淺談路基填挖交界處防沉降的處理方法

袁錦圳

(四川元豐建設(shè)項目管理有限公司, 四川成都 610101)

1 路基施工方法

1.1 土方填筑施工

1.1.1 分層填筑

土方采用分層填筑，自卸車運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，鏟車進行初平整修。壓實設(shè)備采用20 t(靜壓)以上重型振動壓路機。壓實度應(yīng)在層厚和碾壓遍數(shù)符合要求，振壓兩遍無明顯輪跡后方可檢測。

每層檢測，壓實后應(yīng)及時檢查其壓實度、標(biāo)高、平整度等，合格后方可填筑其上一層。否則應(yīng)查明原因，采取措施進行處理。

填筑采用“四區(qū)、八流程”工藝施工。“四區(qū)段”是將作業(yè)面分為卸料區(qū)、攤鋪區(qū)、碾壓區(qū)和檢測區(qū)，做到界限分明，以便于嚴(yán)格控制攤鋪厚度、平整度、含水量，控制碾壓范圍和碾壓遍數(shù)，防止漏壓，最后便于正確檢測密實度。“八流程”是指填料選擇、基底處理、攤鋪平整、含水量控制、振動碾壓、檢測簽認、路基成型、邊坡修整。整個路堤施工做到區(qū)段合理，流程清晰，保證填方地段施工質(zhì)量、密實度符合規(guī)范要求。

1.1.2 分層碾壓

壓實度應(yīng)根據(jù)壓實機具的大小和松鋪厚度控制壓實遍數(shù)，壓路機的碾壓行駛速度開始宜慢速。最大速度不超過4 km/h，直線段由兩邊向中間碾壓，彎道處由內(nèi)向外碾壓，半輪重疊1～1.5 m，并應(yīng)達到無漏壓、無死角，以保證碾壓均勻。

開始碾壓時，土體較疏松，強度低，故先輕壓，隨著土體密實度的增加，再逐步提高壓強，推運攤鋪料時，力求機械均勻分布行駛，路堤邊緣往往壓實不到，處于松散狀態(tài)，雨后容易滑塌，兩側(cè)采取多填寬度50 cm 并用夯機夯實。壓實工作完成后，再按設(shè)計寬度和坡度予以刷齊整平。無論何時，只要路堤鋪筑到構(gòu)造物附近的地方或鋪到無法采用壓路機壓實工作的地方都應(yīng)使用夯機或夯夯錘等夯實。當(dāng)工程量小，并在監(jiān)理工程師許可情況下可采用小型夯機夯實，壓實度應(yīng)達到規(guī)范的要求。

1.1.3 路基整修

填筑至標(biāo)高后，進行平整和測量?；謴?fù)中線，水平測量，施放路基邊樁，修筑路拱，并用光輪壓路機碾壓一遍。修整的路基表層厚150 mm內(nèi)，不應(yīng)留有尺寸大于100 mm的材料。路基整修采用人工或機械的方法將路基兩側(cè)超填的余土清除場外。當(dāng)填土不足或邊坡受雨水沖刷形成小沖溝時，應(yīng)將原邊坡挖成臺階，分層填補。

1.2 石方填筑施工

(1)填石路基邊坡，應(yīng)符合設(shè)計要求或監(jiān)理工程師的指示。基底處理同填土路基。

(2)填石路基施工時,將石塊逐層水平填筑。作填料的石塊尺寸不得大于層厚的2/3，石料強度不小于15 MPa。大面朝下擺放平穩(wěn)，緊密靠攏，所有縫隙用小石塊或石屑填實。在路床頂面以下2.3 m范圍內(nèi)鋪填有適當(dāng)級配的土石料，最大粒徑不大于10 cm。

(3)填石路基的壓實，使用重型振動壓路機分層進行，壓實層厚度和壓實遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場壓實試驗決定。壓實時，隨時用小石塊或石屑填滿縫隙。一直要進行到在重輪下不出現(xiàn)石塊轉(zhuǎn)動、移動、無輪跡、石塊緊密、表面平整均勻為止。

(4)填石路基壓實要求,填石路基在壓實前，應(yīng)用大型裝載機平整個別不平處，用人配合以石屑找平。

填石路堤使用重型振動壓路機碾壓。填石路堤的壓實，應(yīng)從兩側(cè)向中間排壓，壓路機沿路線縱向相互平行反復(fù)碾壓，直到達到密實度要求為止。

施工使用的壓實機具在使用之前應(yīng)經(jīng)監(jiān)理工程師認可。正式施工前，按監(jiān)理工程師的要求進行壓實試驗，根據(jù)施工所使用的壓實機具和建議的壓實方法進行壓實試驗，取得的參數(shù)用以指導(dǎo)施工。

