高速公路路基工程施工技術(shù)研究

摘要 在復(fù)雜地質(zhì)條件下建設(shè)的公路工程，存在較多施工難點(diǎn)與施工安全隱患問(wèn)題，施工難度較高。文章以某一高速公路工程為例，分析了工程的主要特點(diǎn)、重點(diǎn)，探討了公路路基工程施工技術(shù)要點(diǎn)，旨在保證該公路工程的施工質(zhì)量。希望該研究?jī)?nèi)容，可對(duì)類似公路工程的施工起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞 高速公路工程；路基；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U417.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）13-0051-03

0 引言

近年來(lái)，為推動(dòng)各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)公路工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。大多數(shù)公路工程的施工環(huán)境條件惡劣，地質(zhì)條件與氣候條件差，存在較多施工難點(diǎn)與施工安全隱患，為保證高速公路的施工質(zhì)量，需系統(tǒng)梳理高速公路路基工程施工技術(shù)要點(diǎn)?；诖耍撐木透咚俟仿坊こ淌┕ぜ夹g(shù)進(jìn)行了深入研究，以供大家參考。

1 工程案例

某一高速公路工程，全長(zhǎng)29.03 km，分三個(gè)路基施工合同段、兩個(gè)路面施工合同段，主線范圍內(nèi)主要工程量包括路基填方5 195 000 m3、路基挖方423 700 m3、防護(hù)排水工程29 681 m3、骨架防護(hù)78 000 m3、三維網(wǎng)護(hù)坡153 942 m2、片石護(hù)坡2 144.5 m3、衡重式擋土墻3 812 m3、路基和臺(tái)背換填用礫石土1 051 000 m3；橋涵工程包括大橋3座、中橋1座、天橋11座、分離式立交橋4座、樞紐跨線橋4座、小橋2座、加寬中橋1座、加寬小橋2座、通道橋3座、圓管涵27道、箱涵17道和暗板涵42道，工程量為砂礫墊層1 171 130 m2、水泥穩(wěn)定砂礫底基層274 153 m2和水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層2 080 460 m2，以及瀝青混凝土262 686 m2、10 cm厚ATB-25型瀝青碎石886 355 m2、6 cm厚AC-20型瀝青碎石901 543 m2、4 cm厚AC-13型瀝青碎石901 543 m2。項(xiàng)目總投資9.798億元，監(jiān)理服務(wù)費(fèi)用13 438 610萬(wàn)元。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告可知，該工程氣候條件立體化，地質(zhì)條件較復(fù)雜，主要采用互通式立交形式，設(shè)有多座橋梁，該工程的施工存在較多施工難點(diǎn)與施工安全隱患問(wèn)題。為保證該公路工程的施工質(zhì)量與施工安全，解決各種施工難題，消除各種施工安全隱患問(wèn)題，提出了有效對(duì)策。

2 工程特點(diǎn)分析

2.1 獨(dú)特的構(gòu)造

該項(xiàng)目設(shè)有多處互通式立交，因受地形地貌的約束與限制，部分立交設(shè)計(jì)采用喇叭立交形式；部分立交與該地區(qū)的國(guó)道、溪流、河流等處于同一山坳中；部分立交需下穿高速公路。

2.2 復(fù)雜的地質(zhì)條件

該公路所在地區(qū)的地質(zhì)條件較差，分布多處河流，山脈走向不規(guī)律，地層巖性復(fù)雜，地形地貌以巖溶化山地為主，并存在洼地、落水洞、漏斗等地形；沿線褶皺、斷裂十分發(fā)育，向斜坡地帶過(guò)渡，整體向南傾斜。調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，該公路穿過(guò)41處滑坡坡體，存在軟土地基，風(fēng)化巖層分布廣泛。鑒于此，該公路施工選用鋼管樁注漿技術(shù)、小導(dǎo)管注漿技術(shù)、三維植物護(hù)坡技術(shù)、錨索支護(hù)技術(shù)、拱形護(hù)坡技術(shù)、碎石樁基礎(chǔ)等，旨在保證該公路的整體施工質(zhì)量。

