开挖换填片石在道路工程软基处理中的应用

蔡耀东

（厦门中平公路勘察设计院有限公,福建 厦门 361000）

0 引言

道路工程施工过程中， 软土地基基础含水量高、土壤孔洞缝隙较大、结构压缩性强、结构强度低以及基础渗透能力差等， 进而引起路基施工过程中各种问题，如果不能妥善处理，则会对工程质量造成巨大影响。 开挖换填施工技术通常应用在软土层基础厚度较小的道路工程， 进而全面改善软土路基施工情况。

1 开挖换填技术概论

1.1 开挖换填技术内涵

开挖换填技术主要指的是将道路路基内的软土材料进行全面清除， 随后使用稳定性较高的土壤或者沙石进行结构压实和夯实处理。 道路工程施工进行开挖换填时，基础深度应控制在2 m 内。同时为了保证软土路基道路结构的基础稳定性，需要使用分层填装、 分层压实以及检测技术开展道路施工， 最终有效转变道路工程地基承载力特点、抗形变能力以及稳定能力，避免无法压实而引起沉降。 道路工程建设过程中，软土地基的浅层处理技术手段与深层处理技术手段完全不同。 地基浅层处理范围的地质结构深度不大于5 m，否则需要使用深层处理技术。 浅层处理模式与深层处理模式相比较， 无论是技术操作还是设备应用都简单便捷，成为道路路基施工的主要技术手段。

1.2 片石换填技术内涵

片石换填技术在道路工程软土地基中已经成熟，可以在消耗少量建筑材料的情况下进行大范围的地基处理。并且该技术使用过程中能够保证道路使用质量，完成高效、便捷的浅层软土地基处理。使用片石换填技术处理软基能够最大程度降低浅层道路区域的沉降，增强地基实际承载能力，由于片石换填技术基础透水性能较大，能够在软土地基结构层中进行良好的排水，并且作为道路地基基础空隙水压连接通道，进一步加固道路垫层以下的软土层，片石换填中所使用的片石可以在工程环境下就地取材,经济便捷。

2 道路工程软基施工问题

2.1 计算技术处理不当

根据现阶段我国道路软基处理现状进行分析，一般情况下，道路工程需要在基础理论公式条件下构建力学工程，并且在道路结构软基参数计算过程中，该技术在应用环节上，信息数据分析系统以及参数计算相对比较便捷，有利于道路工程更加直观且清晰地获得参数计算结果，然而现阶段我国大多数参数缺失问题会严重影响道路软基处理效果和质量水平。 在普通的道路软基处理中效果较为可观,但是在地基地形复杂区域,需要借助计算机技术在数值分析法中应用, 便于确定土体边界条件,综合考量导致地基变形、沉降条件,获取精准可靠的计算结果。

2.2 勘探技术片面

在道路工程软基处理之前，施工人员需对地质条件和土壤性能进行详细勘探， 选择科学合理的勘探技术手段， 随后通过地质探查获得相关建筑信息和数据， 进而为后续道路软基处理方案提供可靠的理论根据， 加上现阶段不同建筑工程的自然环境和地质条件之间存在明显差异， 所以仅依靠传统的地质勘探技术局限性较大， 不能更好地满足道路工程方案设计以及施工要求。 通常情况下，则需要通过静态力量触碰试验技术、十字板剪切等试验技术模式获得更加精准和全面的数据。

3 道路工程软基施工应用策略

3.1 软土处理

道路工程实施过程中，软基处理方案主要以结构安全、工程稳定、经济水平以及建设合理性等作为基础原则，同时还应遵守道路工程处理原则，结合防治基础建设思路， 将动态化的方案设计贯穿整个道路软基施工各个环节， 及时调整和优化软基施工处理方案，确保路基管理水平。

3.1.1 软基工程施工方案

软基处理实施过程中，需要详细参考施工标准及道路工程路基方案设计文件。 软基沉降处理之后还需要按照标准需求进行参数控制。

3.1.2 工程稳定参数计算

在道路工程软基处理方面上，稳定计算则需要使用科学、合理的应力计算方式，并且根据道路工程建设现状，充分考虑工程稳定系数的最大范围。

3.2 换填片石施工技术

3.2.1 施工原则

使用石材换填技术时，需要使用单向中轴饱和强度以及抗压强度大于30 MPa 的片石材料，所以针对此种工程实施方案，膨胀性岩石、易溶性岩石和盐化岩石无法使用，需要优先选择花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩。 道路工程实施过程中，由于换填片石材料自身普遍具备基础压实性能较高、透水性能较强以及建筑内部结构维度较大等特点， 软基采用换填片石颗粒直径不能大于30 cm，同时，道路工程项目处理大面积软基地区时，首先应该针对部分路线进行试验段操作，以明确软基采用换填片石回填结构厚度、碾压操作技术以及后续维护标准等。 由于软基边缘一般使用片石料铺筑，传统技术处理模式无法确保道路压实程度，一定程度上还需对路基边部进行码砌。

