論路基防護(hù)與排水施工技術(shù)在高速公路工程中的應(yīng)用

收稿日期：2024-01-19

作者簡(jiǎn)介：賈曉霞（1980—），女，本科，工程師，研究方向：道路與橋梁。

摘要 路基是公路結(jié)構(gòu)的重要組成部分。為充分發(fā)揮路基防護(hù)與排水施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)，保證高速公路路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，文章以山西省某高速公路為實(shí)例，從路基拱形骨架邊坡防護(hù)、邊坡植草防護(hù)等方面論述路基防護(hù)施工的技術(shù)要點(diǎn)，從排水溝槽、中央分隔帶、地下排水施工等方面論述路基排水施工的技術(shù)要點(diǎn)，明確施工關(guān)鍵要素以及注意事項(xiàng)，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)人員提供參考借鑒，保障公路交通穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞 高速公路工程；路基防護(hù)；路基排水；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U418.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）09-0074-03

0 引言

高速公路是連接城市和交通樞紐的重要干線，對(duì)于保障人民出行、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有不可替代的作用。路基防護(hù)和排水施工是高速公路工程的關(guān)鍵一環(huán)，直接影響著公路的使用壽命和安全性。路基防護(hù)技術(shù)主要是為了保護(hù)路基免受外部影響，排水施工技術(shù)則旨在有效排除降雨所產(chǎn)生的積水，防止公路因積水而出現(xiàn)滑動(dòng)或發(fā)生其他危險(xiǎn)事故?；诖?，結(jié)合實(shí)例深入研究和分析路基防護(hù)與排水施工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于高速公路工程更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的自然環(huán)境和交通需求，為人民出行提供更加安全、便捷的通道等具有重要意義。

1 工程概況

山西省某高速公路全線總里程為118.64 km，采取雙向八車道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)行駛速度120 km/h，為整體式路基，寬度為42 m。通過對(duì)工程沿線地質(zhì)情況勘查發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)層巖性包括砂土夾砂層、粉質(zhì)黏土層、粉土層等，在底部位置夾雜24～37 cm厚度的黑色淤泥。公路的互通區(qū)位置橫跨一條河流，在勘查時(shí)河流寬度11.5 m，深度3.5 ～5.5 m，含水層的土質(zhì)以砂土和粉土為主，地下水水位標(biāo)高的變化范圍為21.45～23.64 m。通過匯總近年來該河流的水位情況，發(fā)現(xiàn)其變化幅度在±0.5 m范圍內(nèi)。同時(shí)，觀察公路沿線施工環(huán)境，該區(qū)位分布多處農(nóng)田和灌溉河流，水的存在將對(duì)路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性帶來一定影響。因此，為保證高速公路路基結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)路基防護(hù)和排水施工高度重視。

2 高速公路路基防護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 路基拱形骨架邊坡防護(hù)施工

2.1.1 防護(hù)結(jié)構(gòu)及作用

路基拱形骨架邊坡防護(hù)是一種利用預(yù)制的拱形鋼筋混凝土骨架與坡面土體結(jié)合的防護(hù)方法，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要有以下兩點(diǎn)：

（1）骨架與土體結(jié)合緊密，能夠有效提高邊坡的整體抗滑能力和穩(wěn)定性。

（2）預(yù)制骨架具有較高的承載能力和剛度，能夠有效分擔(dān)坡面土體的荷載。

該工程路基拱形骨架防護(hù)結(jié)構(gòu)的組成、參數(shù)以及作用如表1所示[1]。

表1 路基拱形骨架防護(hù)結(jié)構(gòu)及作用

序號(hào) 結(jié)構(gòu)組成 參數(shù)及作用

1 主骨架 為“U”結(jié)構(gòu)，寬度0.6 m，以3 m×3 m為布置結(jié)構(gòu)；與路基邊坡土體形成拱形，增加穩(wěn)定性

2 次骨架 為“L”結(jié)構(gòu)，寬度為0.5 m，在路基邊坡中錨入0.5 m后和主骨架連接；使拱形骨架具有更好的剛度與整體性

3 截水溝 設(shè)置在路基的外部，深度和寬度均為0.1 m；用于將坡面的積水排除并收集

4 混凝土 所用混凝土標(biāo)號(hào)為C25，確保防護(hù)結(jié)構(gòu)具有更高的耐久性和強(qiáng)度

5 伸縮縫 在路基拱形骨架護(hù)坡的沿線范圍內(nèi)，以15 m為間隔設(shè)置一處，寬度為0.02 m；為了避免因?yàn)榉€(wěn)定變化而引起的形變，在其縫內(nèi)塞入瀝青麻筋

