趙攀

摘要 公路工程施工過程中，經(jīng)常會遇到千差萬別的特殊地質(zhì)，如何進行妥善處理才能保證施工質(zhì)量，一直是值得深思的課題，文章以中西非地區(qū)改擴建工程軟質(zhì)地基的處理為例，闡述中西非地區(qū)的軟質(zhì)地基特點及相應(yīng)換填技術(shù)，同時對相關(guān)方面的質(zhì)量控制措施和安全措施進行詳述，希望闡述內(nèi)容能夠為中西非地區(qū)的公路施工提供一定的參考。

關(guān)鍵詞 中西非；軟質(zhì)地基；換填；質(zhì)量；安全

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0053-04

0 引言

公路工程地基處理是主體施工的基礎(chǔ)，然而在施工過程中由于各種不良地質(zhì)導(dǎo)致上部主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問題的案例也屢見不鮮，因此提高地基承載力至關(guān)重要。該文以中西非科特迪瓦西北部區(qū)域軟土地基處理為例，從軟土地基類型、換填材料分析、換填深度和寬度以及施工工藝等方面詳細闡述了軟土地基處理的方法和原則，目的是以此為例對中西非地區(qū)其他類似工程提供施工參考和依據(jù)，提高公路整體質(zhì)量和穩(wěn)定性。

1 工程概述

項目位于科特迪瓦西北部的Denguélé區(qū)，由兩條主線及三條連接線組成，主線基本沿A7國道、B319省道舊路走向，其中A7國道連接奧迭內(nèi)市與馬里邊境，B319省道連接奧迭內(nèi)與幾內(nèi)亞邊境。

項目所處區(qū)域為蘇丹型熱帶草原氣候，干燥炎熱，5月至10月為雨季，降雨頻繁，沿線主要不良地質(zhì)為淺層軟土，主要分布在沿線河溝或季節(jié)性沼澤內(nèi)。

2 地質(zhì)情況分析

2.1 主要軟土地基類型

工程所在區(qū)域主要基底不良土質(zhì)為黑色腐殖土、白色膨脹土、砂質(zhì)黏土，現(xiàn)列舉具有代表性的地勘土樣情況，如圖1～3所示：

2.2 季節(jié)變化對地質(zhì)情況的影響

項目所在地區(qū)為科特迪瓦國奧迭內(nèi)省，每年4月至6月小雨季，6月至9月大雨季，9月至11月小雨季，11月至次年4月為旱季。旱雨季較為分明，旱季無雨，雨季降雨頻繁，導(dǎo)致旱雨季地基承載力情況受雨水影響變化較大，具體地基承載力情況見表1。

由表1可知，旱季無雨，土壤固結(jié)，故地基承載力較高；雨季降雨頻繁，土壤含水率較高，故地基承載力較差。故旱季施工時，應(yīng)按照雨季施工情況考慮，雨季開挖過程中需要清除的各種不良土質(zhì)，在旱季施工時同樣需要清除，不能僅靠旱季開挖后的地基承載力情況來判斷是否清除不良土質(zhì)。

3 換填材料分析

換填材料選取的關(guān)鍵點，是能夠穩(wěn)固基底。路基施工一般材料主要為土、砂、石等，各種材料密度不同，根據(jù)外形又可分為大顆粒材料和小顆粒材料，需要對各種材料的受力情況進行分析，如圖4所示。

圖4中，為了方便觀看效果，對小顆粒材料進行了放大，根據(jù)圖中所示，做出以下分析：

（1）底面積對比：小顆粒材料為土或砂，土的粒徑較小，砂的粒徑一般不超過4.75 mm。大顆粒材料為塊石，粒徑一般在300～500 mm。大、小顆粒材料的粒徑比值在63～105，根據(jù)粒徑比值，估算大、小顆粒材料的底面積比值為3 969～11 025[1]。

