高速公路路基穩(wěn)定性施工技術(shù)研究

楊　薈

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中　030600)

1　高速公路路基施工技術(shù)特點(diǎn)

1.1　施工技術(shù)難度較高

考慮到高速公路對路用性能及服役年限均有較高的要求，且路面路基結(jié)構(gòu)在車輛高速荷載作用下更容易出現(xiàn)彎沉、塌陷、開裂等病害，加上部分地區(qū)的地質(zhì)土層天然承載能力較差，給高速公路施工，尤其是路基施工帶來極大地困難。此外，對于長里程高速公路而言，由于跨越地貌復(fù)雜，除應(yīng)考慮對應(yīng)地質(zhì)條件下的路基穩(wěn)定性施工外，還必須處理好相鄰不同地質(zhì)條件下的路基穩(wěn)定性施工。

1.2　影響因素眾多，施工量繁重

在高速公路建設(shè)實(shí)踐中，路基施工質(zhì)量及路基穩(wěn)定性直接決定了高速公路的綜合服役性能。地形地質(zhì)條件、環(huán)境溫度、氣候條件均會(huì)不同程度影響高速公路路基施工。一旦現(xiàn)場施工組織出現(xiàn)問題或者遭遇突發(fā)情況，必將影響施工進(jìn)度。此外，由于高速公路建設(shè)里程較長，其間穿越各種地貌及地質(zhì)類型，為了保證高速公路的通行質(zhì)量和行車舒適性，必要的高填方大挖方施工必不可少，土方施工需要耗費(fèi)大量的人力、物力，施工量尤為繁重。

2　當(dāng)前高速公路路基穩(wěn)定性施工中存在的技術(shù)問題

2.1　開裂及反射裂縫

對于瀝青混凝土路面而言，開裂是最為常見和多發(fā)的路基路面病害之一。究其形成原因分析，路面開裂的一大部分原因來自于路基穩(wěn)定性變差，承載力不足所致。由于原有土層起伏較大，在路基層施工過程中，土層平整及路基層壓實(shí)不到位，在上部車輛荷載的作用下，不平穩(wěn)位置很容易出現(xiàn)應(yīng)力集中問題，在局部集中應(yīng)力作用下，基層碎石層形變增加，帶動(dòng)路面層出現(xiàn)荷載裂縫。此外，在路基層壓實(shí)施工過程中，沒有處理好路基層邊界，雜

物清理不徹底，在路基填筑及攤鋪過程中，出現(xiàn)淺表交叉裂縫，影響路基層穩(wěn)定性。此外，由于路基穩(wěn)定性降低，在外部荷載作用下，路基層位移引起的拉應(yīng)力超過上部路面層抗拉強(qiáng)度極值后，將引起瀝青路面開裂，這種裂縫屬于反射裂縫，也是較為常見的裂縫類型之一。圖1，圖2分別為路基開裂及路面反射裂縫病害情況。

2.2　路基不均勻沉降及翻漿

除了裂縫問題外，路面不均勻沉降及表面翻漿也是常見病害之一。路面不均勻沉降也是由于路基結(jié)構(gòu)層承載力不足引起，路面在長期疲勞荷載作用下，路基結(jié)構(gòu)承載力逐步喪失，由于承載力下降的不均勻引起路面不均勻沉降，且沉降具有不斷劣化和發(fā)展的趨勢，由于具備沉降出現(xiàn)，在荷載繼續(xù)作用下，局部出現(xiàn)應(yīng)力集中問題，在大應(yīng)力作用下路基形變繼續(xù)發(fā)展，在高速公路路基施工實(shí)踐中，軟土路基的不均勻沉降問題尤為嚴(yán)重。此外，在寒冷地區(qū)，由于季節(jié)性凍融循環(huán)作用影響，水分通過瀝青表面滲入路基層，在凍漲作用下，路基穩(wěn)定性被破壞，在行車荷載作用下，路面表面出現(xiàn)不均勻起伏、彈簧或破裂冒漿等現(xiàn)象。圖3，圖4分別為路基不均勻沉降及路面翻漿病害情況。

3　高速公路路基穩(wěn)定性施工技術(shù)分析

3.1　路基填筑及壓實(shí)施工處理技術(shù)