3.2.2 软基采用换填片石试验

软基采用换填片石试验主要指的是施工环境和场地相同条件下， 针对所使用填充原材料进行现场填筑和压实， 所以在试验阶段需要使用大规模压实设备以及施工仪器， 为此技术人员需要通过试验压实操作环节进一步明确软基采用换填片石试验能够达到方案设计需求， 为大面软基换填片石施工提供依据。

3.2.3 施工工序

施工前，对原地面进行场地清理，排除原地面积水，有地下水浸出地段要设置片石盲沟，把地下水排到路基范围以外的永久性排水系统中， 完成填前碾压工作。 地面横坡大于1∶5 时，对原地面进行挖台阶处理，台阶宽度不小于2 m，台阶坡面内倾4%， 并用小型夯实机具压实, 由最低层台阶填起,然后逐台向上填筑。做好原地面临时排水，根据工地现场情况及设计要求开挖纵横排水沟， 形成排水系统，将水引入附近河渠、低洼处，排水不得影响当地生产、生活，应保持施工场地干燥，保证工程正常施工。

3.2.4 控制要点

（1）摊铺。 软基换填处理施工方法采用挖掘机挖除设计换填厚度的软土或淤泥，片石摆平放稳，分层填筑。 每层压实厚度不超过设计及规范要求。施工所需的片石取自于路基开挖的石方， 用汽车运至现场。

换填片石施工按水平分层，先低后高、分层填筑、分层压实，填筑层厚一般控制在40~50 cm。 填筑前要划灰格、插杆挂线，控制好摊铺厚度，做好记录。 石料抗压强度相差较大时,应进行分层或分段换填，如不能分层或分段换填，应将强度较大的石料铺于填筑层的下面， 且石块不得过分集中或重叠，上面再铺软质石料，要求表面平整、石块稳固，不得有空洞和石块松动现象。

（2）压实。 碾压设备采用低频高幅垂直式振动压路机，设备基础震动力量应在50 t 以上，为了保证软基道路施工质量， 应根据试验区域获得的标准参数进行结构压实， 首先用20 t 的振动设备静态压实2 遍，再启动振动压实3 遍，再用50 t 振动压路机碾压3 遍，碾压时按“先轻后重、先静后振、先低后高、先慢后快、轮迹重叠”的压实原则进行碾压，碾压过程中做到无漏压、无死角，确保碾压均匀一致，碾压不到位的边角处，采用小型夯压机械按设计及规范要求夯压密实。 采用硬质石料填筑的路堤要进行边坡码砌， 边坡码砌的石料强度及几何尺寸必须符合设计及规范要求， 并且采用不易风化的石料，石料形状均匀规则、大面平整，最小尺寸不小于30 cm,边坡码砌必须与路基填筑同步进行。

3.2.5 验收标准

（1）道路路基高度检测。 在道路试验区域进行高度检测时，需按照检测标准，使用水平设备测量出原始地面及平整之后的标准高度，通过计算，最终得出相关结论。

（2）数据实验收集过程中，需由质量检测部门、施工技术部门以及信息测量部门在道路现场监督，并且详细记录数据。

3.2.6 注意事项

路基处理完毕， 回填施工出现弹软现象时，需分析原因，检查处理深度,如处理深度不够应作挖除处理，并加深处理深度，然后重新分层回填新材料再碾压合格。 路基回填施工完毕后，压实度达不到要求，其原因是碾压遍数不够，须及时增加碾压遍数。

4 结语

软土路基是一种常见路基模式，使用开挖换填法优化道路路基，能够有效完善道路路基，进一步强化路基基础承载力和结构稳定性。 软土地基的承载力和稳定性不足，如果未经处理直接建造道路工程，可能在后期使用中出现沉降、裂缝等病害,影响路面行车安全。