高速公路特殊路基及高路堤施工技術分析

摘要 文章針對復雜地質(zhì)條件與特殊環(huán)境要求下的路基工程，分析了增強路基穩(wěn)定性、提升排水效率及減少沉降變形的創(chuàng)新方法。同時，對于高路堤的構建，探討了土方填筑施工、石方填筑施工、土石混合填筑等重點施工技術，旨在確保高速公路結構的安全性、耐久性等滿足高速行車需求。通過對這些技術的綜合分析，為提升同類型高速公路建設質(zhì)量與運營效率提供了科學依據(jù)和實踐指導。

關鍵詞 特殊路基；高路堤；公路工程

中圖分類號 U416 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0134-03

0 引言

在高速公路的建設與運營中，特殊路基及高路堤的施工技術占據(jù)著舉足輕重的地位。隨著路堤高度的增加，其受力狀態(tài)變得更加復雜，對填筑材料、填筑工藝、壓實效果及邊坡防護等方面均提出了更高要求。該文將從多個角度出發(fā)，對特殊路基處理及高路堤施工技術進行全面剖析，以期為高速公路建設領域的專業(yè)技術人員提供有益參考。

1 工程概況

某項目工程正線橋梁6座，橋梁總長1.1 km，匝道橋1座；新建隧道2座，隧道長2.85 km；T形互通2座，服務區(qū)1座，主線路基17.369 km；正線橋隧比為20%。路基挖方455.14萬立方米、填方477.32萬立方米、取土7.3萬立方米、隧道挖方61.99萬立方米、棄方53.2萬立方米；棄土場7處總容量63.5萬立方米、取土場1處容量7.3萬立方米，總占地面積為156013.33 m2，總計混凝土為40.5萬立方米。

2 施工工藝流程

特殊路基處理及高路堤總體施工流程圖見圖1所示：

3 特殊路基處理重點施工技術分析

3.1 換填施工

（1）不合格土的開挖

對于需要換填的淤泥、黑土或膨脹土，采用人工配合挖掘機開挖。當換填區(qū)域長度較短（不超過100 m）時，開挖可以從一端開始，逐步向另一端進行。對于長度較長的換填區(qū)域（超過100 m），開挖順序宜調(diào)整為從中部開始，同時向兩端進行。

（2）合格土的換填

在進行換填作業(yè)時，策略的選擇依賴于總長度這一關鍵因素。對于換填總長度在50 m以內(nèi)的情況，通常建議采用順序作業(yè)法，即先完成全部開挖工作，隨后再進行換填，這種方法有助于簡化施工管理，減少不同工序之間的交叉干擾。當換填總長度超過50 m時，為了提高施工效率，縮短工期，推薦采用平行作業(yè)法，即開挖工作向前推進至少30 m后，同時開展開挖與換填作業(yè)，兩者并行不悖，互相配合，以加快整體施工進度。

換填料的運輸采用裝載機與自卸汽車的組合，將預先準備好的換填料高效、安全地運送到施工現(xiàn)場。在卸料過程中，應按照事先規(guī)劃好的車距進行均勻卸料。

換填料卸料完畢后，進入刮平和初壓階段。采用平地機與重型壓路機協(xié)同作業(yè)的方式。利用平地機對換填層進行分層刮平，確保每層厚度不超過0.3 m。在刮平過程中，需注意控制刮板的高度和角度，以獲得理想的平整度。隨后，使用重型壓路機進行跟進初壓，初步夯實換填層，為后續(xù)的正式壓實做好準備。

壓實工藝直接關系換填層的質(zhì)量和穩(wěn)定性。在壓實過程中，需嚴格遵循試驗段確定的壓實工藝參數(shù)，包括振頻、振幅等。同時，需遵循“先輕后重、先邊后中”的壓實原則，即先使用較輕的壓實設備對邊緣區(qū)域進行初步壓實，再逐漸增加壓實設備的重量，逐步向中心區(qū)域推進。這一原則有助于減少壓實過程中的側向位移和隆起現(xiàn)象，提高換填層的整體均勻性和密實性。最后，通過振動壓路機的反復碾壓，直至達到規(guī)定的壓實密度和壓實度要求。換填施工的各項允許偏差、檢驗數(shù)量及檢驗方法如表1規(guī)定：