（2）密度對比：小顆粒材料按照土考慮，密度為

1.8 t/m?左右；小顆粒材料按照砂考慮，密度約為2.4 t/m?；大顆粒材料按照塊石考慮，密度約為2.5 t/m?。

（3）豎向受力對比：豎向受力主要為上方換填材料的重力，故根據(jù)（2）可知，相同換填厚度情況下，大、小顆粒豎向受力按最大比例不大于2。

（4）水平受力對比：水平受力主要為顆粒之間的摩擦力，就單個顆粒而言，小顆粒材料之間嵌擠面積較大，故摩擦力要大于大顆粒之間的嵌擠力，但由于雨季換填時，基底含水量大，小顆粒之間會因為水的潤滑作用，大大降低摩擦力，換言之土遇水變泥，砂遇水軟彈，但大顆粒塊石不會受到水的影響，故對于水平受力來講，大小顆粒沒有優(yōu)劣而言。

（5）綜合受力對比：根據(jù)以上分析，大、小顆粒受力區(qū)別主要為豎向力，兩者豎向力的比值約為2，而底面積的比值約為3 969～11 025，很明顯，大顆粒底部壓強要遠遠小于小顆粒。

根據(jù)分析，不難看出大顆粒材料具有更好的承載力，故基底換填應(yīng)優(yōu)選大顆粒材料，但大顆粒材料的缺點也比較明顯，大顆粒材料之間的縫隙較大，容易出現(xiàn)沉降。為了消除大顆粒材料的這個缺點，可選用小顆粒材料進行填縫處理，注意小顆粒材料不能選用土，可選用石粉、砂、碎石等，這樣既能滿足提高承載力的要求，又能保證大顆粒材料的縫隙填補密實。

另外考慮小顆粒材料在不受水影響的情況下，具有密實度高、固結(jié)效果好的特點，最佳換填方案應(yīng)為常水位以下選用大顆粒材料換填，常水位以上選用小顆粒材料換填。

4 換填施工方法

4.1 施工工藝流程

換填施工方法工藝流程，如圖5所示。

4.2 原路檢測

施工前，對原路進行彎沉檢測，根據(jù)設(shè)計圖紙彎沉要求，對不合格點進行處理，可進行換填或采用其他補強措施，具體處理方法，需要編制方案，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理批復(fù)后實施[2]。

4.3 施工放樣

根據(jù)設(shè)計圖紙數(shù)據(jù)，進行開挖線放樣，經(jīng)監(jiān)理工程師復(fù)核無誤后，進行開挖。

4.4 挖除不良土質(zhì)

換填深度根據(jù)實際地質(zhì)情況決定，原則上是將淤泥質(zhì)原狀土全部清除。但對于淤泥質(zhì)厚度較大的區(qū)域，開挖深度可能大于3 m，甚至更大，遇到這種情況，根據(jù)施工經(jīng)驗，換填總深度不宜小于1.5 m。

其次，換填開挖的深度需要考慮基底原狀土承載力，根據(jù)施工經(jīng)驗，高于100 kPa為宜，最低不宜低于60 kPa，若低于60 kPa，應(yīng)繼續(xù)開挖，清除軟弱土。

開挖時，先單點開挖試坑，根據(jù)試坑內(nèi)不良土質(zhì)情況，初步確定開挖深度。開挖過程中，若土質(zhì)情況有變，應(yīng)及時進行取樣檢測和基底承載力檢測，確定具體開挖深度。

靠近原路側(cè)，按照設(shè)計要求進行臺階開挖，注意保證臺階尺寸和坡度，一般尺寸為寬2 m，高1 m，臺階向內(nèi)傾斜坡度為4%。

4.5 排水

開挖后，基底若存在積水，應(yīng)在外側(cè)開挖集水井，將水引至集水井內(nèi)，采用水泵將水排出，如圖6所示。

4.6 分層回填

（1）先進行測量放線，放樣方格網(wǎng)，上料時按照方格網(wǎng)進行，控制好層厚。

（2）塊石換填厚度：換填塊石厚度大于50 cm為宜，穩(wěn)定基底效果較佳，但對于基底承載力較好、地下水位較低的區(qū)域可以減小塊石換填的厚度，但不宜小于30 cm。塊石粒徑大小應(yīng)根據(jù)換填的厚度決定，如換填50 cm，塊石粒徑選擇接近50 cm，因為塊石粒徑越大，穩(wěn)定效果越強。對于基底承載力極差的情況，需要換填塊石厚度為1 m左右的，不建議分層回填塊石，最好一次性回填，如此穩(wěn)固效果更好，但一次性回填也存在弊端，即塊石之間的縫隙較大，為消除弊端，可以提前將塊石和細顆粒材料提前混合好，再進行回填[3]。