2.3 立體化的氣候條件

該公路海拔145～1 610 m，穿過(guò)多個(gè)氣候區(qū)，氣候條件呈立體化。在最低海拔位置處，氣候環(huán)境溫度較高，年地表溫度為12～73 ℃；在最高海拔位置處，年溫度為?3～32 ℃，常出現(xiàn)大霧和陰雨天氣，氣候環(huán)境變化多端，直接影響公路工程的施工質(zhì)量。

3 高速公路路基工程施工難點(diǎn)與技術(shù)措施

3.1 軟基的處理

該公路沿線分布大量的高液性黏土與高塑性黏土，土基的承載能力差，路基開挖施工難度高。綜合考慮后，采用膨脹土填料改良軟基土質(zhì)[1]；為避免路基邊坡出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，提高路基邊坡的穩(wěn)定性，采用“盲溝+錨桿格構(gòu)梁+植被種植土”施工方法[2]；根據(jù)各施工路段土基的液性與塑性情況，摻入紅土與碎石，并輔以使用水泥攪拌樁技術(shù)。

3.2 高填方路堤的施工

3.2.1 路基填筑表層處理

路基表層清理30 cm，清表結(jié)束后采用壓實(shí)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)碾壓，保證地基承載力與壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求[3]；地面自然坡度大于1∶5時(shí)，對(duì)原地面開挖2 m寬度的臺(tái)階；基巖斜坡覆蓋較薄時(shí)，清除覆蓋層，并開挖臺(tái)階[4]；集中堆棄清淤土方與清表土方，統(tǒng)一置于棄土廠，用于后期排水施工與路基邊坡防護(hù)施工[5]。

3.2.2 高填方路堤施工方法

施工前進(jìn)行試驗(yàn)路段試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定各施工參數(shù)，并據(jù)此逐段施工；對(duì)高填方路堤分層施工，每層施工結(jié)束后，向監(jiān)理工程師上報(bào)壓實(shí)度、逐樁標(biāo)高、壓實(shí)厚度、填筑厚度等相關(guān)檢測(cè)資料，獲得監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后開始后續(xù)施工[6]。高填方路堤基底承受較大荷載，施工技術(shù)人員施工前要詳細(xì)檢查路基基底的承壓強(qiáng)度與驗(yàn)算路基的穩(wěn)定性。碾壓施工結(jié)束后，若軟弱地基不滿足施工要求，需進(jìn)一步加固處理地基[7]。

3.2.3 施工工序

高填方路堤施工的工藝流程如下：①施工前期準(zhǔn)備；②運(yùn)送回填料；③攤鋪路基回填料；④破碎大粒徑石料；⑤采用細(xì)粒料填充空隙；⑥局部找平；⑦碾壓路基表面；⑧局部找平空隙細(xì)料；⑨碾壓；⑩質(zhì)量檢測(cè)；開展后續(xù)其他施工作業(yè)。

3.2.4 路基填筑

施工中采用縱向分層、橫斷面全寬的填筑方法。使用挖掘機(jī)與自卸汽車運(yùn)輸填料，使用平地機(jī)與推土機(jī)攤鋪路基填料，使用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓路基填料。利用路基平行線，分層控制高填方路堤填石標(biāo)高或填土標(biāo)高，根據(jù)試驗(yàn)段試驗(yàn)結(jié)果，合理控制虛鋪厚度與碾壓方法。

3.2.5 沖擊碾壓

采用來(lái)回錯(cuò)輪方式進(jìn)行沖擊碾壓，輪跡間互相重疊，其中來(lái)回錯(cuò)輪示意，如圖1所示。在縱向排列中，每層錯(cuò)開1個(gè)輪寬，均勻布滿沖擊點(diǎn)，保證每1次均可沖擊工作面波峰，整個(gè)場(chǎng)地壓完1次即為碾壓1遍；第2遍碾壓時(shí)，從第1遍向內(nèi)偏移0.3 m后進(jìn)行碾壓施工；第3遍碾壓時(shí)，施工起點(diǎn)為第1遍沖擊碾壓起點(diǎn)位置，依次重復(fù)以上施工步驟，直到施工結(jié)束。

圖1 來(lái)回錯(cuò)輪示意圖

3.2.6 土工格柵鋪設(shè)

土工格柵的鋪設(shè)施工步驟如下：①施工前期準(zhǔn)備；②處理下承層；③鋪設(shè)土工格柵；④填土攤平；⑤碾壓、夯實(shí)；⑥夯拍邊坡；⑦檢測(cè)施工質(zhì)量。

