广东建设工程监理有限公司番禺分公司 511400
摘要：公路工程软土路基的施工技术，结合广州某高速公路工程项目具体实例，对软土路基施工中的软基处理技术、路基吹砂填筑技术展开了深入细致的研究。针对公路工程具体实例的项目特点、地理位置、气候类型、地质条件、施工环境、业主要求等方面因素，对软土路基施工中软基处理的方案进行了比选，确定采用塑料排水板预压加固法进行软基处理施工，并对主要从塑料排水板的插打和土工格栅的铺设两个方面的施工技术进行了详细的研究分析与总结。同时，对路基填筑技术——吹填砂工艺的应用进行了深入细致的研究，从路基取料、设备选型、吹填砂工艺、路基护脚及排水、堆载预压施工、沉降观测、包边土施工、路基防护工程及路桥过渡段的施工等方面路基填筑技术进行了全面的研究，得到了准确的测量数据。在此基础上，采用了数据分析手段，对研究结果进行分析总结。
关键词：高速公路；路基处理；技术
工程项目概况
广州某高速公路编号为，起点在广州市惹湾区东沙大道和南环高速公路，向南经番禺区的洛浦街、大石街、钟村镇、石壁镇、沙头街道、沙湾镇、榄核镇、大岗镇和佛山顺德区的大良街道，终点在广州市南沙区大岗镇新联与南沙港快速路连通，全程共46.69公里。除金山互通至南浦互通路段为双向8车道外，其余路段均为双向6车道。设计行车速度为100公里/小时，其中起点至金山互通立交段设计速度为80公里/小时。它与周边的广州绕城高速公路、广珠西线高速（、广州南环高速（以及南沙港快线（等构成了一张四通八达的交通网。广州某高速最大的特色是通过内环路、机场高速和南沙港快速路，将广州白云机场、火车南站及南沙港快速连通，形成连接广州海陆空的运输通道。
一、软土路基施工技术的发展现状
软土路基是我国南方高速公路修建过程中遇到的不可避免的问题，南方河流湖泊众多，存在大量因冲积、沉积等外力地质作用而形成的松软堆积物，这种软土地基已成为影响高速公路工程质量、工程工期和工程造价的关键因素之一。对软土地基的处理，从最初的抛石挤齡、木桩加固等方法发展到利用排水固结原理，采用袋装沙井（或砂桩、碎石桩）、塑料排水板等技术对软土进行排水固结处理，这些技术都己有了成熟的工法，在公路路基施工中产生了比较好的效果。
近几年，随着我国高速公路、高速铁路的发展，在我国沿海地区的路基施工中，吹砂填筑的施工方法逐步被应用，其具有施工进度快，受外围环境、交通等因素影响小等优点，吹砂填筑路基施工技术正在不断的进步与发展过程中。广州某高速公路工程项目软土路基处理的施工技术及路基吹砂填筑的主要技术，研究过程主要围绕软土路基施工顺序展幵。珠江三角洲地区路基填筑适合采用吹填砂工艺施工，并在吹填砂施工过程中将可预测的不利因素及处理方案融入到研究内容之中。
1.1软土路基施工技术内容及创新点、软基填筑施工技术：塑料排水板堆载预压处理软基施工技术。
主要创新点：①塑料排水板机采用履带式挖掘机改装而成，这样有利于机械在软基上作业；②在打设塑料排水板时，塑料排水板端部装设钢靴，防止排水板在拔设过程中将排水板带出设计标高，达不到排水的效果。、路基吹填砂施工工艺主要创新点：①输送设备：通过对现场条件及环境的充分调查研究，最终选定泉砂设备；②平整压实：根据成果研究过程吹砂厚度为30cm最佳，釆用CA25D光轮压路机进行静压；③护坡护脚：在吹砂填筑过程中，采用塑料薄膜铺设坡脚，防止在吹砂过程中将路堤冲挎；④沉降观测：采用薄层轮加法。
主要技术指示，采用吹填砂填筑路基，施工进度快，外围环境、交通对施工影响小，充分利用了当地路基填料和水上运输资源，节省了项目成本，并且满足路基压实度和稳定性要求；塑料排水板堆载预压处理软基，工艺科学，满足规范规定工后沉降小于30cm的要求。
二、路基施工方案