1.3 土工格柵

1.3.1 土工格柵工作機理

土工格柵的抗拉強度大，可增加路堤的穩(wěn)定性；格柵網(wǎng)眼的存在制約了土的橫向移動，形成了良好的嵌鎖作用，使土體具有較好的整體抗剪能力；土工格柵有一定的剛度使上面的負荷得到擴散，提高了地基的承載力。

1.3.2 鋪設(shè)準(zhǔn)備工作

地基處理：首先對下層進行整平、碾壓，要求平整度不大于15 mm，壓實度達到設(shè)計要求，表面嚴(yán)禁有碎石、塊石等堅硬凸出物，需整平壓實后再進行土工格柵施工。

鋪設(shè)環(huán)境：室外氣溫5 ℃以上，風(fēng)力4級以下，無雨、雪。

1.3.3 土工格柵的鋪設(shè)

用木樁標(biāo)示出土工格柵鋪設(shè)的范圍，然后進行鋪設(shè)。鋪設(shè)要求：土工格柵平整、順直；格柵的縱橫向接縫可采用尼龍繩或滌綸先縫接或U型釘連接使隔柵連成整體，格柵相互搭接不小于20 cm。

土工格柵鋪設(shè)完成后，應(yīng)及時(48 h內(nèi))進行回填。每層填筑應(yīng)按“先兩邊，后中間”的原則進行填筑，嚴(yán)禁先填中部。填料不允許直接卸在土工格柵上，必須卸在攤鋪完畢的土面上。一切機械不得直接在鋪好的土工格柵上行走。

1.3.4 質(zhì)量要求

詳見土工格柵鋪設(shè)質(zhì)量驗收表1。

表1 土工格柵鋪設(shè)質(zhì)量驗收

2 路基不均勻沉降的原因

造成路基不均勻沉降的原因有很多，如荷載大小、土體性質(zhì)、水分分布及施工工藝等。大量的調(diào)查研究表明，路基不均勻沉降是多方面因素綜合作用的結(jié)果。歸納起來，填方路基不均勻沉降有以下幾種。

2.1 路基填土壓實度不足

由于壓實度不足，往往導(dǎo)致填方路基的不均勻沉降變形，路基兩側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫。路基土體壓實度不足的主要原因有以下幾點：

(1)施工受實際條件的限制。路基施工時，天氣太干燥，局部路堤填料粘土土塊粉碎不足，致使路基壓實度不均勻；暗埋式構(gòu)造物處因構(gòu)造物長度限制使路基邊緣不能超寬碾壓，致使路基邊緣壓實度不夠；某些加減速車道與行車道沒有同步施工，當(dāng)拼接處理得不好時，其拼接處也會產(chǎn)生壓實度不足的情況。

(2)考慮到施工安全和進度，使得壓實或壓實作用時間不足。路基壓實不充分，致使路基壓實度達不到要求。

(3)由于填方土體的最佳含水量控制不力，壓實效果達不到。

(4)在填方路堤施工中，當(dāng)路堤施工到一定高度以后，路堤邊緣土體往往存在壓實度不足問題。對于較高的填方路基，通常都要做相應(yīng)的處治。

2.2 路堤填料不均勻

在路基施工過程中，對填料、級配很難得到有效的控制，填料常常是路塹的挖方、隧道掘進產(chǎn)生的廢方。這些填料性質(zhì)差異大、級配也相差較大。一方面，在施工過程中，如果分層碾壓厚度過大，小顆粒填料和軟弱物質(zhì)很難得到有效壓實，在荷載的長期作用下，回填料會產(chǎn)生不協(xié)調(diào)沉降變形。路面會產(chǎn)生局部沉陷，剛性路面還可能產(chǎn)生裂紋或縫隙。另一方面，由于回填料的性質(zhì)不一樣，特別是有的回填料具有膨脹性，在路基排水系統(tǒng)局部失效后，水的滲入會使路面局部隆起，影響行車舒適度，嚴(yán)重的會使路面破壞。

2.3 排水系統(tǒng)不完善

由于排水系統(tǒng)不完善，導(dǎo)致排水沖刷填方邊坡，導(dǎo)致路基下沉、開裂。排水系統(tǒng)不完善，影響到路基土體的結(jié)構(gòu)特征和強度，從而導(dǎo)致路基不均勻沉降。

2.4 施工工藝不當(dāng)

施工工藝對路基沉降的影響比較大，主要表現(xiàn)為填筑順序不當(dāng)，分層壓實厚度過大，土石混填不滿足規(guī)范要求，施工中未按要求做好排水措施，壓實不足，填挖交界未按設(shè)計要求設(shè)置臺階和布置土工格柵等。

