高填方路堤施工技術(shù)研究

張?jiān)聫?qiáng)

(中交建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 定州 050000)

高速公路建設(shè)具有規(guī)模大、造價(jià)高，所處的地形條件復(fù)雜，地理環(huán)境多樣化，施工周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。對(duì)于山地丘陵地區(qū)，山高坡陡，地形起伏非常大，會(huì)普遍存在高填方的問(wèn)題。減少高填方路堤施工后沉降或路基坍塌等工程質(zhì)量問(wèn)題，成為廣大工程參與者關(guān)注的焦點(diǎn)。本研究就廣東梅縣至大埔縣高速公路東延線K64+666—K64+831段高填方路基實(shí)際施工情況進(jìn)行闡述，為類似的工程施工提供可行性參考。

1 工程概況

項(xiàng)目位于廣東省東北部的梅州地區(qū)，是廣東省路網(wǎng)規(guī)劃中的“十二橫八縱”中一橫的一部分，往西與在建的梅大高速相連，往東延伸至福建，與在建的福建雙永高速公路連接。合同標(biāo)段設(shè)計(jì)里程為K63+670—K65+890，主線全長(zhǎng)2.22 km，其中邊坡或中心填土高度H≥20.0 m的路堤共5處，以K64+666—K64+831段高填方路基最具代表性，右側(cè)最大填高7.0 m,左側(cè)最大填高56.1 m,中心最大填高37.3 m。該段高填路基位于一條和主線垂直相交的沖溝內(nèi)，沖溝上游地形較陡，下方平緩。溝底地層為3.5m粉質(zhì)黏土+強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。地質(zhì)條件有利于高填方路基的設(shè)置，地形條件相對(duì)較差，位于陡坡上的高填路基易產(chǎn)生不均勻沉降和滑移。此段高填方路基可直接采用前后樁號(hào)的深挖路塹棄渣進(jìn)行填筑，為增加穩(wěn)定性和減少占地，結(jié)合排水設(shè)計(jì)，高填方路基右側(cè)設(shè)置棄土反壓的措施。

2 路基施工

高填方路基在施工前必須驗(yàn)算路堤整體沿基底及基底下軟弱層滑動(dòng)的穩(wěn)定性，抗滑穩(wěn)定系數(shù)不得小于設(shè)計(jì)圖紙要求的安全穩(wěn)定系數(shù)，否則應(yīng)采取改善基底條件或設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)物等防滑措施。

2.1 原地基的處理

(1)設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)規(guī)范規(guī)定路堤基底的壓實(shí)度應(yīng)不小于90%。換填處理后的路堤碾壓完成以后，利用灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度的檢測(cè)，壓實(shí)數(shù)值越高，路基的密實(shí)性越好，路基的整體穩(wěn)定性能越好。

(2)原地表清除表層雜土，挖走軟基后，用滿足施工質(zhì)量要求的填料分層回填、壓實(shí)。對(duì)于地下水，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，采取有效導(dǎo)排措施后方可填筑路堤。設(shè)置排水滲溝以排除地下水，或填筑碎石、礫石等滲水性好的材料等。

(3)高填方地基原地面橫坡<1：5時(shí)，清除地表草皮、腐殖土后，可直接在天然地面上填筑路堤。地面橫坡為1：5至1：2.5時(shí)，應(yīng)挖臺(tái)階，臺(tái)階寬不小于2 m。地面橫坡>1：2.5地段的陡坡路堤，須驗(yàn)算路堤整體沿基底及基底下軟弱層滑動(dòng)的穩(wěn)定性，并符合規(guī)范要求。

2.2 路基填料的選擇

用于公路路基的填料要求取材運(yùn)輸方便，強(qiáng)度高，水穩(wěn)定性好，無(wú)污染。所建項(xiàng)目標(biāo)段K64+831大樁號(hào)方向路塹為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，巖芯呈半巖半土狀，具有較高的強(qiáng)度和足夠的水穩(wěn)定性，屬于較好的路基填料。經(jīng)試驗(yàn)分析，監(jiān)理工程師書(shū)面同意后，可直接用于本路段的路基填筑。

2.3 施工方法

土方路堤填筑常用推土機(jī)、平地機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)等機(jī)械按以下幾種方法作業(yè)。