本合同段工程所处地段地质条件较差，路基段位于鱼塘范围，全为软土路基，对路基工程会造成不良影响。软土路基处理是路基施工中的重要环节。软基处理不力，工艺不当，常导致路基不均匀沉降和桥头跳车等通病。因此在施工过程中，软土地基处理施工工艺及质量的控制是本项目实施的一个难点及重点。本标段软基处理设计采用“塑料排水板加超载预压”方式进行，软基处理严格按设计及相应施工技术规范要求进行。
本项目所经地区主要为珠江三角洲平原地带，仅有零散丘陵点缀，出于环保考虑，当地政府已禁止开山取土，沿线土料缺乏，需要到周边地区选料，施工时也可用符合规范要求的其他填料代替。经过调查沿线附近没有合适的土料场，我们根据广东省多年路基修筑经验及相关资料，及项目成本考虑：路基填筑釆用吹砂工艺。
路基施工过程如下：
第一步：软基处理，排干池塘中的水，游泥翻晒、打设塑料排水板、土工布。
图2，路基施工过程3
三、软基处理施工技术
3.1软基处理要求
3.1.1地基处理深度的确定
根据工程地质报告提供的材料,本地基处理方案主要考虑处理地表以下的回填土层、游泥、游泥质亚粘土层及粉细砂等土层。处理层厚度一般要求穿透软土层,对局部软土层埋藏较深,中间有较厚的夹层,且常为有利于固结排水的夹砂层则以处理上层软弱地基为主。
3.1.2地基处理范围的确定
本设计方案以路基宽度范围内的软土为主要加固对象,路基横断面方向处理到路基坡角线以外1.0m,地基处理一次性完成。
3.1.3地基工期控制
根据不同路段路堤设计高度和考虑预压期沉降增加的填方高度,路堤填筑的计算施工工期一般为1~8个月不等,实际工期根据施工过程中的沉降与稳定监控情况进行调整。在施工完成之后,还将根据软土的性质、厚度以及路堤填土高度进行6~17个月的等载或超载预压。
3.2软基处理方案比选
高速公路的软基处理方法很多,根据地域的不同,处理方法也不尽相同。主要的处理方法有:⑴基底开挖换土法;⑵抛石挤游法;⑶爆破排游法;⑷反压护道法;(5)垫层法;(6)堆载预压法;(7)砂井、袋装砂井预压加固法;(8)挤实砂桩法;(9)塑料排水板预压加固法;(10)土工布及土工格栅加固法;(11)真空预压法;(12)粉煤灰路堤,(13)粉喷桩法;(14)水泥搜拌桩法;（15）振冲碎石桩法;（16）EPS处理法;(17)夯实水泥土桩法。
具体采用哪种方法要结合工程的地理位置、地质情况、工期以及造价等多方面因素考虑,大部分软基处理是要两至三个方法综合使用的,游泥层较厚时,我们常用的方法是第(2)、(6)、(9)、(14)四种方法进行软基处理。
3.2.1抛石挤游法
抛石挤游为强迫换土的一种形式,通过在软粘土中抛入较大的片石、块石,使片石、块石强行挤出软粘土并占据其位置,以此来提高地基承载力、减小沉降量,提高土体的稳定性。
抛石挤游法一般适用于厚为3~4m的软土层和常年积水且不易抽干的湖、塘、河流等积水洼地,以及表层无硬壳、软土的液性指数大、层厚较薄、片石能沉达下卧硬层的情况。由于抛石挤游法施工简单,不用抽水、不用挖游、施工迅速,所以现场乐于采用,特别是在路基工程中,当道路路基穿越或部分穿越河塘挂地时,更是常用此法来处理其下的软土地基。但是此方法木适用于深层游泥软基处理,并且施工当地要有充足的石料资源,成本较高。
3.2.2爆破排游法
爆破挤游重在“挤”,必须地处 阔地带,保证在爆炸后抛填体的重力作用下游泥可以被挤出待处理地基范围,并且不会对环境造成污染和破坏。主要适用于港口工程的防波堤、护岸、码头等基础处理,公路铁路房建等地处海滩、河滩等开阔地带的地基处理。爆破挤齡法处理软土地基适宜深度为3m~25m。然而东新高速公路软基处理段附近村庄密集,此方案对周边环境影响较大。
3.2.3水泥搅拌桩法