6 踏步 寬度為1.2 m，以100 m為間隔進(jìn)行設(shè)置，直至路肩頂面；在路基邊坡單級(jí)10 m以上位置時(shí)，同時(shí)在一側(cè)設(shè)置扶手欄桿

2.1.2 開挖基槽施工

對(duì)基槽進(jìn)行開挖，以提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)，具體開挖流程如下：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，沿著拱形骨架邊坡的輪廓線進(jìn)行開挖，確保深度、寬度等符合技術(shù)要求。

（2）基槽的底部平整光滑，沒有凸起或凹陷的部分。

（3）在開挖基槽的過程中，對(duì)于松散或破損的土體，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理和修復(fù)，確保基槽的穩(wěn)固性。

（4）為確保拱形骨架具有良好的平整度，在橫向和縱向均使用掛線進(jìn)行控制。

（5）開挖時(shí)由上至下，有序進(jìn)行，并根據(jù)施工安排確定開挖長(zhǎng)度，以免因長(zhǎng)時(shí)間暴露出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)等情況。

完成基槽開挖施工并對(duì)表面進(jìn)行初步處理后，對(duì)基槽內(nèi)側(cè)模板進(jìn)行安裝。對(duì)于模板轉(zhuǎn)角拼接位置，使用橡膠條密封嚴(yán)密，避免在混凝土澆筑時(shí)出現(xiàn)漏漿情況。為保證模板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，預(yù)先在邊坡內(nèi)部打入鋼管穩(wěn)定架，可對(duì)模板體系起到支撐作用[2]。根據(jù)拱形骨架的設(shè)計(jì)尺寸與形狀，確保模板線性符合要求。在模板內(nèi)部均勻涂抹一層脫模劑后，組織進(jìn)行混凝土的澆筑施工。

2.1.3 混凝土工程施工

該工程防護(hù)結(jié)構(gòu)所用混凝土標(biāo)號(hào)為C25，嚴(yán)格依照強(qiáng)度和配合比要求進(jìn)行材料的制備。澆筑作業(yè)前，由施工人員全面檢查模板體系的穩(wěn)定性和線形是否良好。在汽車吊機(jī)的輔助下，配合料斗完成混凝土澆筑，澆筑順序?yàn)橄然A(chǔ)，再拱架，最后為平臺(tái)。澆筑的同時(shí)，由施工人員跟進(jìn)檢查是否存在空洞、裂縫等情況，對(duì)于遺漏位置應(yīng)及時(shí)予以補(bǔ)充。完成混凝土澆筑后，在結(jié)構(gòu)表面全面覆蓋一層塑料薄膜，定期予以灑水養(yǎng)護(hù)。該工程在混凝土養(yǎng)護(hù)期間，環(huán)境情況良好，在養(yǎng)護(hù)3 d后即進(jìn)入模板拆除及施工縫工序。

2.1.4 模板及施工縫處理

在混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)3 d后，結(jié)構(gòu)達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%，即可安排模板拆除施工[3]。施工人員嚴(yán)格依照拆模順序完成模板體系的拆卸，以混凝土表面及邊角無缺陷和損傷為合格標(biāo)準(zhǔn)，禁止暴力拆模行為。如圖1所示為邊坡拱形骨架護(hù)坡結(jié)構(gòu)的示意圖，為使骨架間具有更好的連接強(qiáng)度和密封性，應(yīng)以一定間隙設(shè)定0.02 m寬的施工縫，并填充施工材料。

圖1 邊坡拱形骨架護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意圖（cm）

2.2 路基混凝土空心塊施工

對(duì)拱形骨架防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行空心塊施工，可為后續(xù)的路基邊坡植草創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)條件。具體施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）對(duì)邊坡雜物等進(jìn)行全面清理，根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙完成放線定位，確定混凝土空心塊的位置和線形。

（2）對(duì)溝槽予以開挖，確保其底部和側(cè)壁具有良好的光滑性和平整性。在底部均勻鋪設(shè)一層水泥砂漿，作為混凝土空心塊的底層。在鋪設(shè)空心塊施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合邊坡的線形從下至上有序進(jìn)行，確保不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位和縫隙等情況。每間隔15 m設(shè)置一處伸縮縫，在縫內(nèi)填充瀝青麻筋。