土工格柵的鋪設(shè)質(zhì)量要求：鋪設(shè)土工格柵時(shí)，拉直平順土工格柵，土工格柵緊貼下承層，嚴(yán)禁出現(xiàn)褶皺；下承層保證平整，不得存在堅(jiān)硬凸出物；下承層的平整度控制在3 cm內(nèi)；土工格柵主受力方向與路堤橫向一致，鋪設(shè)土工格柵至溝側(cè)；沿路基橫向不宜搭接土工格柵，沿路基縱向牢固連接土工格柵，縱向上層與下層搭接長(zhǎng)度至少0.1 m，利用高強(qiáng)塑料扎扣扎牢，每0.1 m設(shè)置1個(gè)扎扣，不得用鐵絲綁扎；沿搭接方向，每3 m布設(shè)1個(gè)門釘，門釘至少壓入土中0.3 m；土工格柵鋪設(shè)結(jié)束后，及時(shí)填筑路基，避免長(zhǎng)時(shí)間暴曬，若陽(yáng)光暴曬時(shí)間大于24 h，需拆除已鋪設(shè)的土工格柵，重鋪新的土工格柵。此外，若土工格柵破損，重鋪新的土工格柵。

3.2.7 縱橫向填挖交界處理

地面坡度大于1∶5時(shí)，開挖臺(tái)階，根據(jù)地面坡度與填土高度確定臺(tái)階寬度，臺(tái)階寬度至少2 m，并設(shè)置4%的反坡。填挖交界位置處，橫向開挖至中央分隔帶中部，挖方深度至少0.8 m。地面坡度不得小于1∶3.5，根據(jù)地質(zhì)條件、地面橫坡大小、填土高度等，鋪設(shè)3～4層土工格柵?？v向填挖交界位置處，分別在上、下路床底部鋪設(shè)兩層10 m長(zhǎng)的土工格柵；橫向填挖交界位置處，除了分別在上、下路床底部鋪設(shè)兩層10 m長(zhǎng)的土工格柵外，由上到下開挖臺(tái)階上設(shè)置2層6 m長(zhǎng)的土工格柵。

3.2.8 路堤沉降與穩(wěn)定監(jiān)測(cè)

高填方路堤施工中，布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)網(wǎng)，全程監(jiān)控路基的加載速度；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定垂直位移量與水平位移量，確保路基的穩(wěn)定性。

3.3 土石方邊坡的開挖與防護(hù)

3.3.1 土石方邊坡的開挖

根據(jù)巖石節(jié)理發(fā)育程度、風(fēng)化程度與類別等，確定石方開挖方法。若遇到強(qiáng)風(fēng)化巖石與軟石，在條件允許的情況下，選用機(jī)械開挖方式，若無(wú)法采用機(jī)械開挖方法，選用爆破開挖方法[8]。爆破石方前，根據(jù)施工機(jī)械配置、斷面開挖、地形地質(zhì)等情況，制定合理、科學(xué)的爆破設(shè)計(jì)方案，獲得監(jiān)理工程師的批準(zhǔn)，且在監(jiān)理工程師的指令下進(jìn)行爆破施工。路塹深長(zhǎng)時(shí)，選用通道縱挖法開挖施工；分層施工中，先開挖1個(gè)通道，然后開挖通道兩側(cè)，各層均設(shè)有獨(dú)立的臨時(shí)排水系統(tǒng)與獨(dú)立的出土道路；開挖風(fēng)化破碎巖體時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用階梯式開挖法，設(shè)置平臺(tái)，形成階梯邊坡[9]，保證邊坡的穩(wěn)定性。開挖邊坡時(shí)，留出3 m預(yù)裂爆破或光面爆破施工，并進(jìn)行人工刷坡；按照由上至下的順序，逐級(jí)開挖邊坡與邊坡防護(hù)，上一級(jí)邊坡加固施工結(jié)束后，開始開挖下一級(jí)的邊坡，直至邊坡防護(hù)施工結(jié)束。