3.2 塑料排水板施工

排水固結法是先在地基中設置砂井或塑料排水板法等豎向排水體，然后利用建（構）筑物本身重量分級逐漸加載，或在建筑物建造之前，在場地先行加載預壓（或者真空預壓），使土體中的孔隙水排出，逐漸固結，地基發(fā)生沉降，同時提高強度的方法[1]。施工方法如下：

（1）沉管插板

DZ60KS打拔樁機利用振動錘的振動錘擊力和卷揚機的拉力沉管。IJB-16型插板機利用振動錘擊力沉管，開始時應緩慢沉管，防止套管突然偏斜。當套管入土深度距設計深度約2 m時，應減慢沉管速度[2]。

（2）拔管剪斷塑料板

沉管到設計深度后即可拔管，塑料板因樁夾與土的阻力而垂直設置在軟土地基中。套管拔出后應剪斷塑料板，在砂礫石墊層上留出20～30 cm。拔管時應連續(xù)緩慢進行，中途不得放松吊繩，防止因套管下墜而損壞塑料板[3]。

（3）鋪設第二層砂礫石墊層

在完成整段軟土地基的插板施工后，應均勻鋪設第二層砂礫石墊層，此層厚度通?？刂圃?0～30 cm，以形成穩(wěn)定的支撐層。在鋪設過程中，塑料插板應被新鋪設的砂礫石墊層全面覆蓋，以避免暴露并增強整體結構的穩(wěn)定性。采用壓路機對該砂礫石墊層進行靜壓作業(yè)，反復碾壓6～8遍，直至達到預期的密實效果。在此過程中，應對墊層的密實度進行檢查，要求密實度達到90%以上或符合項目具體的設計規(guī)范與要求，為后續(xù)施工奠定堅實的基礎。

（4）預壓荷載

完成插板施工后，隨即實施預壓荷載步驟，荷載應均勻分布在砂礫石墊層上。此預壓荷載主要由后續(xù)將鋪設的土石方填料構成，需遵循路基施工的規(guī)范，逐層填筑并緊實。預壓效果的評估以變形控制為核心，即在各層加載完成后的24 h內(nèi)，監(jiān)測位移速率及水平位移速率是否達標。在施工結束后，應立即采用10 m×10 m網(wǎng)格布局的水準測量法，記錄砂面高程，并整理成報告提交給監(jiān)理工程師，以便進行分項工程的驗收工作。同時，鑒于排水板搭設過程中會有水分自其孔洞排出，需及時采取措施進行排水，以保障施工的連續(xù)性與質(zhì)量。剪帶移位且拔起套管后，錨靴應連同排水板一起留在土中，然后剪斷連續(xù)的排水板，即完成一個排水孔插板操作，插板機隨即可以移位到下一個排水孔繼續(xù)施工[4]。砂礫石墊層、插板允許偏差見表2所示：

4 高填路堤施工重點施工技術分析

4.1 土方填筑施工

在路堤構建過程中，采取橫斷面的全面覆蓋與縱向分段相結合的策略，實施分層填筑作業(yè)。路基應達到規(guī)定的壓實標準，嚴格控制松鋪厚度，將其設定為試驗段路基填土厚度的90%，且每層厚度上限設為30 cm，壓實后則約為25 cm。在施工中，路肩位置應以標尺桿進行標記，控制每層鋪設的精確厚度，依據(jù)車廂容量與所需松鋪厚度，計算并規(guī)劃卸土位置，由專人負責指揮卸車作業(yè)。針對地面坡度，應采取從低向高的分層填筑方法。

在路基工程的材料選用上，應嚴格遵守設計規(guī)范。因工程實際需求，在同一作業(yè)區(qū)域內(nèi)需引入多種填筑材料，應采取嚴格的分層填筑策略，保持每層內(nèi)部材料的均勻一致，避免不同材料間的混合使用，以預防路基兩側因材料性質(zhì)差異而導致的沉降不均勻問題。若確實需采用多種填料，應優(yōu)化設計以減少層間轉換，且每個填料層需保持在至少50 cm的厚度，以保障填筑結構的穩(wěn)定性和耐久性。

