高地下水位条件下路基填筑施工质量控制探析

田 雷，张文进

（中国水利水电第七工程局有限公司，成都 610213）

东欧最大的地铁基建项目位于Sava 河域冲积平原，海拔较低，其地铁场平施工区域范围内地下水极为丰富；地表为可耕地，表层腐殖土较厚。高地下水位条件下地铁场平基础施工过程中，常遇到的问题是软土地基，必须按照设计要求严格处理，如果选用地基处理措施不当或未达到预期效果，一般情况下就会造成路基不稳定的情况，出现不均匀下沉，更有可能出现失稳、滑塌，横向坡度因为不均匀下沉最终导致路面产生积水；当路面构筑物与路堤的搭接位置因为不均匀下沉造成路面错位，从而产生纵缝，最终可能会引发路面坍塌事故。

高地下水位软土区域的路基施工中应先对软土地基进行处理，这是因为其含水量较高，导致压路机无法进场作业；在路基填筑前应先进行质量控制指标设定；针对其塘渣、宕渣等路基材料的粒径大小、强度高低、级配级别、层厚情况、压实度情况、弯沉指标及相关作业机械等方面，研究其控制工艺与指标，从而选用最适宜高地下水位区域路基的填筑设计与施工技术。

1 影响场平路基施工质量的因素

在场平基础设施建造过程中，路基出现滑坡、横纵向裂缝以及不均匀沉降的问题会对基础整体质量产生巨大影响。如果在基础施工中这些问题没有引起重视，那将对场平基础设施自身质量造成极大影响，进而引发一系列道路交通安全事故等。因此，为确保路基施工质量，应严格遵守路基施工规范，并制定合理有序的施工措施，尽可能降低道路病害的发生。

在高地下水位地区场平建设的过程中，频繁出现的问题依然是不均匀沉降、横纵向裂缝及冻胀。路基出现纵向裂缝的情况有基地本身存在软弱层或者位于旧河道位置，进行土料填筑前，没有严格按照行业相关规范，地表清理不达标；进行路基压实时没有按照严格的施工工艺进行碾压作业，从而导致路基的压实工作不均匀；如果采用渗水性与水稳性差异偏高的土石混合料，出现纵向裂缝的可能性会增加。路基出现横向裂缝的情况有路基填筑所选用的土石材料质量欠佳，或者选用石料的液限与塑性指数不能满足要求；在填筑层分层作业进行相互搭接时，其搭接距离在2 m 以内；路基顶下层的平整度填筑层厚度存在一定的悬殊，而且最小压实厚度小于8 cm，不满足要求[1]。

1.1 施工材料对路基质量的影响

针对高地下水位的特殊性地域，场平基础填筑材料底层采用碎石，上部采用土料；为确保场平路基质量，应采用合格的施工材料，进一步保证材料的稳定性和强度，这就需要对原材料的选用和采购渠道进行严格把控，对碎石和土料性能指标有严格要求，填料碎石性能指标检测结果见表1。

表1 填料碎石性能指标检测结果

施工前，现场应对填筑材料进行筛分、击实与强度试验。按照相关标准规定，该项目选用填料粒径情况如下：37.5 mm 以上的粒径占比73.4%（大于70%），60 mm 以上的粒径占比51.2%（大于50%）。材料来源大多采用施工现场周围石料场的玄武岩石块，而细颗粒与黏颗粒占比很低，孔隙率偏高，其堆积密度为2.79 g/cm3，耐压强度可达到141 MPa，是非常坚硬的路基填筑材料。曲率系数达到1.2，破碎率25%，符合路基填筑材料的要求[2]。

对高地下水位区域的基底土质质量进行检查，通过分析进一步确定其物理性质，然后编制适合的施工技术方案。土质问题贯穿整个工程施工工艺，在选用路基材料上，小粒径可选用普通材料，大粒径应选用高标准的填充材料，这取决于路基的弹性模量，小粒径弹性模量高，相对填筑质量就好。天然石料的物理性质及其机械性质、最佳含水量允许的厚度最大值在确定之前，应先进行测试、分析。对于液限指数超过50、塑性指数超过26 的填料，应严格按照要求不予使用，并针对不同类别的填料进行分层填筑，处于同一填筑层的填料不能交叉混合。填筑作业以后产生的网状裂缝，应采用合格的填料或加入石灰和水泥来进行改性处理。

1.2 填筑施工规范对路基质量的影响

针对高地下水位区域进行路基基底作业后不仅要进行临排，还要进一步进行路基晾晒工作，最后采用大于20 t 压路器械进行压实作业。JTG D30—2015《公路路基设计规范》中针对表层地基进行碾压作业的相关规范：路基应分层碾压密实，对于一般土质的地段，一级、二级公路以及高速公路其基底的压实度大于等于90%。如果土石混合料的水稳定性差异较明显，应严格按照规范进行分层压实或分段填筑，不允许出现在垂直方向进行单独填筑的情况；当出现软弱层时，应选用厚路基进行预压处理，避免发生不均匀沉降的现象。当路基发生横向断裂时，应及时有效控制地表水，否则会进一步破坏路面结构，从而对路基结构的稳定性和持久性产生巨大的影响。