石方段開挖方量大，采用淺孔松動(dòng)控制爆破技術(shù)分層開挖，不得用放炮方式開挖；石方段開挖方量小，采用施工機(jī)械設(shè)備小炮打眼開挖施工。路基邊坡周邊位置處，沿與邊坡平行的方向打預(yù)裂孔，起爆預(yù)裂孔，按照從臨空到邊坡的順序依次爆破[10]?；膊课恢苓呂恢妙A(yù)設(shè)0.3 m光爆層，分段施工，沿路基面平行方向鉆孔與光面爆破。爆破結(jié)束后，不得擾動(dòng)塹頂山體、邊坡與路床，爆破后的坡面要足夠平順。爆破施工前進(jìn)行爆破試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，適當(dāng)修正爆破參數(shù)，爆破施工中合理控制裝藥量。挖方邊坡從開挖面對(duì)邊坡向下分級(jí)清刷。下挖深度達(dá)到3 m時(shí)，刷新開挖邊坡；利用施工機(jī)械設(shè)備或人工法清刷軟質(zhì)巖石邊坡；使用施工機(jī)械設(shè)備與人工切割法，切割堅(jiān)石或次堅(jiān)石邊坡，清除干凈松石和危石。爆破施工結(jié)束后，排查瞎炮，然后方可繼續(xù)后續(xù)施工作業(yè)。

3.3.2 土石方邊坡的防護(hù)

該工程存在邊坡破壞、滑坡坍塌等安全隱患，為避免發(fā)生以上安全隱患問(wèn)題，制定了路基邊坡防護(hù)方案，即：第1、2級(jí)路基邊坡坡率為1∶1，第3級(jí)邊坡坡率為1∶1.1，第4級(jí)邊坡坡率為1∶1.25。在該工程中，強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖的巖裂隙十分發(fā)育，巖芯呈堅(jiān)硬土夾塊狀，碎塊遇水易軟化和折斷，該工程路基邊坡防護(hù)方案如表1所示。

3.3.3 漿砌片石護(hù)面墻防護(hù)

在路基邊坡底部，采用漿砌片石護(hù)面墻防護(hù)，遇到小型坍塌土質(zhì)邊坡、坡面易受侵蝕的土質(zhì)邊坡、破碎的挖方段、易風(fēng)化或風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖、邊坡陡峭路段時(shí)，選用漿砌片石護(hù)面墻防護(hù)方案。使用漿砌片石護(hù)面墻，避免邊坡沖刷，防止落石型邊坡、流動(dòng)型邊坡和滑動(dòng)型邊坡崩坍。

3.3.4 噴射混凝土防護(hù)

噴射混凝土防護(hù)具有施工成本低、施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，遇到巖石破碎、深挖路塹的高路基邊坡時(shí)，采用噴射混凝土防護(hù)。

3.3.5 噴播植草防護(hù)

噴播植草是一種常見的路基邊坡防護(hù)措施，遇到坡面沖刷不嚴(yán)重、邊坡高度小于6 m、邊坡坡率小于1∶1.25、邊坡穩(wěn)定性高等情況時(shí)，選用噴播植草防護(hù)方案。

3.3.6 掛CF網(wǎng)植草防護(hù)

CF網(wǎng)是一種綠色環(huán)保材料，可自行降解。采用掛CF網(wǎng)植草防護(hù)方案，可避免雨水沖跑植物種子，即使土壤質(zhì)量差，通過(guò)人工改良土壤，即可給予植物足夠的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，提高植物種子的成活率，因此可對(duì)路基邊坡表層起到加筋加固的效果，避免邊坡表層滑移。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)公路工程的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，為進(jìn)一步推動(dòng)綠色環(huán)保型社會(huì)的建設(shè)與發(fā)展，出現(xiàn)了綠色交通新理念，這就對(duì)公路工程的建設(shè)提出了施工環(huán)保、施工安全等多種新要求，公路選線不再一味地追求低造價(jià)、低難度，越來(lái)越多的公路工程項(xiàng)目選擇建設(shè)在地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū)，存在較多的施工難點(diǎn)問(wèn)題。該文以某一高速公路工程為例，分析了工程的主要特點(diǎn)，重點(diǎn)探討了高速公路路基工程的施工難點(diǎn)與技術(shù)措施，希望該研究?jī)?nèi)容可對(duì)類似公路工程的施工起到一定的借鑒與參考作用。

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