水泥搅梓桩法是利用特制的搅拌机械将水泥与软土等强制 合,使软土硬结而提高地基强度的一种地基加固处理的方法。它适用于加固游泥、游泥质土、粉土和含水率高的粘土,它具有无振动、无噪声、无污染、费用低、工期短等特点。但由于其施工隐蔽性强,地质条件千差万别,中间过程质量很难控制,很容易出现一些质量事故。
3.2.4塑料排水板预压加固法
塑料排水板+土工布处理软土地基主法的优点为:
1）滤水性好,排水畅通,排水效果有保证;
2）材料有良好的强度和延展性,能适合地基变形能力而不影响排水性能;
3) 排水板断面尺寸小,施打排水板过程中对地基扰动小;
4) 可在超软弱地基上进行插板施工;
5) 施工快、工期短,每台插板机每日可插板15000m以上,造价比袋砂井低。经过对以上四种方案的技术、经济比较,塑料排水板预压加固法是目前软基处理方面发展方向,其他方法受原材料、环境保护及成本方面条件限制,必然用的越来越少,因此,最终决定了采用塑料排水板预压加固法施工方案进行施工。
3.3软基处理施工方法
3.3.1施工准备
首先对渔塘进行放水、清游、翻晒,翻晒出的游泥达到一定强度后进行吹填砂。
1)主要材料及机具
a、塑料排水板(产品规格按设计要求结合施工技术条件选择其类型及型号)。
b、施打排水板的主要施工机具(包括导架、套管、驱动套管下沉的振动锤,铰车及装排水板的卷筒和防风装置等),PC200挖掘机改装而简便的插板机。
2）作业条件
a、在施工前的技术准备中,按地基设计要求与地形地质条件,确定排水板的平面布置及施插_水板的顺序。
b、施工场地与道路要符合施插排水板的要求,诸如施工人员与机具的进出,临时设施(包括水电、通讯等)的安排等。
C、按施工组织设计确定的场地排水板位置放线后,用竹签为标志定插孔位。
d、具备吹填土的作业条件。
3.3.2打设塑料排水板,铺设土工格栅
1)打设塑料排水板操作工艺
插板时,插板机就位后通过振动锤驱动套管对准插孔位下沉,排水板从套管内穿过与端头的描靴相连,套管顶住锚靴将排水板插到设计入土深度。拔起套管后,锚靴连同排水板一起留在土中,然后剪断连续的排水板,即完成一个排水板插板操作。插板机就可移位到下一个排水板继续施打。在剪断排水板时,要留有露出原地面15-30cm的“板头”;其后在“板头”旁边挖起砂土 20cm深成碗状的凹位,再将露出的板头切去,填平,插板施工即告完成。
2)土工格栅铺设工艺
图4.打设塑料排水板
单向土工布分2层铺设,间距为40cm,砂塾层填筑完成后再进行塑料排水板的插打,然后铺设土工布第一层。土工格布沿路基横向断面一次性进行,根据路基宽度伸路基两侧各1米,相邻两幅之间搭接宽度50cm以上,搭接部分每隔1米用聚乙稀扎扣连接,并采用土钉锚固。土工布摊铺时应拉直平顺,紧贴下承层,不使出现扭曲、折皱。第一层土工格栅铺好后,开始吹填(砂垫层)施工,在施工过程中禁止各种机械在没有吹填施工的土工布上通行作业,保证土工布平整、不起鼓,不起皱,待砂垫层顶路基吹填第一层平整后,立即进行水平测量,防止填筑不均匀,待抄平无误后用压路机静压,检测压实度、厚度、高程等符合要求后,铺设第二层土工布。
图5.土工格栅铺设
3.3.3质量标准
1)料排水板材质的要求:
塑料排水板是工厂的定型产品,作选择时检验其产品的性能与效应的合项指标如下:
a、抗拉强度的选择不得小于IkN(实际使用的SPB-1塑料排水板抗拉指数----芯板:1.7N/mm2 ;滤膜:0.44N/mm2)。
b、延伸率2%-10%。
C、抗撕裂度应超过300N (实际SPB-1的滤膜撕裂度为1340N)。
d、透水性2lO≥3mL/s。
e、滤膜渗透系数不小于4.2xl0-4cm/s(此外还要考虑排水板的抗变形性、保土性和长期排水效果)。
2)排水板的施打要求
a、施打过程保持排水板的垂直度,其垂直偏差按进入深度控制≤d.5-2cm/m(1.5%-2%)。