路基填筑施工的质量控制以强化施工过程中出现的路基沉降差和控制施工参数为目的，从而确保沉降差在合理的设计范围以内，路基填料各项施工参数在规范允许的范围以内（见表2）。路基最优施工工艺要求压路机进行7 遍碾压，遵循先进行2 遍静压、然后进行1 遍弱振、最后进行4 遍强振的碾压原则，如此可有效弱化轮痕，而路基的沉降量应严格控制在3 mm，为施工作业提供指导数据。碾压作业施工后选用贝克曼梁法对场平路基顶面进行弯沉度检验，填石路基顶面弯沉量为119.8（0.01 mm），在路基顶面验收弯沉值合理范围内，填石路基质量合格。

表2 路基填料参数表

控制路基沉降差宜选用灌水法进行实验，实验过程详细如下：测试点依据在路基横断面上随即选取的原则，从桩号依次排布，每间隔20 m，选择一个测试点，共选取12 个，逐个打入钢板桩，再经过7 次碾压，依次对12 个测试点的高程进行数据记录，然后进行测试点沉降差计算。对于压实度是否符合要求的判定原则分为2 种：一是经过7 次碾压作业后，路基的平均沉降差值在3 mm 以内；二是在7 次碾压作业过程中，每相邻两次碾压沉降差值的平均值在3 mm 以内。

控制填石路基质量的方法还包含：前期勘探施工现场的岩石性质并进行分析，从而减少石料自采的大块率，减少施工和运输上的成本；在碾压作业过程中应严格按照行业标准，对压缩孔隙率进行检测，孔隙率与压实沉降以及其他施工参数进行相互比对，来反推出各种施工参数指标，从而降低后期的检测工作[3]。

1.3 施工过程中质量监控对路基质量的影响

路基填筑施工技术主要体现在基底处理、填筑、摊铺整平、碾压及修整等施工过程中，各施工环节除按照规范标准进行作业外，在施工过程中的质量监控对路基质量的影响更大，详细施工工艺流程图如图1 所示，应在每一施工环节进行严格的质量监控。

图1 路基填筑施工工艺流程图

参照规范要求，该场平路基在填筑前，首先清理地基表面，作业厚度宜在20~30 cm 之间，如果有耕植土和腐殖土的路段，就需要进一步加深清理厚度。当场平基础填筑区域遇到沟塘的情况，应及时进行现场勘探，快速准确定位路基沟塘、脆性层、暗池情况及褪色层的情况，进行采取处理措施，将沟塘内残留泥沙完全清除干净，并严格按照施工规范要求，选用较好的水稳性材料进行分层回填处理。

压实填土地基施工过程中地下水将渗入填土中，随着回填的进行，地下水位将抬升致使大部分填土地基含水量大幅度提高。上述情况将使填土含水率高于其压实过程中填料的最优含水率，增加压实难度，影响施工质量[4]。同时在施工过程中严密注意天气情况，下雨前用彩条布等对施工填土进行防水覆盖，设置临时性地表排水沟及时将雨天形成的地表流水排出场外，避免或减轻地表水对压实填土地基施工的不利影响。

填筑密实度检测是保证基础质量最重要的指标，就现阶段来说，压实质量检验可分为2 种，第一种是密实度的检验，主要包含以下4 种：①压实度；②相对密度；③压实系数；④孔隙率，这几种指标值均可以将填料的压实程度进行准确呈现，是目前使用最普遍的检验方法，所涉及的检验方法有3 种：①环刀法；②灌砂法；③核子密度仪。以上这些物理性能参数只能够从侧面反映出填料一定程度的力学性能。因此，要全面掌握其性能参数，不仅要进行压实系数的检验，还需要对压实土体的力学性能参数进行检验。

根据现场试验对环刀法、灌砂法（图2）及核子密度仪这3 种压实质量对比试验的相关关系和精度分析的结果来说，此项目填筑使用的填料与改良填料的压实系数检验方法为对没有改良的填料选用环刀法或灌砂法进行压实系数检验，对改良填料选用灌砂法进行压实系数检验。在施工作业进程中多选用核子密度仪进行质量控制检验，并先与环刀法和灌砂法比较分析，然后做出相应校核，采用不同检验方法对填料改良前后的压实系数相关关系如图3 所示，改良前后对比非常明显，填料改良后效果显著提高。针对压实度的检验标准为要在每一层都进行压实度检验，每间隔50 m 抽检测试点大于等于6 个。抽检测试点还应该考虑路基中间的2 个点，距离路边坡0.5~1.0 m 各抽检2 个测试点，进行环刀法检验时，抽检取样的位置应在压实层面下面2/3 处[5]。一工班所完成的路段压实层作业是压实度的检验评判单元标准，若发生不合格的情况时应采取及时补压措施，避免耽搁时间过长从而引起含水量变化过大。

图2 环刀法与灌砂法检测路基压实度

图3 填料改良前后压实系数相关关系

2 结束语

高地下水位特殊条件下基础填筑在整个场平项目施工中具有非常关键的作用，是地铁场平工程施工的重要基石。本文通过对高地下水位条件下路基填筑施工质量分析可知在施工过程中工作人员必须加强对地基施工的重视程度；通过进行前期的准备工作、选用符合要求的填筑材料、严格限制填土厚度、提高填筑材料的质量等提高整个场平的品质。另外还要应用当下前沿的填筑质量检测方法进一步保证地基的质量，增强场平工程的稳定性，保障地铁场平在运营阶段的安全性和耐久性。