施工過程中高填方路堤病害預防淺析

陳思強

（南平京臺高速公路有限責任公司 福建 南平 353000）

施工過程中高填方路堤病害預防淺析

陳思強

（南平京臺高速公路有限責任公司 福建 南平 353000）

以高速公路某段高填方路堤為實例，分析高填方路堤病害在施工過程中產(chǎn)生的原因，提出施工過程中的預防措施，以減少高填方路堤的工后沉降與災害的產(chǎn)生，延長公路的使用壽命，提高公路運營的經(jīng)濟性及安全性。

高填方路堤；病害形式；原因分析；預防措施

1　前言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，國家路網(wǎng)的進一步整治與完善，在我國南方許多地區(qū)，受到地形的制約，施工中常會遇到高填方路堤。近幾年，筆者經(jīng)歷了公路建設(shè)的施工、監(jiān)理與管理等的工作，對高填方路堤存在的沉降、開裂等問題，從施工角度進行分析病害產(chǎn)生的機理，總結(jié)預防措施，以改進施工工藝，保證施工質(zhì)量，提高高填方路堤的道路行車質(zhì)量。

2　高填方路堤定義及病害

高填方路堤是指水田或常年積水地帶，用細粒土填筑的路基高度在6m以上，其它地帶填土或填石高度在20m以上的路基。由于公路是線性工程，高填方路堤所處環(huán)境的地質(zhì)情況錯綜復雜，填土的密實與自然的固結(jié)都需要時間，且常年受車輛荷載重復作用，因此在施工過程和工程完工后的車輛營運階段發(fā)生的病害較多，而且較難處治。經(jīng)調(diào)查分析，常見形式病害主要有以下三種：

（1）路基整體下沉或局部沉降（例如橋頭跳車）；

（2）路基不均勻沉降引起的縱橫向開裂；

（3）路基滑動或邊坡坍陷。

以上每種形式都不同程度地影響著道路的正常使用，其危害極大。

3　高填方路堤病害產(chǎn)生的主要原因

高填方路堤沉降主要有工程地質(zhì)與地形、水文與氣候、設(shè)計和施工等各方面的原因。本文主要討論在施工過程中可能產(chǎn)生病害的原因，主要有以下幾個方面：

（1）在路基施工開工前未做好臨時排水設(shè)施與永久性排水系統(tǒng)的有機結(jié)合，導致路基排水系統(tǒng)不暢，長期積水浸泡路基，致使路基基底承載力降低，導致沉降發(fā)生。

（2）項目的整體施工組織安排不當，比如先施工一般路堤，后施工高填方路堤，導致高填方路堤成為項目的控制性工程，最后的結(jié)果就是受工期限制，在高填方路堤施工完成后就立即開始鋪筑路面，路基沒有足夠的時間固結(jié)與沉降，從而使路面使用不久就發(fā)生開裂等現(xiàn)象；或是未按要求在全斷面范圍均勻分層填筑，而是先填半幅，后填另一半幅而發(fā)生不均勻沉降。

（3）在清表施工過程中原地面處理不徹底，如未清除草根、樹根、淤泥等不良土壤，基底部分洞穴未按要求進行換填、回填，地基壓實度不足等因素，在靜、動荷載的共同作用下，使路基產(chǎn)生滑移或沉降變形。

（4）填土路基土方內(nèi)混入種植土、腐殖土或沼澤土等劣質(zhì)土，或土中含有未經(jīng)打碎的大塊土等；填石路堤石料規(guī)格不一、性質(zhì)不勻或就地爆破堆積，亂石中空隙很大。

（5）壓實不足。高填方路堤在分層填筑時，沒有經(jīng)過試驗段施工來論證壓實機具效能、壓實遍數(shù)等參數(shù)，或是沒有按照相關(guān)規(guī)范或設(shè)計要求的分層厚度進行鋪筑，隨意加厚鋪筑厚度；壓實機具未按規(guī)定的碾壓遍數(shù)壓實，導致壓實度達不到規(guī)范和設(shè)計規(guī)定的要求，當填筑到路基設(shè)計高程時，在重復荷載與填料自重作用下必然會產(chǎn)生累計沉降變形。

