高填方路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)與施工設(shè)計(jì)

謝軍才 龍文帝 何 林

（浙江交工集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 311103）

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段，高等級(jí)公路建設(shè)速度非?？?。然而，因?yàn)楦叩燃?jí)公路對(duì)線(xiàn)形指標(biāo)的要求極高，所以山區(qū)高等級(jí)公路在建設(shè)中會(huì)形成很多的高路堤，幾乎每一條高速公路都有填方達(dá)到5m、10m甚至20m以上的高路堤。由于填筑高度比較高，自重很大，內(nèi)部應(yīng)力水平較高，地基承載力不足，也可能因?yàn)椴划?dāng)?shù)牡鼗幹未胧⒐ねㄜ?chē)以后在較短的時(shí)間內(nèi)，高路堤就會(huì)出現(xiàn)不同程度的不均勻沉降。過(guò)大的路基差異沉降使得路面結(jié)構(gòu)發(fā)生開(kāi)裂破壞，產(chǎn)生裂縫、錯(cuò)臺(tái)等病害，直接影響路面結(jié)構(gòu)的使用性和耐久性，從而導(dǎo)致路面的早期破壞，嚴(yán)重影響公路的使用壽命。因此，深入開(kāi)展高填方路基研究，提出有效的處治措施，以有效改善高填方路堤沉降，從而提高高速公路的使用品質(zhì)并延長(zhǎng)其使用壽命，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 山區(qū)高填方路基的施工工藝

1.1 填筑材料的選擇

為平衡公路建設(shè)過(guò)程中的土石方，山區(qū)高填方路基的填筑材料往往使用挖方路段挖除的土石，即移挖作填，路基填筑體材料通常是分層鋪筑使用的。對(duì)于個(gè)別路段存在土石混填的情況，通常需配合特殊壓實(shí)工藝進(jìn)行壓實(shí)。以西南山區(qū)高填方路基為例，土方主要以黃土為主，石方以破碎后石灰?guī)r為主。在底承載力低，或在泥沼地段填筑高路基時(shí)，還應(yīng)重點(diǎn)考慮路基填筑體自重的影響，需盡量采用輕質(zhì)填筑材料，如粉煤灰、石灰土等。

1.2 壓實(shí)工藝的選擇

路基壓實(shí)工藝的選擇需根據(jù)設(shè)計(jì)的路基填筑材料進(jìn)行安排。高等級(jí)公路填土路基通常采用水平分層填筑，即在路基全斷面范圍內(nèi)，按一定厚度的水平分層，采用適宜的壓實(shí)機(jī)械，逐層填筑至路床頂面。高等級(jí)公路填石路基，通常采用分層壓實(shí)法，同時(shí)結(jié)合沖擊壓實(shí)及強(qiáng)夯進(jìn)行壓實(shí)施工，即采用分層壓實(shí)法壓實(shí)到一定厚度后，采用分層壓實(shí)與沖擊壓實(shí)相結(jié)合的聯(lián)合壓實(shí)方式，確保路基壓實(shí)度滿(mǎn)足要求。

1.3 沉降時(shí)間的控制及沉降控制指標(biāo)

高填方路基在填筑、壓實(shí)施工完成后，不宜立即施工路面結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取有效的監(jiān)測(cè)手段監(jiān)測(cè)路基沉降，待沉降趨于穩(wěn)定后，方可施工路面結(jié)構(gòu)層。高填方路基一般預(yù)留一個(gè)雨季或半年以上的沉降期。

高填方路基沉降主要以位移控制，尤其是路基填筑體水平位移為主要控制指標(biāo)。近年來(lái)，隨著監(jiān)測(cè)手段的不斷更新，其監(jiān)測(cè)參數(shù)還發(fā)展到填筑體深層土體應(yīng)力、含水率、溫度及深層位移等參數(shù)。因此，沉降控制參數(shù)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇使用。

2 高填方路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

高填方沉降控制的標(biāo)準(zhǔn)，包括基于規(guī)范、基于路面結(jié)構(gòu)破壞以及基于使用性能的控制標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)控制標(biāo)準(zhǔn)下的影響因素如圖1所示。

圖1 高填方路基沉降控制因素

3 某高填方路基施工設(shè)計(jì)

某高填方路段連續(xù)長(zhǎng)度大于100m，位于西南山區(qū)，現(xiàn)對(duì)該路基施工如下設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)孛鏅M坡緩于1∶5時(shí)，一般采用8m分級(jí)，最下一級(jí)邊坡高度不大于12m，坡比由上至下分別為：1∶1.5，1∶1.75，1∶2，每級(jí)邊坡變化處設(shè)置1.5m平臺(tái)。根據(jù)地基土的土質(zhì)類(lèi)別、層位、厚度、分布特征、物理力學(xué)性質(zhì)、地下水埋深及地基土承載力等進(jìn)行綜合分析計(jì)算，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)綜合設(shè)計(jì)。

本路段高填方路基采用符合規(guī)范的開(kāi)山石填筑。首先進(jìn)行地面處理。當(dāng)?shù)鼗鶠橐话阃临|(zhì)時(shí)，應(yīng)先清除表土至地基天然硬土，后夯（壓）實(shí)基底。對(duì)斜坡上填筑的高路堤，則根據(jù)邊坡填土高度和厚度，考慮對(duì)原地面開(kāi)挖臺(tái)階并酌情鋪設(shè)土工格柵的細(xì)粒加筋層。若路段廢方較大，則考慮中部平臺(tái)加寬（5m～10m）、下部進(jìn)行超填反壓。為減少路基沉降，可采取強(qiáng)夯、沖擊碾壓等措施進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)壓，以消減高路堤的差異變形。高填方路基應(yīng)優(yōu)先安排施工，修筑路面前宜有不少于1個(gè)雨季的自然沉降時(shí)間。

