、涵洞等无法采用大型机械进行压实的区域,要采用小型机械进行压实。
水是导致路基出现质量问题的一项重要诱导因素,随着路基含水率的增加,路基填料之间的附着力会降低,导致路基的承载能力与整体性明显下降,即便进行修复之后,依然会存在隐患。在进行路基填筑或开挖时,需要在路基两侧做好截水沟与排水沟,将路基表面的水及时排出后再进行路基施工,必要时可设置排水垫层,及时将路基内部的水排出。
加强现场的管理力度包括两方面的内容,即加强对现场施工人员的管理与施工机械的管理。施工人员的专业性与机械设备的性能对路基的施工质量起着关键性的作用。施工人员的专业素养以及责任心是确保施工方案有效落实和质量控制的前提。根据现场施工条件的不同采用不同的施工机械组合,可以确保路基施工的效率与质量。另外,应注重对机械的日常管理,定期进行检查与维护,避免设备“带病”作业。
提高圬工结构的质量,充分发挥其对路基的防护作用,能够有效提高路基施工质量。首先,圬工结构在施工时严禁采用灌浆法,应采用坐浆法施工;其次,所采用的砂浆应为成品砂浆,严禁自拌;最后,所采用的砌块要提前进行冲洗,确保表面清洁与湿润。
在路基施工过程中,由于各方面因素的影响,导致路基会存在一些质量通病,不仅带来质量问题,还可能使公路质量下降而引发严重的病害,影响其使用寿命,增大运营期间在养护方面的投入。因此,注重路基的施工质量很有必要。本文对路基质量通病进行研究,并对其进行分类,研究了其产生的原因,从施工方法、材料选择、施工工艺等方面提出了防治措施,能够为公路路基施工质量控制提供一些参考及建议。