（6）在填挖交界處沒有按要求開挖臺階，導致交界處發(fā)生不均勻沉降?；蛞驗樵孛媾c填料結(jié)構(gòu)不同，兩者密度、承載能力不同，如填挖交接處軟土、腐殖土等未清除干凈或填筑方式錯誤及壓實不足，就會出現(xiàn)填挖交界處沉降病害。

（7）在擋墻、橋臺或者涵洞等構(gòu)造物臺背回填土下沉，其主要原因是臺背回填由于大型機械作業(yè)不便，小型機具壓實不足或填層超厚，易造成壓實度不足而沉降。

4　高填方路堤病害在施工過程中的預防措施

從各種數(shù)據(jù)分析來看，高填方路堤產(chǎn)生沉降的因素主要來自于設(shè)計和施工兩方面。因此，在設(shè)計時只要設(shè)計人員認真進行勘察設(shè)計，詳細調(diào)查擬建公路沿線地形、地貌、水文地質(zhì)等情況，采取有針對性的工程設(shè)計方案；施工中嚴格按照施工規(guī)范和設(shè)計要求，合理組織施工，對于防止高填方路堤沉降，必將起到積極作用。

結(jié)合高速公路某合同段的工程實例（路基填土最大高度為42m），在施工過程中對于高填方路堤沉降的預防措施，主要采取以下幾個方面：

4.1做好技術(shù)交底和施工組織設(shè)計是保證工程質(zhì)量的前提

要求施工單位的工程技術(shù)人員開工前要認真審閱設(shè)計文件，了解設(shè)計意圖，做好技術(shù)交底工作。高度重視高填方路堤的施工組織設(shè)計，合理安排各施工段的先后順序，明確構(gòu)造物和路基的銜接關(guān)系，高填方路堤宜優(yōu)先安排施工，給高填方路堤留有足夠的時間施工和沉降。

4.2處理好路基排水及原地面是保證路基穩(wěn)定的基礎(chǔ)

填筑路基前抓好路基臨時排水工作，使臨時排水系統(tǒng)與永久性排水系統(tǒng)有機結(jié)合。施工過程中通過路基兩側(cè)縱、橫向排水系統(tǒng)及時疏散路基范圍的積水，避免路基受水浸泡。填筑前徹底清除地表植被、樹根、垃圾和種植土，加強對基底的壓實或?qū)Φ鼗M行強夯處理，對地基位于斜坡和谷底地段，采用自下而上開挖臺階處理，臺階尺寸高度以4m控制（分層強夯強夯高度），寬度在10～15m之間，臺階向內(nèi)側(cè)傾斜4%，在基底根據(jù)實際地形設(shè)置碎石盲溝，并在原地面開挖臺階后的部位視坡面情況酌情設(shè)置碎石滲溝，地表強夯后回填100cm碎石，并與排水溝連通。

4.3認真選取路基填料，嚴格控制路堤填筑工藝

要求路堤底部25m高度范圍須采用水穩(wěn)定性好、強度高的強～中風化巖石填筑，路基填料應均勻、密實，采用指定的料場且經(jīng)過現(xiàn)場試驗確認后方能填筑，填料最小強度（CBR）和最大粒徑應滿足設(shè)計和規(guī)范的要求。填筑前通過試驗段獲得不同填料的最佳機械組合方式、虛鋪厚度、碾壓遍數(shù)和填料的施工最佳含水量范圍。經(jīng)試驗確定振動壓路機的自重噸位應大于20T，速度為3km/h～6km/h，碾壓遍數(shù)不少于8遍，碾壓時遵循先輕后重、先靜后振、先低后高、先慢后快、輪跡重疊的原則，路基每層的壓實度經(jīng)檢驗滿足設(shè)計要求后方可進行下一層施工。