在填筑過程中，每層均需達到設計所規(guī)定的平整度與路拱標準，特別是在雨天，路基表面無積水現(xiàn)象。路拱的設置需在首層全斷面填筑時完成，后續(xù)各層填筑應在此基礎上保持均勻的厚度和形狀。對于邊坡的壓實作業(yè)，應與路堤主體部分保持相同的壓實標準，邊坡兩側應預留約40～50 cm的超填量，以便在路基防護結構施工前，通過挖掘機與人工的協(xié)同作業(yè)進行精細的刷坡處理，達到設計要求的邊坡形狀和坡度。

在攤鋪整平環(huán)節(jié)，填筑區(qū)域的卸土與整平作業(yè)需緊密配合，利用平地機等機械設備進行高效、精準的整平作業(yè)。在整平過程中，設置路拱，保證路基的排水性能。推土機先進行初步的推平工作，隨后平地機從兩側向中心縱向行駛，逐步刮平路基表面，同時輔以人工對局部凹坑進行精細填補。在填筑過程中，應關注填料含水量，尤為注意細粒土與黏砂土，將其控制在最佳含水量的±2%范圍內(nèi)。當含水不足時，應在土場加水悶料；超標時，則采用鏵犁、旋耕犁等工具翻曬，并適當減少松鋪厚度，必要時使用生石灰改良土壤。依據(jù)分層施工圖與填料特性，選用適宜的碾壓機械，如重型振動壓路機，其激振力介于25～50 t之間。碾壓應遵循由外向內(nèi)、先靜壓后振動壓的原則，根據(jù)填料種類、厚度及密實度要求，參照試驗段數(shù)據(jù)確定壓實遍數(shù)。

4.2 石方填筑施工

（1）路基填筑前準備與碾壓處理

在正式進行路基填筑前，首要任務是徹底清理原地面表層的雜質(zhì)，包括挖除深度達30 cm的土層，以及徹底移除雜草、樹根、腐殖土等所有不符合要求的材料。同時，需對路堤填筑范圍內(nèi)因清理而產(chǎn)生的坑洞進行填補，優(yōu)先使用原地土或砂性土進行回填，并通過分層夯實的方式，將回填區(qū)域達到既定的填筑高程。完成這些準備工作后，對原地面進行全面碾壓，直至自檢密實度達到90%的標準，并進行抽檢，待檢測合格后方可啟動路基的填筑作業(yè)。若填土高度低于路床厚度，基底的壓實度必須滿足或超過路床的壓實標準。

（2）運料與卸料管理

運料作業(yè)采用挖掘機與自卸汽車的高效配合模式。在裝料過程中，注重控制填料的混合均勻性，避免大粒徑石塊過度集中。規(guī)劃石料運輸路線，運輸順暢。根據(jù)試驗段確定的松鋪厚度，實施水平分層卸料策略，遵循先低后高、先兩側后中間的原則，卸料應均勻有序。對于填石路堤，特別采用石灰方格網(wǎng)法進行精確控制，根據(jù)松鋪厚度和每車運量，在原路基上劃定卸料區(qū)域，由大功率推土機進行攤鋪作業(yè)，嚴格將松鋪厚度控制在試驗總結確定的范圍內(nèi)，并確保每層壓實后的厚度不超過30 cm。推土機初步攤鋪后，對超出壓實厚度2/3以上的大塊石料進行人工破碎或揀除。

（3）填石路堤壓實作業(yè)

填石路堤的壓實工作同樣關鍵。使用大型推土機對攤鋪后的路面進行平整處理，對于局部不平整區(qū)域，輔以人工細石找平。壓實作業(yè)選用20 t以上的振動壓路機進行，設定適宜的碾壓速度（2.0～4.0 km/h）和頻率（約30 Hz）。碾壓流程遵循先靜壓一遍、再振壓6～8遍、最后靜壓一遍的原則。碾壓順序采用由兩側向中間、再由中間返回兩側的方式，確保每次碾壓重疊輪寬的1/3。當壓實層頂面表現(xiàn)穩(wěn)定，無繼續(xù)下沉跡象且無輪跡遺留時，可視為達到壓實標準。對于發(fā)現(xiàn)的空洞、孔隙，應及時補充細料并重新碾壓；若遇松動石塊，則以合適粒徑的小石塊嵌實，并用手錘敲緊。此外，碾壓過程中需適時灑水，以確保填料順利、均勻下沉。