注意塊石換填過程中，應(yīng)使用挖掘機對塊石進行挑選擺放，較大粒徑塊石優(yōu)先擺放至邊緣，并用挖掘機對其推擠，保證邊緣穩(wěn)定，避免出現(xiàn)整體換填完成后，由于動載作用，邊部塊石滑移的現(xiàn)象。同時中間部位的塊石也應(yīng)進行簡單的擺放，不能出現(xiàn)大塊石上下疊放或塊石之間形狀不契合，出現(xiàn)較大縫隙情況，如圖7所示。

（3）找平層厚度：找平層作用為填補縫隙和平整表面，找平層選用材料宜選用未篩分碎石和石粉或砂，塊石下部由于壓力作用下沉，將底部土體擠出，可以將塊石下部縫隙填補，上部縫隙主要靠找平層填補即可。找平層厚度可以忽略不計，只要達到找平的效果即可，不必過多填筑。

（4）土或砂的換填厚度：塊石換填高于常水位以后，其上建議換填土，因為土有固結(jié)效果，整體性較好，但如有透水要求的，可以換填砂。換填厚度根據(jù)壓路機的振動壓實能力決定，不宜大于30 cm，20～25 cm為佳。

4.7 壓實

對于塊石、碎石可采用裝載機或挖掘機攤平，對于砂和土可使用平地機攤平，但必須人工輔助找平。采用光輪壓路機進行壓實，先靜壓，再振壓，塊石、碎石和砂壓實達到無下沉和軟彈為止，其他材料壓實達到要求壓實度即可。注意擴建路段，拼寬段路基壓實度宜高于原路相同層位壓實度1%～2%，減小沉降影響，增加拼接處強度。

4.8 拼寬路段換填

（1）原路彎沉檢測：對于擴建路段，拼寬換填施工前，應(yīng)先進行原路彎沉檢測，由于按照該文換填方法施工完成后，彎沉值會有明顯提高，若原路彎沉值較大，會出現(xiàn)一軟一硬情況，導(dǎo)致裂縫形成。原路彎沉值不宜大于100（單位：0.01 mm），否則建議原路進行換填。

（2）開挖臺階：對于擴建路段，原路基需要開挖臺階，形成過渡段，降低裂縫風險?？梢园凑赵O(shè)計圖紙方式開挖臺階，若設(shè)計無要求，則設(shè)置高1 m、寬2 m的臺階，臺階頂面向內(nèi)傾斜4%坡度。擴建寬度較小的路段，根據(jù)實際情況，可適當減小臺階尺寸。

5 結(jié)語

該文通過對材料、地質(zhì)情況、施工方法等的分析，明確軟基換填技術(shù)在改擴建工程中的實施辦法。對于復(fù)雜多變的地質(zhì)情況，采用相應(yīng)的換填方案，最終目的是形成穩(wěn)定堅實的基礎(chǔ)，達到預(yù)期的承載力。基底承載力和基底水位是主要的影響因素，通過塊石換填，形成排水并穩(wěn)固的基底，上層采用小顆粒材料壓實封水，可以保證較好的施工質(zhì)量，實現(xiàn)簡單、高效的軟基處理。

參考文獻

[1]王強. 淺談路基軟基換填設(shè)計施工方法[J]. 山西建筑， 2011（15）： 144+216.

[2]陳煙昭. 公路路基施工質(zhì)量控制對策[J]. 黑龍江交通科技， 2011（8）： 134-135.

[3]劉強. 高速公路改擴建工程關(guān)鍵技術(shù)[J]. 交通世界， 2016（27）： 30-31.