4.4采取強夯擊實對高填方路堤進行加固

考慮到高填方路堤的沉降和穩(wěn)定問題，采取強夯措施對路堤填土進行充分處理，保證路基施工質(zhì)量和穩(wěn)定。

（1）對基底的強夯處理。對存在軟弱土地基的路段，挖除軟弱土，換填開山石渣，并對路基基底進行基底強夯處理，采用主夯、副夯、全幅滿夯的次序進行，主夯點、副夯點均按正方形布置（每四個主夯點正中夾一副夯點），點距為4m。第一、二遍單點采用1500kN·m夯擊能，每遍每點夯擊5次。第二遍點夯之后用推土機整平場地，第三遍全幅滿夯采用1000kN·m夯擊能。強夯處理完畢，最后兩擊平均夯沉量應不大于5cm，否則應增加夯擊遍數(shù)。

圖1　

（2）試夯。強夯施工前應進行試夯，以確定合理的施工參數(shù)和工藝。

（3）每4m進行分層強夯。本段為控制路基自身沉降和穩(wěn)定，除基底進行強夯外，還對路堤堤身進行4m一層強夯處理。分層強夯單點夯擊能1000kN·m，錘徑為2m，全幅滿夯，搭接部分寬度為1m，即夯點間距為1m。分層強夯遍數(shù)2遍，強夯處理完畢，最后兩擊平均夯沉量應不大于5cm，否則應增加夯擊遍數(shù)。為了使強夯路段沿路線縱向方向順利過渡，強夯范圍至填方設(shè)計高度小于等于8m的路堤段截止。

4.5使用土工格柵對高填方路堤進行補強

每4m鋪一層土工格柵，強夯完成后，采用40t以上級振動壓路機進行碾壓整平處理，并鋪設(shè)雙向鋼塑格柵。在橫斷面橫向上鋪設(shè)時不得搭接綁扎接長，而相鄰幅之間的土工格柵搭接寬度為15cm；土工格柵兩端應回折2.0m錨固。鋪設(shè)土工格柵的土層表面應平整，嚴禁有碎、塊石等堅硬凸出物；土工格柵上、下側(cè)填料的最大粒徑不得大于規(guī)范規(guī)定的路床、路堤范圍的粒徑要求，在距格柵層8cm內(nèi)的填料粒徑不得大于6cm。格柵應鋪設(shè)平整，不得有褶皺。利用土工格柵的高強度韌性，使之與土基組合成一個整體，可增強土體的抗剪能力，防止產(chǎn)生過大永久變形和疲勞破壞。

4.6抓好臺背部位的施工質(zhì)量控制

涵洞兩側(cè)、擋墻后背，這些地方地形條件特殊，填方施工難度大。施工時采用小型夯實機具，填筑的分層厚度應控制在15cm左右，同時加大抽檢頻率保證壓實。

4.7做好路堤邊坡坡面的防護

路堤坡面采用拱形骨架內(nèi)噴播植草防護。

4.8設(shè)置位移沉降監(jiān)測點

加強施工過程中的穩(wěn)定觀測，按施工圖紙要求布設(shè)位移、沉降觀測點，定期進行觀測，并做好記錄。用來指導高填方路堤的施工，控制填筑速率，預測工后沉降趨勢，確定路面施工時間和長期穩(wěn)定性觀測。

在此段高填方路堤填筑完成后，歷經(jīng)兩個雨季，經(jīng)觀測，路基累計總沉降量控制在設(shè)計要求以內(nèi)，且路基總體已處于穩(wěn)定狀態(tài)，符合下道施工工序路面施工的要求，所采取的高填方路基沉降預防措施合理有效。

5　結(jié)束語

通過高速公路某段高填方路堤施工為實例，結(jié)合近年來的工作經(jīng)驗，對高填方路堤產(chǎn)生常見病害的幾種形式進行淺析，總結(jié)出了其產(chǎn)生的原因及預防處理措施。因此，如何控制高填方路堤的施工質(zhì)量，減少病害的發(fā)生就是高填方路堤病害防治的主要方向，從原路基地表、排水的處理，路基填料的選擇，每層攤鋪厚度及壓實度的控制，路堤邊坡防護等各道工序的嚴格控制，以及強夯工藝和土工格柵的合理應用，填筑過程中及填筑完成后進行沉降觀測等措施，以減少高填方路堤的工后沉降與災害的產(chǎn)生，提高公路運營的經(jīng)濟性及安全性。

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2015-4-10