高地下水位條件下路基填筑施工質量控制探析

田 雷，張文進

（中國水利水電第七工程局有限公司，成都 610213）

東歐最大的地鐵基建項目位于Sava 河域沖積平原，海拔較低，其地鐵場平施工區域范圍內地下水極為豐富；地表為可耕地，表層腐殖土較厚。高地下水位條件下地鐵場平基礎施工過程中，常遇到的問題是軟土地基，必須按照設計要求嚴格處理，如果選用地基處理措施不當或未達到預期效果，一般情況下就會造成路基不穩定的情況，出現不均勻下沉，更有可能出現失穩、滑塌，橫向坡度因為不均勻下沉最終導致路面產生積水；當路面構筑物與路堤的搭接位置因為不均勻下沉造成路面錯位，從而產生縱縫，最終可能會引發路面坍塌事故。

高地下水位軟土區域的路基施工中應先對軟土地基進行處理，這是因為其含水量較高，導致壓路機無法進場作業；在路基填筑前應先進行質量控制指標設定；針對其塘渣、宕渣等路基材料的粒徑大小、強度高低、級配級別、層厚情況、壓實度情況、彎沉指標及相關作業機械等方面，研究其控制工藝與指標，從而選用最適宜高地下水位區域路基的填筑設計與施工技術。

1 影響場平路基施工質量的因素

在場平基礎設施建造過程中，路基出現滑坡、橫縱向裂縫以及不均勻沉降的問題會對基礎整體質量產生巨大影響。如果在基礎施工中這些問題沒有引起重視，那將對場平基礎設施自身質量造成極大影響，進而引發一系列道路交通安全事故等。因此，為確保路基施工質量，應嚴格遵守路基施工規范，并制定合理有序的施工措施，盡可能降低道路病害的發生。

在高地下水位地區場平建設的過程中，頻繁出現的問題依然是不均勻沉降、橫縱向裂縫及凍脹。路基出現縱向裂縫的情況有基地本身存在軟弱層或者位于舊河道位置，進行土料填筑前，沒有嚴格按照行業相關規范，地表清理不達標；進行路基壓實時沒有按照嚴格的施工工藝進行碾壓作業，從而導致路基的壓實工作不均勻；如果采用滲水性與水穩性差異偏高的土石混合料，出現縱向裂縫的可能性會增加。路基出現橫向裂縫的情況有路基填筑所選用的土石材料質量欠佳，或者選用石料的液限與塑性指數不能滿足要求；在填筑層分層作業進行相互搭接時，其搭接距離在2 m 以內；路基頂下層的平整度填筑層厚度存在一定的懸殊，而且最小壓實厚度小于8 cm，不滿足要求[1]。

1.1 施工材料對路基質量的影響

針對高地下水位的特殊性地域，場平基礎填筑材料底層采用碎石，上部采用土料；為確保場平路基質量，應采用合格的施工材料，進一步保證材料的穩定性和強度，這就需要對原材料的選用和采購渠道進行嚴格把控，對碎石和土料性能指標有嚴格要求，填料碎石性能指標檢測結果見表1。

表1 填料碎石性能指標檢測結果

施工前，現場應對填筑材料進行篩分、擊實與強度試驗。按照相關標準規定，該項目選用填料粒徑情況如下：37.5 mm 以上的粒徑占比73.4%（大于70%），60 mm 以上的粒徑占比51.2%（大于50%）。材料來源大多采用施工現場周圍石料場的玄武巖石塊，而細顆粒與黏顆粒占比很低，孔隙率偏高，其堆積密度為2.79 g/cm3，耐壓強度可達到141 MPa，是非常堅硬的路基填筑材料。曲率系數達到1.2，破碎率25%，符合路基填筑材料的要求[2]。

對高地下水位區域的基底土質質量進行檢查，通過分析進一步確定其物理性質，然后編制適合的施工技術方案。土質問題貫穿整個工程施工工藝，在選用路基材料上，小粒徑可選用普通材料，大粒徑應選用高標準的填充材料，這取決于路基的彈性模量，小粒徑彈性模量高，相對填筑質量就好。天然石料的物理性質及其機械性質、最佳含水量允許的厚度最大值在確定之前，應先進行測試、分析。對于液限指數超過50、塑性指數超過26 的填料，應嚴格按照要求不予使用，并針對不同類別的填料進行分層填筑，處于同一填筑層的填料不能交叉混合。填筑作業以后產生的網狀裂縫，應采用合格的填料或加入石灰和水泥來進行改性處理。

1.2 填筑施工規范對路基質量的影響

針對高地下水位區域進行路基基底作業后不僅要進行臨排，還要進一步進行路基晾曬工作，最后采用大于20 t 壓路器械進行壓實作業。JTG D30—2015《公路路基設計規范》中針對表層地基進行碾壓作業的相關規范：路基應分層碾壓密實，對于一般土質的地段，一級、二級公路以及高速公路其基底的壓實度大于等于90%。如果土石混合料的水穩定性差異較明顯，應嚴格按照規范進行分層壓實或分段填筑，不允許出現在垂直方向進行單獨填筑的情況；當出現軟弱層時，應選用厚路基進行預壓處理，避免發生不均勻沉降的現象。當路基發生橫向斷裂時，應及時有效控制地表水，否則會進一步破壞路面結構，從而對路基結構的穩定性和持久性產生巨大的影響。