4.3 土石混填施工

路堤填料中石料含量≥70%時，應按填石路堤施工；路基填料中石料含量<30%時，按填土路堤施工；當石料含量在30%～70%之間時，則按土石混填路基施工[2]。

路堤填筑采取橫斷面全寬、縱向分段進行分層填筑。土石混合料填筑路堤時不得采用傾填法施工，以防止土石分離，應分層進行填筑。分層填筑時，松鋪厚度的設定是一個關鍵環(huán)節(jié)，一般建議控制在300～400 mm，但具體數(shù)值應依據(jù)現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)進行確定，對于不滿足級配要求的混合填料，應及時采取人工或機械的方式進行翻拌處理，直至達到設計要求為止。在分層填筑過程中，應控制每層填料的含水量，在最佳含水率范圍內(nèi)進行壓實，以進一步提高壓實效果。同時，每層填筑完成后，應及時進行壓實度的檢測。

在邊坡超填與刷坡處理過程中，為確保邊坡的壓實效果與路堤全斷面保持一致，特在邊坡兩側各實施0.4～0.5 m的超填措施。待路基主體填筑及壓實工作全部完成后，即進入邊坡防護施工前的準備階段，此時需組織人工與挖掘機協(xié)同作業(yè)，對超填部分進行刷坡處理，確保邊坡形狀符合設計要求，坡面平整且穩(wěn)定。

填筑層邊線測量與石灰線控制時，應精準控制每層路基的填筑范圍及邊坡坡率，每當一層路基填筑并壓實完畢后，均需立即進行測量作業(yè)，放出明確的邊線標記。隨后，沿著這些邊線撒上醒目的石灰線，作為后續(xù)填筑作業(yè)的重要參考。這一步驟有助于上層填土嚴格在設計范圍內(nèi)進行，還能有效監(jiān)控并調(diào)整路基側面的邊坡坡率，防止因填筑偏差而導致的邊坡過陡或過緩現(xiàn)象。

填筑段整平與路拱設置作業(yè)時，需同步進行整平操作，填筑層的平整度滿足要求。平地機應根據(jù)每層填筑的設計要求，設置路拱形狀，保證路面排水順暢。當推土機完成一個區(qū)段的初步推平后，平地機隨即跟進，采用從兩側向路基中心縱向行駛的方式，逐步刮平路面，同時輔以人工填平局部凹坑，確保整個填筑層表面平整、無缺陷，為后續(xù)的壓實作業(yè)奠定堅實基礎。

5 結論

通過對高速公路特殊路基及高路堤施工技術的綜合分析，可以明確得出以下結論：

在特殊路基的施工處理上，必須根據(jù)具體地質(zhì)條件采取針對性的技術措施。無論是軟土路基的加固排水、濕陷性黃土的預浸水壓實，還是膨脹土的改良換填，都需遵循“因地制宜、綜合治理”的原則，確保路基達到設計要求的強度和穩(wěn)定性，這不僅有助于減少后期沉降和變形，還能顯著提升道路的耐久性和行車舒適度。

高路堤的施工需要嚴格控制各道工序的質(zhì)量，如填筑材料的優(yōu)良性能、分層填筑的均勻性、壓實效果的充分性，以及邊坡防護的可靠性。通過精細化管理和科學化施工，可以有效提高高路堤的整體穩(wěn)定性和抗變形能力，為高速公路的安全運營提供堅實保障。

參考文獻

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[4]劉洋.高填深挖路基施工技術在公路工程中的應用[J].交通世界，2023（17）：52-54.

收稿日期：2024-07-20

作者簡介：吳越（1995—），男，本科，助理工程師，主要從事公路工程相關工作。