3 路基填挖交界處防沉降的處理

(1)為消除道路路基位于新老路基、陡坡路提及填挖交界處縱橫向的差異變形，半挖半填路基交界部位及人工填筑土路段采用挖臺階，同時在縱向、橫向填挖交界處和陡坡路提處加鋪3層土工格室，以消減路基填挖間的差異變形。

(2)當(dāng)挖方區(qū)為土質(zhì)及軟質(zhì)巖時，優(yōu)先采用滲水性好的碎石類土、砂類土等填筑；對地下水及基巖裂隙水豐富路段，為避免下滲水軟化路基，原地面開挖臺階后，于填挖交界處設(shè)置縱向或橫向碎石盲溝；填挖交界的超挖回填部分路基土壓實度不小于96 %。

(3)在填方時，路段應(yīng)分層填筑，每層填筑厚度不大于30 cm.對于填方高度大于5 m的高填方路基路段，應(yīng)每填筑1.5 m就進行沖擊碾壓，沖擊碾壓設(shè)備可采用三輪沖擊式壓力機，碾壓15～20遍，保證壓實度達到路基壓實度要求。

(4)在半填半挖路基及縱向填挖交界處：挖方區(qū)為土質(zhì)時，路床范圍土質(zhì)應(yīng)挖除換填，為避免孔隙水或基巖裂隙水滲入填方區(qū)軟化路堤，半填半挖交界處應(yīng)酌情設(shè)置順路線縱向的排水滲溝，縱向填挖交界處應(yīng)酌情設(shè)置橫向排水滲溝，并于適當(dāng)位置引出；填方區(qū)宜優(yōu)先選用級配較好的礫類土、砂類土或片碎石填筑為了減少填挖之間的差異變形。

(5)道路縱斷面上填挖交界處處理(圖1)。

圖1 填挖交替處處理(單位:m)

當(dāng)超挖長度采用10 m(短邊)，最大超挖深度2.0 m。若地表縱坡陡于橫坡時，土工格室沿縱斷面方向布設(shè)；若地表縱坡緩于橫坡，土工格室沿橫斷面方向布設(shè)。

(6)當(dāng)路堤頂面填方寬度小于半幅路基寬度時，處理見圖2。

(7)當(dāng)路堤頂面填方寬度大于半幅路基寬度時，處理見圖3。

圖2 路堤頂面填方寬度小于半幅路基寬度的處理(單位:m)

圖3 路堤頂面填方寬度大于半幅路基寬度的處理(單位:m)

4 路基不均勻沉降的防治

重視現(xiàn)場調(diào)查、勘探，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘察工作,應(yīng)該滿足設(shè)計與施工對基礎(chǔ)資料的需求。

4.1 壓實度的控制

路基施工時，嚴(yán)格按現(xiàn)行道路路基施工技術(shù)規(guī)范要求進行，并通過試驗路段來確定不同機具壓實不同填料的最佳含水量、適宜的松鋪厚度和相應(yīng)的碾壓遍數(shù)，采用最佳的機械配套和施工組織，對路基進行壓實。

4.2 嚴(yán)格控制路基填料

路基填料應(yīng)選用級配較好的粗粒土，如砂土、礫土等；泥炭、淤泥、凍土、強膨脹土、有機質(zhì)土、含草皮、生活垃圾、樹根及含腐殖質(zhì)的土嚴(yán)禁作為路基填料。當(dāng)土的液限、塑性指數(shù)及含水量不符合規(guī)定要求時，應(yīng)添加4 %～8 %的生石灰以改良土壤。同時，采用不同土質(zhì)填筑路堤時，應(yīng)注意以下幾點：

(1)層次應(yīng)盡量減少，每一結(jié)構(gòu)層總厚度不小于0.5 m，不得混雜亂填。

(2)透水性差的土填筑在下層時，其表面應(yīng)做成一定的橫坡(一般為雙向4 %橫坡)，以保證來自上層透水性填土的水分及時排出。

(3)合理安排不同土質(zhì)的層位，一般采用優(yōu)良土填在上層，強度較小的土填在下層。

4.3 排水系統(tǒng)的完善

應(yīng)考慮全面完善排水系統(tǒng)，避免水流沖刷，并盡可能降低地下水位。施工中應(yīng)做好排水溝、截水溝等排水設(shè)施，防止水流對施工場地和路基的影響。

4.4 施工和監(jiān)理嚴(yán)格遵照有關(guān)規(guī)章制度執(zhí)行

施工單位嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定的碾壓厚度、碾壓機械、碾壓功以及試驗提供的最佳含水量組織施工；監(jiān)理人員加強管理，提高責(zé)任心。