路基填筑施工的質量控制以強化施工過程中出現的路基沉降差和控制施工參數為目的，從而確保沉降差在合理的設計范圍以內，路基填料各項施工參數在規范允許的范圍以內（見表2）。路基最優施工工藝要求壓路機進行7 遍碾壓，遵循先進行2 遍靜壓、然后進行1 遍弱振、最后進行4 遍強振的碾壓原則，如此可有效弱化輪痕，而路基的沉降量應嚴格控制在3 mm，為施工作業提供指導數據。碾壓作業施工后選用貝克曼梁法對場平路基頂面進行彎沉度檢驗，填石路基頂面彎沉量為119.8（0.01 mm），在路基頂面驗收彎沉值合理范圍內，填石路基質量合格。

表2 路基填料參數表

控制路基沉降差宜選用灌水法進行實驗，實驗過程詳細如下：測試點依據在路基橫斷面上隨即選取的原則，從樁號依次排布，每間隔20 m，選擇一個測試點，共選取12 個，逐個打入鋼板樁，再經過7 次碾壓，依次對12 個測試點的高程進行數據記錄，然后進行測試點沉降差計算。對于壓實度是否符合要求的判定原則分為2 種：一是經過7 次碾壓作業后，路基的平均沉降差值在3 mm 以內；二是在7 次碾壓作業過程中，每相鄰兩次碾壓沉降差值的平均值在3 mm 以內。

控制填石路基質量的方法還包含：前期勘探施工現場的巖石性質并進行分析，從而減少石料自采的大塊率，減少施工和運輸上的成本；在碾壓作業過程中應嚴格按照行業標準，對壓縮孔隙率進行檢測，孔隙率與壓實沉降以及其他施工參數進行相互比對，來反推出各種施工參數指標，從而降低后期的檢測工作[3]。

1.3 施工過程中質量監控對路基質量的影響

路基填筑施工技術主要體現在基底處理、填筑、攤鋪整平、碾壓及修整等施工過程中，各施工環節除按照規范標準進行作業外，在施工過程中的質量監控對路基質量的影響更大，詳細施工工藝流程圖如圖1 所示，應在每一施工環節進行嚴格的質量監控。

圖1 路基填筑施工工藝流程圖

參照規范要求，該場平路基在填筑前，首先清理地基表面，作業厚度宜在20~30 cm 之間，如果有耕植土和腐殖土的路段，就需要進一步加深清理厚度。當場平基礎填筑區域遇到溝塘的情況，應及時進行現場勘探，快速準確定位路基溝塘、脆性層、暗池情況及褪色層的情況，進行采取處理措施，將溝塘內殘留泥沙完全清除干凈，并嚴格按照施工規范要求，選用較好的水穩性材料進行分層回填處理。

壓實填土地基施工過程中地下水將滲入填土中，隨著回填的進行，地下水位將抬升致使大部分填土地基含水量大幅度提高。上述情況將使填土含水率高于其壓實過程中填料的最優含水率，增加壓實難度，影響施工質量[4]。同時在施工過程中嚴密注意天氣情況，下雨前用彩條布等對施工填土進行防水覆蓋，設置臨時性地表排水溝及時將雨天形成的地表流水排出場外，避免或減輕地表水對壓實填土地基施工的不利影響。

填筑密實度檢測是保證基礎質量最重要的指標，就現階段來說，壓實質量檢驗可分為2 種，第一種是密實度的檢驗，主要包含以下4 種：①壓實度；②相對密度；③壓實系數；④孔隙率，這幾種指標值均可以將填料的壓實程度進行準確呈現，是目前使用最普遍的檢驗方法，所涉及的檢驗方法有3 種：①環刀法；②灌砂法；③核子密度儀。以上這些物理性能參數只能夠從側面反映出填料一定程度的力學性能。因此，要全面掌握其性能參數，不僅要進行壓實系數的檢驗，還需要對壓實土體的力學性能參數進行檢驗。

根據現場試驗對環刀法、灌砂法（圖2）及核子密度儀這3 種壓實質量對比試驗的相關關系和精度分析的結果來說，此項目填筑使用的填料與改良填料的壓實系數檢驗方法為對沒有改良的填料選用環刀法或灌砂法進行壓實系數檢驗，對改良填料選用灌砂法進行壓實系數檢驗。在施工作業進程中多選用核子密度儀進行質量控制檢驗，并先與環刀法和灌砂法比較分析，然后做出相應校核，采用不同檢驗方法對填料改良前后的壓實系數相關關系如圖3 所示，改良前后對比非常明顯，填料改良后效果顯著提高。針對壓實度的檢驗標準為要在每一層都進行壓實度檢驗，每間隔50 m 抽檢測試點大于等于6 個。抽檢測試點還應該考慮路基中間的2 個點，距離路邊坡0.5~1.0 m 各抽檢2 個測試點，進行環刀法檢驗時，抽檢取樣的位置應在壓實層面下面2/3 處[5]。一工班所完成的路段壓實層作業是壓實度的檢驗評判單元標準，若發生不合格的情況時應采取及時補壓措施，避免耽擱時間過長從而引起含水量變化過大。

圖2 環刀法與灌砂法檢測路基壓實度

圖3 填料改良前后壓實系數相關關系

2 結束語

高地下水位特殊條件下基礎填筑在整個場平項目施工中具有非常關鍵的作用，是地鐵場平工程施工的重要基石。本文通過對高地下水位條件下路基填筑施工質量分析可知在施工過程中工作人員必須加強對地基施工的重視程度；通過進行前期的準備工作、選用符合要求的填筑材料、嚴格限制填土厚度、提高填筑材料的質量等提高整個場平的品質。另外還要應用當下前沿的填筑質量檢測方法進一步保證地基的質量，增強場平工程的穩定性，保障地鐵場平在運營階段的安全性和耐久性。