路面結(jié)構(gòu)層主要由路基層和路面層組成，根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)條件及公路等級情況，路基層和路面層又具體劃分為若干層。車輛在行駛過程中，車輪荷載經(jīng)路面?zhèn)鲗?dǎo)至路基層，因此，路基層的穩(wěn)定性直接決定了高速公路整體的穩(wěn)定性。路基料填筑及壓實(shí)是保證路基形成強(qiáng)度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。路基填筑料級配應(yīng)根據(jù)土質(zhì)承載力及公路等級而定，尤其是填筑料粒徑及填筑料強(qiáng)度指標(biāo)。在高速公路路基填筑厚度一般介于20 cm～30 cm之間，且填筑料CBR值應(yīng)不小于8，此外，為了保證路床的承載能力，應(yīng)依照路基處理方式，通過換取路基材料的方法進(jìn)行拌和。路基填筑料攤鋪完畢后，為了確保路基強(qiáng)度形成，提供路基穩(wěn)定性，必須進(jìn)行可靠的壓實(shí)施工。壓實(shí)形式采用專業(yè)碾壓設(shè)備壓實(shí)，壓實(shí)機(jī)噸位根據(jù)高速公路等級及路基厚度確定，應(yīng)保證噸位合理，既能滿足壓實(shí)強(qiáng)度又不至于因壓實(shí)荷載過大導(dǎo)致路基填筑料出現(xiàn)橫向大位移，影響路基邊界，造成路基不均勻沉降。就高速公路而言，路基壓實(shí)度必須達(dá)到95%以上，且應(yīng)著重保證路基80 cm～140 cm位置的壓實(shí)效果和質(zhì)量，高速公路各標(biāo)段路基壓實(shí)度指標(biāo)存在差異，在壓實(shí)度校核過程中，必須根據(jù)對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核，保證校核準(zhǔn)確性。圖5,圖6分別為高速公路路基填筑及路基壓實(shí)施工現(xiàn)場情況。

3.2　路基排水施工處理技術(shù)

路基填筑并壓實(shí)后，為了保證路基承載能力及穩(wěn)定性在長期外荷載作用下保持穩(wěn)定，必須做好高速公路路基的排水工作，防止地下水或者路面滲水長期侵蝕路基結(jié)構(gòu)，削弱路基之間的摩阻力和密實(shí)度。在排水施工中，常見的排水施工措施是在路基邊界位置開挖排水溝和截水溝，排水溝和截水溝的設(shè)置以當(dāng)?shù)氐牡乩淼刭|(zhì)環(huán)境及氣候條件而定，對于防洪級別較高或地質(zhì)條件較為惡劣的地區(qū)，在排水過程中，除了設(shè)置足夠的排水溝和截水溝外，還

應(yīng)配置急流槽，保證在水量較大的情況下，能夠順利排水。排水溝及截水溝形式詳見圖7，圖8。

此外，為了保證各排水設(shè)施的排水效率和可靠性，在高速公路排水設(shè)施施工過程中，施工方法必須采用鋪砌施工，排水設(shè)施應(yīng)設(shè)置一定比例的斜坡，斜坡率控制在3%～5%之間，且斜坡率取值應(yīng)緊密聯(lián)系當(dāng)?shù)亟邓恐岛团潘苤睆?，保證在最短時(shí)間內(nèi)排盡路面積水，防止路面積水經(jīng)瀝青路面表面滲入路基，影響路基承載能力及穩(wěn)定性。該高速公路施工項(xiàng)目地處山西省北部，綜合該地近10年氣候、雨水、洪澇情況及當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，擬設(shè)置排水溝和截水溝，不設(shè)置急流槽。

3.3　路基防護(hù)施工處理技術(shù)

路基防護(hù)是整個(gè)路基施工過程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是保證路基服役質(zhì)量及服役年限的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一旦路基防護(hù)措施失效或者防護(hù)不當(dāng)將嚴(yán)重影響路基正常使用，埋下嚴(yán)重的安全隱患。就高速公路路基施工而言，路基防護(hù)主要從以下幾方面切入：第一，坡面防護(hù)。由于路基積水需要通過排水溝和截水溝等設(shè)施快速排盡，由于上述構(gòu)筑物有一定的坡度，因此必須進(jìn)行對應(yīng)的坡面防護(hù)，坡面防護(hù)常用的措施有種植草皮或者低矮灌木，起到固定土質(zhì)防止風(fēng)化的作用，對于黏土含量較高且膨脹性較大的土質(zhì)，或顆粒松散的粉土或疏松黏土應(yīng)采用漿砌片石或者干砌片石進(jìn)行力學(xué)加固，并采用高壓水泥砂漿噴錨處理，保證坡面的穩(wěn)定性。第二，路基沖刷防護(hù)。沖刷防護(hù)較坡面防護(hù)施工較為簡單，沖刷防護(hù)施工技術(shù)來源于擋土墻防護(hù)技術(shù)，采用土工布制作石籠，并在石籠內(nèi)填筑重物，借助重力達(dá)到夯實(shí)防沖刷的作用。第三，支護(hù)防護(hù)。同其他防護(hù)措施相比，支護(hù)防護(hù)的防護(hù)作用和效果最為顯著，同時(shí)也是路基防護(hù)中最常見的防護(hù)措施之一。考慮到該工程項(xiàng)目位置石材豐富且取材容易，為了降低施工成本，本工程支護(hù)防護(hù)材料為石材，將石材經(jīng)簡單加工制作成石板樁，施工方式與擋土墻施工類似。