（3）將具有豐富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的土壤回填至空心塊，確保土壤厚度全面覆蓋空心塊內(nèi)部的鋼筋網(wǎng)。該工程所用邊坡結(jié)構(gòu)空心塊為正六邊形。

2.3 路基邊坡植草防護(hù)施工

（1）由施工人員檢查沿線范圍內(nèi)的孔洞和坑槽，及時(shí)予以填補(bǔ)，檢查排水系統(tǒng)的暢通性，減少積水對(duì)邊坡的侵蝕。

（2）完成路基邊坡檢查后，將根系發(fā)達(dá)且枝葉濃密的草籽撒播在混凝土空心塊，草種撒播量控制為20 g/m2。

該工程所用草種為抓根草、三葉草等[4]。

（3）完成草籽撒播后，應(yīng)定期進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，為草的生長(zhǎng)提供充足的水肥條件。為了避免雨水對(duì)草籽形成沖刷，灑水養(yǎng)護(hù)后應(yīng)及時(shí)覆蓋塑料薄膜。待草籽發(fā)芽成苗后，對(duì)缺苗位置進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)種。

3 高速公路路基排水施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 落實(shí)施工準(zhǔn)備，完成測(cè)量放樣

為確保路基排水施工順利進(jìn)行，應(yīng)強(qiáng)化質(zhì)量控制。該工程路基排水施工準(zhǔn)備包括以下幾點(diǎn)：

（1）全面檢查施工中所用材料的質(zhì)量，如土工布、排水管、水泥砂漿等材料。

（2）要求操作人員對(duì)施工設(shè)備性能進(jìn)行全面檢查，有序組織施工人員進(jìn)場(chǎng)。

（3）組織施工人員技術(shù)交底，詳細(xì)交代路基排水施工技術(shù)工藝、注意事項(xiàng)以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。

完成施工準(zhǔn)備后，組織測(cè)量放樣施工。為確保樁點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)中線的起止點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，完成樁點(diǎn)定位。該工程在坑槽挖設(shè)時(shí)借助于施工機(jī)械進(jìn)行，以10 m為間隔設(shè)置8 cm×20 cm的坡度板。確保坡度板埋設(shè)牢固，使其高度始終低于地面，控制伸出槽的長(zhǎng)度不小于30 cm。安裝完成后，坡度板表面管線中心釘與高程板的高程釘應(yīng)為垂直關(guān)系。

3.2 排水溝槽施工

3.2.1 確定溝槽斷面參數(shù)

施工中常使用垂直開挖和放坡開挖，結(jié)合該工程沿線范圍內(nèi)土質(zhì)情況以及開挖溝槽時(shí)深度參數(shù)，最終確定為垂直溝槽。使用非金屬管道進(jìn)行排水，不同管道外緣寬度下的工作面寬度參數(shù)[5]如表2所示：

表2 不同管道外緣寬度下的工作面寬度參數(shù)

管道外緣寬度/mm 工作面寬度/mm

＜500 400

500～＜1 000 500

1 000～＜1 500 600

1 500～＜3 000 800

3.2.2 開挖溝槽

采取機(jī)械開挖和人工協(xié)作的方式進(jìn)行溝槽的開挖。使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行開挖，當(dāng)機(jī)械開挖達(dá)到槽底30 cm深度后，由人工代替機(jī)械進(jìn)行后續(xù)的開挖和修整工作，以減少對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞，確保溝槽的穩(wěn)定性和安全性。為避免多余土方對(duì)溝槽壁產(chǎn)生過大的荷載壓力，確保溝槽的穩(wěn)定性，在開挖過程中應(yīng)將產(chǎn)生的多余土方及時(shí)由運(yùn)輸車輛運(yùn)送至指定位置。

3.2.3 溝槽排水方式及施工注意事項(xiàng)

該工程路基溝槽采取明溝排水法，使溝槽、排水溝以及集水井之間形成良好的連接體系，確保積水可以順利排除。該工程溝槽排水施工注意事項(xiàng)總結(jié)為如下幾點(diǎn)：

