高速公路路基土石方填筑施工技术研究

张率兵

（中铁十五局集团第五工程有限公司，天津 300131）

1 工程概况

以某高速公路为例，总长为227.715 km。第16 合同段桩号为K864+300～K869+800，总长约5.5 km。本工程的公路等级为双向四车道高速公路，设计速度分为两部分，其中某段的设计速度为100 km/h，其他段则为80 km/h，该工程的路基宽度为26 m，其中包括行车道、中央分隔带、硬路肩、土路肩和路缘带等部分。具体来说，行车道宽度为2×2×3.75 m，中央分隔带宽度为2.0 m，硬路肩宽度为2×3.0 m，土路肩宽度为2×0.75 m，路缘带宽度为2×0.75 m。这一标段的路基工程涉及了大量土石方工程，土方开挖总量达到了1.16 万m3，借土填方总量高达87.044 万m3。此外，台背回填的数量为4.490 万m3，碎石垫层的用量为2.394 万m3。

2 高速公路路基土石方填筑施工技术分析

2.1 土石方填筑材料与质量要求

2.1.1 天然土石方

根据该合同段的具体情况，在土石方填筑工程中应先选择天然土石方，这类土石方应具备一定的物理和力学性质，以满足路基的承载要求。在选择上应考虑其密度、含水量、颗粒分布等因素，以确保填筑后的路基稳定性和各项指标达标。同时，还应根据相关标准和规范确保天然土石方的质量达到要求。

2.1.2 掺和土石方

为了提高土石方的性能，可以采用掺和土石方。掺和土石方通常包括添加掺和材料，如石灰、水泥、矿渣等，以改善土石方的工程特性，这些掺和材料的添加应精确控制，以确保土石方的强度和稳定性得到提高。同时，必须符合相关标准和规范，确保添加掺和材料的比例准确、混合均匀。

2.1.3 环保因素

土石方填筑材料的选取还应综合考虑环保因素，特别是在大规模土方开挖和填方工程中，需要注意土石方的来源和处理，以减少环境影响。可以通过合理的资源利用和土方的再生利用降低环境负担。

通过土石方填筑材料的合理选择和质量控制，可以保证填筑后的路基具备良好的承载能力和稳定性，以满足高速公路的使用要求。同时，环保和可持续性的考虑也将有助于减少工程对环境的不良影响，推动高速公路建设朝着更加可持续的方向发展。

2.2 施工前的准备工作

1）在该高速公路第16 合同段施工前，应先进行场地清理。必须清除现场的植被、树木等杂物；清理场地表面，确保施工车辆和设备能够自由进出，并有足够的操作空间。因此，场地清理的质量和彻底程度对施工的顺利进行至关重要。

2）土石方填筑工程需要精确桩号范围，以确保土方开挖和填方工作的精确定位。准确的桩号测量将确保路基的设计尺寸和位置的准确性，以满足工程要求。同时，还需要进行地质勘察和土壤测试，以了解施工区域的地质特点和土壤性质，从而指导土方开挖和填方工作。

3）施工前的准备还包括施工设备和材料的准备。相关人员需要确定所需施工设备，如挖掘机、推土机、运输车辆等，并确保其在施工前处于良好的工作状态。同时，需要采购和储备土石方填筑材料，确保施工过程中材料供应充足。

4）制订施工进度计划，详细规划土方开挖、填方、压实等工作的时间安排。施工进度计划应充分考虑工程的复杂性和施工周期，确保施工按时完成。因此，合理的进度计划有助于提高施工效率，减少工程延误[1]。

5）施工前的准备还需要考虑安全和环保因素。管理人员应制订安全计划，确保施工过程中的人员和设备安全。同时，还应采取环保措施，减少施工对周围环境的不良影响，包括污水处理、土壤保护和垃圾处理等方面的工作。

2.3 填筑工程施工技术

在该高速公路第16 合同段的施工中，填筑工程的实施至关重要，其决定了路基的质量和稳定性。

2.3.1 土方开挖

土方开挖是填筑工程的起始阶段。在该合同段的工程中，土方开挖的总量达到了1.16 万m3。为了确保土方开挖的顺利进行，需要选择适当的挖掘机械，并进行精确的测量和定位。在土方开挖中，挖掘机是常用设备，可以高效地开挖和清理土方。同时，在土方开挖前，需要进行精确的测量和定位，以确保开挖深度和位置准确无误。在此过程中，桩号和坡度的测量对于控制土方开挖的精度至关重要，具体开挖数据见表1。