(1)對(duì)于性質(zhì)不同的填料，應(yīng)水平分層，分段填筑，分層壓實(shí)。

(2)對(duì)潮濕和敏感性小的、強(qiáng)度高的填料應(yīng)填筑在路基上層，在有地下水的路段，路基底部宜選用碎石、礫石等透水性良好的填料進(jìn)行填筑。

(3)每一填筑層壓實(shí)后的寬度應(yīng)及時(shí)測(cè)量，防止路基寬度不夠?qū)е绿澠隆Ｌ钪舆吘壜坊鶋簩?shí)度也要滿足圖紙及規(guī)范的要求。

(4)路堤填筑時(shí)，應(yīng)從路基的最底部開(kāi)始，逐層填筑，逐層壓實(shí)。當(dāng)原地表縱坡>0.12或者原地面橫坡>1：5時(shí)，應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙要求設(shè)置坡度>4%、寬度>2 m的臺(tái)階。

2.4 高填方路堤壓實(shí)工藝

高填方路基工程具有處理面積大、土石方量大、工程場(chǎng)地松散不均勻、山坡地形陡峭等特點(diǎn)。實(shí)踐證明，壓實(shí)作為施工過(guò)程中的主要工序，路基在施工過(guò)程中進(jìn)行科學(xué)、合理的壓實(shí)，可以提高結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度，增強(qiáng)整體穩(wěn)定性，減少道路的不均勻沉降。

影響壓實(shí)度的因素主要包括壓實(shí)的遍數(shù)不夠，壓實(shí)機(jī)械與填料的性質(zhì)、厚度不匹配，碾壓的均勻度不夠，局部出現(xiàn)漏壓現(xiàn)象，填料的含水量過(guò)大或過(guò)小偏離最佳含水量。在高填方路堤壓實(shí)施工中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的施工環(huán)境，先選取試驗(yàn)路段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定能達(dá)到最大壓實(shí)干密度的松鋪厚度、碾壓機(jī)械型號(hào)、碾壓機(jī)械組合、碾壓速度及碾壓遍數(shù)等參數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果作為正式施工的依據(jù)。對(duì)產(chǎn)生“彈簧土”的部位，過(guò)濕土采取翻曬或摻加生石灰粉進(jìn)行翻拌，等其含水量適宜后重新碾壓，或直接挖除換填后重新碾壓。

2.5 高填方路基的雨季施工

2.5.1 雨季施工措施

參建項(xiàng)目的氣象條件屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫21.0～21.2℃，日平均氣溫11.0～12.2℃，年降水量1 472 ～1 500 mm,多集中在4— 9月。自然災(zāi)害有倒春寒、龍舟水。由于受臺(tái)風(fēng)的影響，江河谷地帶的曲流倒灌而產(chǎn)生洪澇現(xiàn)象。為此項(xiàng)目部制定了雨季施工的專項(xiàng)施工方案，編制了實(shí)施性施工設(shè)計(jì)，妥善處理雨季施工的排水和防水的問(wèn)題，確保質(zhì)量和安全。

根據(jù)施工調(diào)查資料，了解施工地區(qū)的雨季情況，每天和當(dāng)?shù)氐臍庀蟛块T聯(lián)系，時(shí)刻掌握當(dāng)?shù)氐奶鞖鈿夂蚯闆r，提前準(zhǔn)備，掌握施工的主動(dòng)權(quán)。施工便道全部進(jìn)行混凝土硬化，保證雨天暢通。雨季施工地段，修建了臨時(shí)排水設(shè)施，提前完成涵洞、截水溝、線外排水溝等，保證雨季施工作業(yè)的場(chǎng)地不被洪水淹沒(méi)并能及時(shí)排除地面水。

2.5.2 雨季填筑路堤注意事項(xiàng)

(1)在路堤施工前，先在填方邊坡腳外挖1 m*2.5 m排水溝，以保證施工場(chǎng)地不積水。

(2)雨季路堤填筑應(yīng)分層進(jìn)行，每一壓實(shí)層表面均應(yīng)做成2%～4%的排水橫坡。

(3)雨季填筑路堤，應(yīng)根據(jù)使用機(jī)具的性能和數(shù)量，合理組織工作面輪流作業(yè)，緊湊銜接，快速施工。

(4)被雨水淋濕的填料，含水量不大時(shí)，可采取晾曬措施。含水量過(guò)大時(shí)，如果無(wú)法晾干，則不得作雨季施工的填料，以免影響填筑質(zhì)量。