（1）在設(shè)置排水溝時(shí)，適宜加大工作面寬度，減少水流對(duì)溝底和溝壁的沖刷和磨損，延長(zhǎng)排水溝的使用壽命。

（2）若管道內(nèi)存在防水層，則以800 mm作為工作面寬度。

（3）若無管座，則在計(jì)算結(jié)構(gòu)寬度時(shí)以管道外坡為參考。若有管座，則以管座外坡為參考。

（4）該工程施工管道的外緣寬度不足500 mm，確定工作面寬度為400 mm。

（5）由于采取垂直開挖工序，應(yīng)確保施工時(shí)坡面和坡頂具有一致的開挖寬度。

3.3 中央分隔帶排水施工

如圖2所示為中央分隔帶排水示意圖，其整體為凸形結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)對(duì)預(yù)制護(hù)欄進(jìn)行砌筑，將灌木等綠植栽植在中間位置。具體排水施工技術(shù)措施如下：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定盲溝的尺寸和深度，并在地面進(jìn)行標(biāo)記，為后續(xù)開挖做準(zhǔn)備。

（2）依據(jù)橫斷面尺寸進(jìn)行挖掘作業(yè)，確立上底寬度與下底寬度。在挖掘量較大的路段，使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行挖掘，隨后通過人工進(jìn)行修整，處理挖出的土方。針對(duì)挖掘量較小的路段，僅安排人工進(jìn)行挖掘，以確保挖掘的精度。完成挖掘工序后，進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，合格后再展開后續(xù)施工。

（3）對(duì)基坑質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，鋪設(shè)土工布并固定，將開好孔的波紋管設(shè)置在中央分隔帶的中心位置，波紋管之間應(yīng)使用接頭連接，以加強(qiáng)基坑的土體支護(hù)和排水效果。

（4）排水管道沿著橫向和縱向布置，使用水泥砂漿在橫向和縱向排水管的位置實(shí)施找平處理，降低滲漏風(fēng)險(xiǎn)。為了增強(qiáng)排水系統(tǒng)的嚴(yán)密性和防水效果，在鋪設(shè)土工布前，應(yīng)對(duì)瀝青材料進(jìn)行涂抹，完成土工布鋪設(shè)后，再次進(jìn)行瀝青油的涂抹。

（5）完成碎石材料表回填后，施工人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整平處理，鋪設(shè)過濾層土工布。

（6）為了確保排水系統(tǒng)的暢通，增強(qiáng)其抗沖擊能力，該工程所選的橫向排水管材料為U-PVC管，規(guī)格φ150 mm，在管底位置設(shè)置2%的縱坡，將急流槽和防護(hù)設(shè)置修剪在出口位置[6]。

3.4 地下排水施工

結(jié)合該工程水文地質(zhì)勘查報(bào)告，受周邊灌溉水渠的影響，在K12+240～K12+680、K54+370～K55+350等路段存在稍高的地下水位。為了減少地下水層對(duì)路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，有效攔截地下含水層，應(yīng)采取修建滲溝進(jìn)行地下排水施工。

（1）地下排水的滲溝為矩形結(jié)構(gòu)，為了確保滲溝的正常運(yùn)作，需要選擇適當(dāng)?shù)奶钪牧喜⑦M(jìn)行層次構(gòu)建。根據(jù)提供的信息，滲溝底部填筑大粒徑碎石和卵石，并在其上方及兩側(cè)分層填筑細(xì)顆粒的粒料作為反濾層。

（2）在硬塑管上均勻開設(shè)孔徑為1 cm的小孔，使用土工布進(jìn)行包裹，將大于孔徑的碎石回填在管道的周圍，形成滲溝。

（3）完全封閉滲溝頂部，對(duì)防滲材料進(jìn)行鋪設(shè)，并在其上方鋪設(shè)0.5 m的土層進(jìn)行夯實(shí)。

（4）為確保良好的排水效果，滲水材料的頂部要高于原地下水位。

圖2 中央分隔帶排水示意圖

4 結(jié)束語

綜上所述，路基防護(hù)與排水施工技術(shù)在山西省某高速公路工程中得到充分運(yùn)用，采用邊坡植草進(jìn)行拱形骨架邊坡防護(hù)可有效提高路基穩(wěn)定性。在路基排水施工時(shí)，應(yīng)從排水溝槽、中央分隔帶、地下排水等多維度強(qiáng)化排水效果。該公路通車至今，路基結(jié)構(gòu)未受地下水層影響，未出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)、路基塌陷等質(zhì)量病害，為高速公路的安全運(yùn)營(yíng)提供了可靠保障。

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