表1 土方开挖的相关数据表

2.3.2 土石方运输

在土方开挖完成后，需要进行土石方运输作业。在某高速公路第16 合同段，借土填方的总量高达87.044 万m3，因此，需要使用大型运输车辆，如自卸车、卡车和挖掘机装载车，将土石方从挖掘现场运送到填方现场。同时，在施工前，需要规划运输路线，确保运输过程中的顺畅性和安全性。在此过程中，还应考虑地质条件和交通控制，以减少可能出现的问题。具体数据见表2。

表2 土石方运输的相关数据表

2.3.3 填方工作

填方工作是将土石方填充到路基位置的过程。在填方工程中，土石方应均匀分布，避免出现堆积或空洞，这就要求填方的层次和坡度应符合设计要求，以保证填方的均匀性。同时，为了提高填方的密实度，通常需要采用振动压路机或压实机械，将土石方进行压实。应注意的是，不同类型的土石方要求不同的压实度，因此，需要根据设计要求和土石方类型选择合适的压实设备。具体数据见表3。

表3 填方工作的相关数据表

通过表3 可以看出，填方工程的施工技术涉及多个方面，包括土方开挖、土石方运输和填方工作。每个阶段都需要精确地进行设备选择和施工控制，以确保施工的顺利进行和项目质量达标。

2.4 质量控制与检测技术

2.4.1 质量控制

质量控制是确保土石方填筑工程达到设计要求的基础。在某高速公路第16 合同段的工程中，需要建立一套完善的质量控制体系，包括施工方案、施工程序和质量标准。在具体施工中，应根据工程的实际情况进行调整，以确保工程的质量达标。

1）土方开挖的质量控制。在土方开挖过程中，应根据设计要求和测量数据对挖掘机械的操作进行监控，以确保挖掘的深度和位置准确无误。同时，应定期检查和维护挖掘机械，以确保其工作状态良好。

2）土石方运输的质量控制。在土石方运输阶段，需要对运输设备的装载和卸载过程进行监控，确保土石方的装载均匀，避免过载和倾倒。此外，在运输过程中还需要遵循安全规定，确保运输车辆的安全。

3）填方工程的质量控制。填方工程要求土石方的均匀分布和良好的压实，因此，施工人员应根据设计要求，控制填方的层次和坡度，并在压实过程中，结合土石方类型和所选的压实设备进行质量控制，以确保达到设计要求的压实度。

2.4.2 检测技术

检测技术可以用于验证土石方填筑工程的质量，以确保工程达到设计要求。在某高速公路第16 合同段的工程中，应采用以下两种检测技术。

1）在现场检测方面，土石方的密实度直接影响路基的承载能力和稳定性。通过现场密实度检测，施工人员能及时发现并纠正密实度不足或过度的问题，以确保路基的质量。其中，平整度检测用于检查填方后路基表面的平整度，以确保路面的平顺度满足设计要求，提高行车的舒适性和安全性。

2） 实验室检测通常包括土石方样品的采集和室内试验。通过采集样品，可以进行各种试验，如含水量的检测，可以确定土石方中的水分含量； 颗粒分布检测则用于了解土石方的颗粒分布情况； 抗压强度测试则用于评估土石方的强度特性。因此，实验室检测提供了更加精确和全面的数据，有助于全面了解土石方的物理和力学性质，以确保其质量符合设计标准[2]。

2.5 环境保护与可持续性

1）在生态系统保护与恢复方面，全面的生态评估是关键一步。通过生态评估，可以明确施工区域内的生态敏感地带和珍稀物种分布，有助于规划施工工序，以减少对生态系统的损害。此外，野生动植物迁移计划的实施可以有效保护野生动植物免受施工干扰，确保它们的生存安全，可以将其在合适的地方重新引入。同时，采用植被恢复措施，可以减轻施工对土地覆盖和生态多样性的不利影响。

2）在土石方施工管理方面，挖土与填方的平衡至关重要。台背回填的规划和执行应避免对地下水和周边土地产生不利影响，同时确保台背回填材料的来源是可持续的，不会引发生态问题。其中，碎石垫层的选择应考虑其可持续性，可以采用可再生或可回收的碎石材料，以减少自然资源的消耗，并确保采石场的开发符合环保法规，防止土地的退化和水污染。

3）在施工设备与技术方面，采用低噪声设备可以减少施工噪声对附近社区居民的干扰，特别是在夜间或周末。在此过程中，振动控制技术的应用能够确保振动水平在可接受范围内，避免对周边建筑物和地下设施的不利影响。此外，可以选择清洁能源，如天然气或电动设备，有助于减少施工期间的空气污染，维持空气质量。

3 结语

综合而言，对高速公路路基土石方填筑施工技术的研究，不仅要关注工程技术的发展，还应注重环境保护与可持续性发展。通过综合应用上述措施，能够实现高速公路建设与环境保护的和谐共存。在未来的道路建设项目中，相关人员应更好地平衡交通发展与环境保护之间的关系，以实现预期发展目标。