對(duì)于不穩(wěn)定路堤將分別采取如下措施：

（1）連續(xù)長(zhǎng)度大于100m，且單塊最小補(bǔ)強(qiáng)施工面積不小于1000m2時(shí)，采用沖擊碾壓法補(bǔ)強(qiáng)，否則采用強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)。

（2）采用強(qiáng)夯法補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，每填高4m滿(mǎn)夯一遍，強(qiáng)夯夯擊能為2000kN·m，夯錘重為15～25t，落距為10m。按最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm進(jìn)行控制。當(dāng)有構(gòu)造物時(shí)，在橋涵臺(tái)背、擋土墻墻背10m范圍內(nèi)不得進(jìn)行強(qiáng)夯，10m以外或者拱頂填高大于8m時(shí)采用夯擊能1000kN.m進(jìn)行強(qiáng)夯，20m以外按正常路段強(qiáng)夯。

（3）采用沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)，每填2.0m進(jìn)行一次補(bǔ)強(qiáng)，采用雙輪三邊形自行式?jīng)_擊壓路機(jī)（沖擊勢(shì)能為25kJ），按錯(cuò)輪而不重疊輪跡的方式碾壓，路堤范圍內(nèi)沖擊碾壓10遍，最后一次沖壓后的沉降量不宜大于30mm，否則應(yīng)調(diào)整沖壓遍數(shù)。

（4）為保證高路堤的路基穩(wěn)定性及減少不均勻沉降，在路床頂部以下0.3m和0.8m處設(shè)2層土工格柵，以便增加路堤的整體穩(wěn)定性，同時(shí)擴(kuò)散應(yīng)力，使地基受力、沉降更為均勻。土工格柵參照J(rèn)T/T480-2002標(biāo)準(zhǔn)，采用整體成型、無(wú)焊接的雙向土工格柵TGSG50-50，其標(biāo)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度縱、橫向大于50kN/m；標(biāo)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度時(shí)伸長(zhǎng)率小于3%；2%伸長(zhǎng)率時(shí)縱、橫向抗拉強(qiáng)度大于12kN/m；節(jié)點(diǎn)極限剝離力大于500N；幅寬大于5m。土工格柵用U型釘固定，搭接寬度30cm，自由段應(yīng)反折200cm以利錨固，反折后最外端距離邊坡1m。

（5）當(dāng)高路堤段基底存在軟弱下臥層時(shí)，首先加固地基，驗(yàn)算處理后地基與路堤邊坡的整體穩(wěn)定性。對(duì)于填土高度較高，驗(yàn)算后穩(wěn)定性不足的路段，可對(duì)基底換填開(kāi)山石渣等粗粒料或采用設(shè)路堤擋土墻或路肩擋土墻等支擋結(jié)構(gòu)物。以下分兩種情況進(jìn)行討論：

①除填石路基以外，填土高度介于20m～32m的路基，當(dāng)縱向長(zhǎng)度大于100m時(shí)，最下一級(jí)采用挖方邊坡填筑的強(qiáng)度較好的中風(fēng)化巖或中硬及以上石渣填筑填料。填石層完成后，在其上設(shè)置40cm厚的過(guò)渡層，過(guò)渡層填石料最大粒徑應(yīng)小于150mm，其中小于0.05mm的細(xì)粒料含量不應(yīng)小于30%。再在過(guò)渡層與路床底之間填筑符合要求的填料并碾壓補(bǔ)強(qiáng)，其上部分根據(jù)土石方調(diào)配情況填筑強(qiáng)度較高的填料。強(qiáng)夯補(bǔ)壓時(shí)應(yīng)避開(kāi)涵洞、橋臺(tái)位置。在達(dá)到壓實(shí)度要求后，在最下一級(jí)h2(h2≥4m)填土高度至下路床底面之間采用壓路機(jī)壓實(shí)。

②除填石路基以外填土高度大于32m的路基，最下一級(jí)6m必須填筑中硬及以上石渣填筑填料或灰?guī)r區(qū)的石質(zhì)填料，并按要求壓實(shí)，再根據(jù)地形情況，做反壓護(hù)道或采用坡腳擋墻或護(hù)腳墻收坡，反壓護(hù)道壓實(shí)度大于93%。填石層完成后，在其上設(shè)置40cm過(guò)渡層，過(guò)渡層填筑強(qiáng)度較高的強(qiáng)風(fēng)化風(fēng)化巖體或中風(fēng)化巖體填料。沖擊式壓路機(jī)壓實(shí)遍數(shù)為10遍，補(bǔ)壓時(shí)應(yīng)避開(kāi)涵洞、橋臺(tái)位置。在達(dá)到壓實(shí)度要求后，在最下一級(jí)h2(h2≥6m)填土高度至下路床底面之間采用高性能壓路機(jī)壓實(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以位于西南地區(qū)連續(xù)長(zhǎng)度大于100m的高填方路基施工為例，對(duì)高填方路基邊坡放坡、填料使用及不穩(wěn)定路段施工等進(jìn)行設(shè)計(jì)，為同類(lèi)工程提供技術(shù)參考。