4.5 其它注意事項

(1)嚴(yán)格控制填土含水量，施工時要高于最佳含水量 1 %、2 %。壓實施工時，土方含水量應(yīng)盡量接近最佳含水量，避免出現(xiàn)壓實時含水量小于最佳含水量，土粒間潤滑作用不足，即壓力不足以克服土粒間的摩擦力土中的空氣不能排除、土粒間無法靠攏，因而難以達到最大密實度；如果大于最佳含水量，又會產(chǎn)生由于水分過多，土粒被水膜包圍而分散得過遠，不能達到最大密實度。

(2)加強路基邊部壓實。在土方路堤的填筑過程中，往往由于路基邊部壓實困難，而忽略了邊部壓實工作，為保證邊部壓實強度，需采用 J 型手扶式振動夯，從而保證路基的整體穩(wěn)定性。

(3)注意挖方段、填挖交界處施工。針對這些路段，必須采用透水性材料換填 60 cm，充分壓實，在填挖交界處要加長、換填長度、逐步過渡、不要形成突變使荷載應(yīng)力分布均勻，并且兩側(cè)邊溝排水要引至溝底，避免路堤的浸濕。另外就是通過剛性基礎(chǔ)、半剛性基礎(chǔ)、柔性基礎(chǔ)的過渡來消除不均勻沉降，但需要增加造價及工程量，這種方法是事后處理方法，一般不宜采用。

(4)橋涵及結(jié)構(gòu)物的填方。填料應(yīng)采用透水性材料，厚度宜控制在100～200 mm，并保證過渡段的壓實，做好防排水系統(tǒng)等工。

5 填挖交界處不均勻沉降預(yù)防措施

(1)填方前應(yīng)對基底進行處理，清除淤泥、腐殖土、雜草樹根。

(2)做好臨時排水設(shè)施。當(dāng)坡面或坡腳處裂隙水比較豐富或有地下泉水時，應(yīng)在沿坡腳位置每間隔2-3個填層高度設(shè)置一個盲溝，將豐富的裂隙水或泉水導(dǎo)流至填方區(qū)以外排水溝內(nèi)。此外，路堤在填筑過程中要按設(shè)計縱橫坡保持路拱，以便雨季排水暢通。另外，對于半填半挖、填挖交界處施工，最好不要用推土機直接進行填土作業(yè)，這樣容易形成推堆區(qū)，且滿足不了壓實要求。

(3)高填方路基前邊坡應(yīng)用較大石塊，碼砌高度不小于2 m，厚度不小于1 m；控制傾填料顆粒徑，避免大石料過于集中；采用大噸位機械振動壓實，避免出現(xiàn)過大的工后沉降。

(4)填方前，對于填挖交界處或自然橫坡陡于1∶5時，應(yīng)將原地面挖臺階，寬度不小于2 m，其頂做成2 %～4 %的內(nèi)傾斜坡，壓實度不得小于85 %，挖好橫向聯(lián)結(jié)臺階，分層壓實。

(5)做好挖方段地表及地下排水工作，避免水對新填路基的危害。

(6)在進行填方區(qū)壓實度檢測時，應(yīng)將縱向填挖交界處作為重點檢測對象，若壓實度不合格，要根據(jù)不合格原因及時進行返工或補壓。

(7)為保證縱向填挖交界處路基的穩(wěn)定性，減少不均勻沉降，對部分填挖交界路基進行土工格網(wǎng)加固處理。山體自然坡度比不小于1∶2，且填高大于4 m時，在路基頂部至0.4H(H為填土高度)高度處，每間隔100 cm高度鋪設(shè)一層土工格網(wǎng)?？v向填挖交界處土工格網(wǎng)沿橫向鋪設(shè)，當(dāng)土工格網(wǎng)鋪設(shè)長度超出路基邊坡的范圍時，則鋪至離坡面30 cm處即可。

6 結(jié)束語

減小路基不均勻沉降，特別是填挖交界處不均勻沉降的 質(zhì)量問題，提高道路質(zhì)量，應(yīng)從設(shè)計與施工兩個方面著手，要做到早發(fā)現(xiàn)、早防治，分析路基不均勻沉降的原因并及時采取有效補救措施，在施工中不斷總結(jié)經(jīng)驗，必須重視現(xiàn)場調(diào)查、勘探，嚴(yán)格按照現(xiàn)行施工技術(shù)規(guī)范施工，加強科學(xué)研究和試驗工作，把病害減小到最低，確保路基工程有足夠的穩(wěn)定性和耐久性，使路面能承受車輛的反復(fù)荷載作用和抵御各種自然因素，保證道路交通的正常運營。