砂性土高填方路基施工中的排水防護(hù)分析

王建

（新疆交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830006）

一、工程概況

L公路工程所在地區(qū)年降水量在1000mm～1800mm之間，雨季時(shí)間長，該公路起訖樁號k41+000～k41+540段為工程最大填方路段，填筑高度最大達(dá)14.2m，并在填方段下方新建1座3m×3m箱涵，由于此填方段位于河谷地帶，水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，地貌全部為侵蝕嚴(yán)重的沖溝。該填方段設(shè)計(jì)路線的最低點(diǎn)在臨河處，填方使用黏聚力和內(nèi)摩擦角較小的砂性土土料。

選用砂性土作高填方路基施工排水防護(hù)必須根據(jù)路基水文地質(zhì)條件、高度、坡度、土料屬性及環(huán)境條件等實(shí)際情況設(shè)計(jì)方案。高填方路基排水屬于系統(tǒng)性較強(qiáng)的工程，在設(shè)計(jì)過程中必須綜合考慮工程相關(guān)的各種因素，基于全局角度統(tǒng)籌考慮各排水防護(hù)設(shè)施的設(shè)置及用途。

二、路基填筑施工中的排水防護(hù)

該公路高填方路基為臨河作業(yè)，路基填筑施工不能選在雨季，避免因降雨引起河流水位上漲對填方施工不利。同時(shí)，要加強(qiáng)對沖溝、侵蝕等復(fù)雜地貌的引流改造和平整處理。為保證施工道路暢通，應(yīng)保留涵洞旁舊箱涵結(jié)構(gòu)，同時(shí)集中力量回填新涵洞兩側(cè)結(jié)構(gòu)物，確保按照設(shè)計(jì)進(jìn)度及時(shí)實(shí)現(xiàn)箱涵涵頂通車。待涵頂通車后先封堵箱涵3孔中的2孔，預(yù)留中間孔用于過水，并增設(shè)土圍堰，將防護(hù)沙袋埋設(shè)在圍堰臨水側(cè)坡腳處，防止圍堰因受河水沖刷而損毀。將舊箱涵過水口封堵后引導(dǎo)河流進(jìn)入新箱涵，再回填整平新舊箱涵填筑面。

為考察地基承載力是否滿足砂性土高填方施工要求，該工程在施工前勘察了河道兩側(cè)淤泥情況，并進(jìn)行了清淤換填和基坑排水處理。高填方路基邊坡坡比設(shè)計(jì)值為1:1.5，針對填筑高度超出5m的邊坡增設(shè)2m寬的臺(tái)階。由于施工時(shí)河水可能沖刷邊坡影響路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，所以應(yīng)采取加寬填筑范圍的措施，按照設(shè)計(jì)要求減小臺(tái)階下路基坡比，并相應(yīng)增大臺(tái)階填筑寬度。具體而言，應(yīng)通過水平分層法填筑路基，從最底層開始預(yù)留橫坡，防止填筑完成的路基表面積水，并及時(shí)整平路基填筑頂側(cè)的堆土，防止降水匯聚后沖刷邊坡引發(fā)垮塌。

三、路基成型后的排水防護(hù)

（一）坡腳水溝

延伸開挖區(qū)域兩端的水溝，及時(shí)將積水引流至高填方路基坡腳，防止積水匯聚后對路基和坡腳造成持續(xù)沖刷。高填方路基坡腳處過水量較大，應(yīng)設(shè)置尺寸1m×1m的矩形排水溝道，并在排水溝出口拋石消能。L公路工程最大填方路段地形條件復(fù)雜，因此必須加強(qiáng)沖溝治理和沖溝匯水對溝側(cè)沖刷掏空影響的控制。

（二）路緣石和急流槽

在砂性土高填方路段路肩外側(cè)均設(shè)置路緣石，并按設(shè)計(jì)間隔增設(shè)泄水口，由急流槽將水流集中引至坡腳排水溝內(nèi)，為防止路面漫水，還應(yīng)在縱曲線最低點(diǎn)設(shè)置泄水口。按照原設(shè)計(jì)方案，泄水口設(shè)置間距為50m，但該高填方路段在轉(zhuǎn)彎超高段，水流容易匯聚在道路單側(cè)，為此應(yīng)將原設(shè)置間距變更為25m，緩解排水壓力。

急流槽設(shè)置在路基邊坡與路緣石泄水口相連處，延伸至坡腳處排水溝，從而構(gòu)成整體性較強(qiáng)的高填方路基路面排水系統(tǒng)，對于部分地形特殊的路段，路緣石泄水口可直接延伸至路基外平緩區(qū)域的效能池。