b、排水板的平面位置应按设计要求的间距施打,一般位置偏差不超过5cm。
3)排水板的施插要求
a、保持排水板入土的连续性,发现断裂即重新施插。
b、连接排水板的上下搭接长度不小于10CM,并应连接牢固。
C、施插排水板到达设计入土深度后方能拔管。
d、完成排水板的施插并切断后,露出地面的“板头”长度不能小于15CM。
4)软土或超软土地基通过预压排水固结的有关参数如下
场地预压加荷一 15-120KN/M2,分级加荷一个月后沉降量达到土层总厚度的20%以上;土的含水量减少到50%左右。
3.3.4施工注意事项
1）注意排水板的技术性能,应按设计要求对每批进场的产品抽查检验合格后方可施工。
2)施工前对照地质资料,在布置排水板的场地范围内作必要的触探(探孔)检查,以尽量避免施打排水板时碰到地下障碍物。(探孔深度不要超过设计孔深60CM)。
3)当碰到地下障碍物而不能继续打进或令I考试I大1孔体倾斜(超过允许偏差),则应弃置该孔而拔管移位(相距45CM左右),重新施打排水板。
4)排水板的施打过程要采用定载振动压入的方法,一直打到设计要求的深度,不允许重锤穷击。
5)排水板在装运和储存期间,要包上厚保护层,在施工现场存放要注意防晒及泥架、灰尘污染或其它物体的碰撞破坏。
6)排水板施插过程,应注意是否在插入时真正送入土中,或在拔管(心轴)时,排水板回带上来。可经常注意卷筒内塑料板的耗用量(或用自动记录装置)。
7)设置适当的预压下沉观测点,注意分级加荷的压缩量及其均勻性。
8)要贯彻执行施工现场临时用电安全技术规范,避免事故发生。
3.3.5施工难点及控制重点
施工难点:在打设塑料排水板过程中,排水板达到标高后,在拔套管过程中塑料板相应的也跟着套管往回缩,这是在施工过程中的遇到的难点。
控制重点:在打设塑料排水板时将塑料排水板端部穿过预制靴头固定架,对折带子约10 cm中间套一根长约10cm左右竹子或木板打设下去,在往起拔套管时慢慢往起拔,塑料排水板就不会跟着套管一起回收,此方法在现场得到有效的应用。
3.4软基处理总结与分析
在进行插板施工前,根据地质探孔位报告进行具体分区,在孔位附近试插3-4根排水板,然后对照钻探孔位结果进行校对,以便准确确定齡泥厚度及插打排水板深度,施工时首先要根据放样基线资料,用测量仪器准确放出不同区域内插板的具体位置,根据设计图要求塑料排水板的布置形式和间距绘制放样。塑料排水板要求向下进入硬土层0.5m,向上进入砂塾层,并且穿透砂砂塾层露头30cm;如遇块石和硬物插不下时,可以在周边补插，如遇到大面积无法插打时，找出来原因，及时处理。
塑料排水板加固软土基是在砂井原理基础上发展起来的一种新工艺，合理地选择排水板施工机械，对于保障施工质量，加快施工周期关系重大。通长采用履带式插板机和门式轨道插板机，根据施工现场处于软基段，我们利用掩掘机改装的履带式插板机，在施工质量、工效比较、动力配置、机械结构后，挖掘机改装的履带式插板机较为实用，对塑料排水板的板距、板长及竖直度都能满足施工要求。
塑料排水板处治最大的深度为25.8米，插板标高：总数量约430189米，板间距1.1米，以梅花型布置，根据设计要求，根据工程实际选用型B板，B型板要求纵向通水量≥25CM3/S，抗拉强度≥1.3KN/10CM，，延伸率＜10%，本分项工程选择2台插板机，插塑料排水板机根据已定的桩位进行打插，对位时，桩尖不得偏移设计位置±5cm，打插前，首先进行穿靴。根据我单位反复现场论证，导管采用 120mm无缝钢管，同时采用 14圆钢长度为20cm在塑料排水板端部装设专用钢靴，并将排水板装入压入管中进行打插作业。在导管上作出明显标记的打插深度，钢导管向上拔时，跟踪检查塑料排水板是否被带出，若此种情况出现，则重新打插。施工时，轨道顺路方向铺设，同一断面的轨道保持水平，从护坡道向路中心推进，打完一排后移动机械打下一排。