3 高填方路堤的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及監(jiān)控方案

項(xiàng)目路段地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，邊坡巖體結(jié)構(gòu)破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，影響邊坡的穩(wěn)定。路基開(kāi)挖后，坡面巖土在雨季容易呈現(xiàn)飽水狀態(tài)，導(dǎo)致坡面產(chǎn)生滑塌、崩塌，甚至邊坡整體失穩(wěn)。所以，在施工過(guò)程中，應(yīng)注重高填路基的變形與穩(wěn)定監(jiān)測(cè)工作。

3.1 高填路基的監(jiān)測(cè)

為及時(shí)了解和掌握加載過(guò)程中的位移和變形，控制堆載速率，確保路基填筑的順利完成和控制不均勻沉降，對(duì)填筑施工進(jìn)行全過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般布設(shè)在土路肩、各級(jí)填方平臺(tái)及坡腳處。通常按照50 m間距布設(shè)一條橫斷面且每處高填或軟土路段不少于一條進(jìn)場(chǎng)斷面。

沉降觀測(cè)的頻率取決于沉降量的大小和加載方法。要求施工期每填筑1次應(yīng)觀測(cè)1次，如果兩層填筑間隔較長(zhǎng)，每5天至少觀測(cè)1次。當(dāng)填筑到上路床頂后，預(yù)壓期第1—2月，每月觀測(cè)2次，從第3個(gè)月起視沉降速率變化情況進(jìn)行觀測(cè)，直至預(yù)壓期結(jié)束。

路堤在填筑過(guò)程中，如沿路堤中線地面沉降速率≥1.0 cm/d或水平位移速率≥0.5 cm/d，標(biāo)志位不穩(wěn)定狀態(tài)出現(xiàn)，應(yīng)立刻停止加載(填土)。當(dāng)停止加載后每天仍需進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)連續(xù)觀測(cè)三次沉降量或位移量在規(guī)定控制范圍之內(nèi)時(shí)，才能繼續(xù)加載填筑施工。當(dāng)填筑至上路床頂面時(shí)，連續(xù)兩個(gè)月的觀測(cè)沉降量每月不超過(guò)7～8 mm，確定為沉降穩(wěn)定。此時(shí)方可卸載并開(kāi)始路面填筑。

3.2 建立人工巡視檢查制度

一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查是一種對(duì)路堤沉降穩(wěn)定情況的宏觀檢查，而儀器監(jiān)測(cè)所獲得的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)值是路堤的某個(gè)局部現(xiàn)象的微觀反映。只有通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查才有可能更好地將監(jiān)測(cè)反映的局部現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，建立整體概念。因此，進(jìn)行巡視檢查是必要的。巡視檢查的主要內(nèi)容包括以下兩個(gè)方面。

(1)坡頂、坡面、坡腳裂縫變形。邊坡地表有無(wú)裂縫、坍塌發(fā)生，原有裂縫有無(wú)擴(kuò)大、延伸，坡腳地表有無(wú)隆起鼓張，有無(wú)剪出口，局部楔形體有無(wú)滑動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)巡視結(jié)果及時(shí)進(jìn)行分析，有異常情況立即提出修正設(shè)計(jì)并通知施工單位采取相應(yīng)措施。

(2)進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的維護(hù)。在巡視進(jìn)場(chǎng)過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)對(duì)各儀器監(jiān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)、測(cè)孔等的完好性檢查，以保證每個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)施的安全可靠。

4 結(jié)語(yǔ)

路堤施工前要充分做好前期的準(zhǔn)備工作，提前勘查施工現(xiàn)場(chǎng)，優(yōu)選合理的施工方案、施工組織設(shè)計(jì)、人員組織、施工機(jī)械和路堤填料。在施工的過(guò)程中，重視施工方法和壓實(shí)工藝技術(shù)，合理安排雨季的施工工藝和進(jìn)度，避免路堤病害發(fā)生。目前國(guó)內(nèi)的高填方路堤施工技術(shù)已基本成熟，相應(yīng)的防護(hù)工程、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和監(jiān)控方案已及時(shí)跟進(jìn)和更新，基本可以有效地避免路堤失穩(wěn)、不均勻沉降、滑坡、溜坡等問(wèn)題。但我們?nèi)匀粦?yīng)注重高填方路堤施工病害的研究與防治，強(qiáng)化監(jiān)控方案的通用行和可行性。

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