（三）設(shè)置臺(tái)階水溝和排水滑槽

按照原設(shè)計(jì)方案，路面水直接由急流槽跨臺(tái)階從路基坡腳處排出，當(dāng)水流從陡坡狀突然轉(zhuǎn)變?yōu)槠搅鳡钋疫^流面積較大時(shí)，必然在臺(tái)階處發(fā)生漫溢。該公路高填方路基急流槽經(jīng)過數(shù)次強(qiáng)降雨影響后槽口處水毀較為嚴(yán)重，且所在坡腳處土料也不斷坍塌剝落。為增強(qiáng)填方路基的穩(wěn)定性和安全性，將原設(shè)計(jì)變更為在臺(tái)階集水槽內(nèi)彎段增設(shè)三角形水溝集水通道，同時(shí)將排水滑槽設(shè)置在泄水口，通過跌水消能后排出，可有效防止水毀。

砂性土黏聚力小，涵洞進(jìn)出口翼墻與土體連接處在長期河水沖刷下不斷出現(xiàn)土體沖蝕掏空問題，為此該工程在該處坡腳干砌塊石護(hù)面，并在邊坡處植草防護(hù)。

（四）路基邊坡排水

該公路砂性土高填方路基邊坡范圍大，在持續(xù)的強(qiáng)降雨影響下，邊坡徑流侵蝕破壞裸露土體，為此應(yīng)加強(qiáng)路基邊坡排水防護(hù)，并按照高填方路基邊坡土料性能，栽植成活率高、耐旱強(qiáng)且根系發(fā)達(dá)的防護(hù)性植物，在植物成長的過程中，其根系會(huì)不斷深入土體，固結(jié)土壤，防止雨水沖刷路基邊坡并預(yù)防水土流失。此外，為達(dá)到較好的排水防護(hù)效果，還應(yīng)合理安排植物栽植時(shí)間。

四、排水防護(hù)施工質(zhì)量控制

（一）土料力學(xué)性能

該公路高填方路基施工前的取土坑擊實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，土料干密度最值1.74g/cm3，含水量16.1%，含5%灰土的土料干密度最值1.69g/cm3，含水量17.5%。

在既定的壓實(shí)施工方法和機(jī)械壓實(shí)功能條件下，土料干密度隨著含水量的增大先升后降，按照設(shè)計(jì)要求碾壓施工時(shí)應(yīng)將實(shí)際含水量控制在設(shè)計(jì)值的±2%范圍內(nèi)。該公路工程工期安排在9月份，氣溫由熱轉(zhuǎn)涼，蒸發(fā)減小，取土場內(nèi)土料實(shí)際含水量增大，為控制土料實(shí)際含水量，必須進(jìn)行10d～15d的翻拌、晾曬才能碾壓成型。

砂性土顆粒粒徑小，表面水分散失快且易返潮，若填土層過厚，則會(huì)增大翻拌和晾曬的工作量，根據(jù)類似砂性土路基施工經(jīng)驗(yàn)，填筑層松鋪厚度和壓實(shí)厚度應(yīng)分別控制在25cm和20cm以內(nèi)，以保證摻灰的均勻性和壓實(shí)度。

（二）摻灰量

按照10m的間隔打出灰格，并按照設(shè)計(jì)要求計(jì)算石灰摻加量，將消解后的石灰運(yùn)輸至施工現(xiàn)場后按照設(shè)計(jì)要求傾倒在制定格內(nèi)，再通過裝載機(jī)布灰，人工找平，保證布灰的均勻性。每方土料摻灰量按式（1）計(jì)算確定：

通過兩臺(tái)旋耕機(jī)將灰土拌和兩遍，再改用鏵犁和路拌機(jī)翻拌。為防止漏拌，應(yīng)重疊50cm長度拌和，拌和完成后按照設(shè)計(jì)要求檢驗(yàn)拌和深度和質(zhì)量，保證拌制后的灰土色澤均勻，無明顯條塊、凹面和突兀。

（三）壓實(shí)度

在碾壓施工過程中，直線段應(yīng)從兩邊向中間碾壓，曲線段應(yīng)從內(nèi)側(cè)向外側(cè)推進(jìn)式碾壓，基于土層實(shí)際和壓實(shí)度要求確定壓實(shí)遍數(shù)。逐層檢驗(yàn)壓實(shí)度后再記錄，并根據(jù)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制壓實(shí)度曲線。

該工程砂性土高填方路基碾壓施工過程中，砂性土應(yīng)從松散狀態(tài)變化為密實(shí)狀態(tài)，壓路機(jī)振頻也應(yīng)從低頻調(diào)整至高頻，先低頻強(qiáng)振達(dá)到設(shè)計(jì)密實(shí)度后改為高頻弱振，最后再通過振動(dòng)壓路機(jī)靜壓，徹底消除振壓產(chǎn)生的輪痕。該公路高填方路基填筑壓實(shí)度控制標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1 路基壓實(shí)度控制標(biāo)準(zhǔn)

五、結(jié)語

該公路工程砂性土高填方路基施工排水防護(hù)結(jié)果表明，在砂性土施工過程中應(yīng)將實(shí)際含水量控制在最佳含水量±2%的范圍內(nèi)，還應(yīng)充分考慮土料易于壓實(shí)的實(shí)際，及時(shí)摻灰翻拌和碾壓。碾壓時(shí)應(yīng)采用振壓和靜壓結(jié)合的施工方式，保證壓實(shí)度和平整度。