四、路基填筑施工技术研究
4.1路基填筑方案
4.1.1按常规填筑法施工
按路基常规填筑法施工，施工工艺复杂，机械设备投入较大，施工速度缓慢，而且受地方管理部门的限制，填筑材料供应及材料运输无法保障，不能形成大干局面，周期长，造价高，工后沉降量周期较长。
4.1.2按吹砂填筑施工采用吹砂填筑路基，施工进度快，外围环境、交通对施工影响小，充分利用了当地路基填料和水上运输资源，节省了项目成本，并且满足路基压实度和稳定性要求，科学工艺，满足规范规定工后沉降小于30cm的要求。通过对以上两种方案的技术、安全、经济方面的比较，决定采用吹砂填筑施工方法进行施工。其主要优点在于:1)施工不受外见的影响，保证施工工期;2)不影响交通，施工安全可得到保证;3)满足规定沉降量;.4)工程造价低。
4.2路基取料及设备选择根据现场情况，砂料主要在附近的河流内抽取，采用砂材料的要求为含泥量(即小于75μm的颗粒粒径)不宜大于15% (以重量计)，并经抽样检验合格方能使用。(图6:土颗粒组成检测报告)砂料在现场取样，试验室进行土工实验，取样频率为3000立方米/次或观察到吹填材料有变化时重新取样，按《公路土工试验规程》规定的方法进行颗粒分析试验，相对密度等试验，确保所用砂料合格。采砂船的选择:采砂的方式有直吸式，绞吸式和喷射扬程式等，根据现场反复论证采用300m3/H绞吸式吹砂船，这种吹砂船在目前应用较为广泛，技术成熟，该设备输送距离远，工作稳定，具有挖、吸、排一次完成的自动化特点，机械化程度高，技术性能指标均符合工程的要求。砂料输送设备组合为:栗砂船，栗砂设备，柴油加压粟，泵砂管和吸砂管等。布置吹砂船，采取先集中深层砂地段布置船位，然后就近分段布置的原则，同时要考虑吹填距离在吹砂船的有效行程之内，在布置管线时要尽可能采用直接的形式布置，避免因陆坡、急弯而产生的负压。根据现场实际，沿线路的中线敷设粟砂管，栗砂管由两部分组成，即水上菜砂管和陆上菜砂管，陆上粟砂管用钢管和橡胶管连接而成，可以直接支承在地面上。
(图6.:土颗粒组成检测报告)
结束语
路基由填筑或开挖而形成的直接支承轨道的结构。也叫做线路下部结构。路基与桥梁、隧道相连，共同构成一条线路。路基依其所处的地形条件不同，有两种基本形式：路堤和路暂，俗称填方和挖方。铁路路基的作用是在路基面上直接铺设轨道结构。因此，路基是轨道的基础，它既承受轨道结构的重量，即静荷载，又同时承受列车行驶时通过轨道传播而来的动荷载。路基同轨道一起共同构成的这种线路结构是一种相对松散连结的结构形式，抵抗动荷载的能力弱。建造路基的材料，不论填或挖，主要是土石类散体材料，所以路基是一种土工结构。因而路基经常受到地质、水、降雨、气候、地震等自我条件变化的侵袭和破坏，抵抗能力差。因此，路基应具有足够的坚固性、稳定性和耐久性。对于高速铁路，路基还应有合理的刚度，以保障列车高速行驶中的平稳性和舒适性。
公路路基的施工虽然在经过过去的基础上得到一定的改进，但是仍然存在大量的问题，这就要求我们在日后的工作中不断地总结，多借鉴优秀技术，结合我国公路的实际，按照路基建设的方案进行。同时要加强对公路路基的维护，对施工人员也要进行定期的技术教育和经验的交流，不断地为创新。
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[4]刘标林.高速公路的路基施工技术.中国水运（理论版）.2015.3
论文作者:肖革云
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/19
标签：路基论文; 排水板论文; 预压论文; 塑料论文; 地基论文; 土路论文; 高速公路论文; 《防护工程》2017年第31期论文;