半填半挖路基施工处理技术分析

2013-04-16石永利

交通运输研究 2013年8期

石永利

（河北省邯郸市光太公路工程有限公司，河北邯郸 056001）

0 引言

在半填半挖路基工程中，由于填方部分路堤在大多数情况下都是就地取材，利用山体切的岩土材料填筑而成。由于在设计前不可能得到适合施工工艺要求的地层材料，故在施工前必须对路线所经之处的地表覆盖层进行适当的查勘，以便确定路基切挖比例、支挡形式、填筑工艺及加固方案，同时对原定的方案进行适当的变更也是不可避免的。在施工阶段的查勘主要是查明地质构造、岩土类别、含水情况、基谢谢性及其强弱风化层、地下水埋深及变化规律和地表水活动情况，并评价交接面稳定性、边坡结构形式和坡比。

1 场地勘探

从工程实践经验表明，对于山坡坡面起伏程度变化不大时，对于地面横坡缓于1∶5的地段，可在沿路线取代表性横剖面5个左右，每一断面在中线两侧布设5～10m深的探孔4～5个，通过探孔了解交接面覆盖层岩土类别及基片面风化、地下水等情况。必要时孔深应达到工程件良好的岩土层。分段分层采取代表性样品进行试验，最好在代表性地段作原位测试。浅层地质体含水量可按深度1m、2.5m、4m、5m、6m、8m、10m取样测试或根据现场实际情况确定，含水量异常地段应加密。

路线布线穿过岩层软硬不均的构造交界处，多为地下水活动区。路基填筑后在丰水季节产生不均匀压缩变形，沉降差异产生裂缝后未及时封水致使路基饱水而滑移。坡面路基上缘坡面汇水面积较大，虽做截水和路基排水沟防护，因地表水渗透路基和地基覆盖土层内，而造成地基连同路基整体变形或滑移。切挖体填料路用性能差，处置不当和路基边缘压实度不够。边坡对季节性较为敏感，若被面未封闭处理，雨季边坡水渗透，在距路基边缘的填方边坡上发生纵向裂缝。

2 断面形式修正

对于在施工前查勘基础上，通过对原定的断面形式进行修正，以有利于路堤的稳定，降低工程造价。在修正过程中可以参考如下一些经验：

a）当地面横坡缓于1∶5，覆盖土层厚度2～4m，地基基岩横坡缓于1∶3时，地下裂隙水贫乏，采用填方路堤的边坡率必须满足规范要求；

b）地面横坡陡于1∶2.5，覆盖土层为厚度大于4m的碎石土民基岩横坡陡于1∶2.5时，强烈建议填方路基外侧设支挡结构；

c）地面横坡陡于1∶2，基岩团陡于1∶2.5，公路应做横向台式分离路幅，外侧设量构造物通过，以降低工程造价；

d）地面横坡陡于1∶2～1∶0.33，内侧边坡较高时应采用填方，或设置桥梁，通过减少路基开挖防止路基边坡过高、防护工程过大或开挖后形成危岩，而造成边坡坍塌。

3 切削体填料性能及施工要点

目前对于一般的土质路基填筑技术已经成熟，对于山区缺土多石，在山区半填半挖路基的填筑部分采用挖方切削下来的地质体，通常为石质填料。在施工前需要了解填料的性能，以便进行合适的处理并采用适当的工艺。

3.1 石料选择

填石料应该满足可用性判定标准，即判断填料是否可以用于填方路堤的填筑。根据规范规定，填石路堤所用石料的强度不应该小于12MPa，对于用于用护坡的则不得小于20MPa。强风化的软岩在进行技术处理前不得用于填筑路基，也不得作为填缝料。对于易风化的软岩不得用于路堤上部或路堤的浸水部分。另外。还规定膨胀性岩石在改性处理前不得用于填石路堤的填筑。

3.2 其他填料的要求

所采用的填料工程性质应当基本满足工程要求，如填料的密度、强度、破碎率、吸水串以及填石料的接配特性，变形及其可压实性等。对于硬岩粒径大而且不因施工时破碎碾压和气象条件等变化产生细粒化的岩石，每层厚度应达到30cm以上，则应对每层的铺厚不超过最大粒径的1.5倍，才能不使材料分离摊铺；把大的岩块集中放在填方区的下部、边坡表面；根据施工厚度选择压实机具；选定边坡保护措施；在碎岩块上使用细粒料填筑路床时应当设置过渡层；同时采用压实计进行压实控制。对于脆弱岩则由于气象条件的变化而产生细粒化的岩石，则采用大型振动碾进行破碎碾压；同时采用充分的排除地下水措施；在高填方区则采用不易受沉降影响且易于维修的结构。

3.3 填料的施工工艺

应当满足现行的施工工艺和质量控制方法，应当根据岩质填料的硬度进行分类，并采取相应的施工工艺及其质量控制方法。

4 交接面处理技术

如果填方部分地面腐殖覆盖层或堆积层小于1m，可以将该层清除，使填筑路堤置于坚实的弱风化层上。如果表层厚度较大则可以采取夯填片石，并采用振动挤密和振动压实，形成复合地基，提高交接面覆盖土层的承载能力。如果交接面土层含水量过大，则可以采取对填土面进行翻晒，同时设置纵横片石盲沟，疏干基底土层。

在山坡上从填方坡脚向上挖成向内倾斜的台阶，路堤外侧台阶应高于靠近山坡的内侧台阶，形成反坡。如果是岩石坡时，应将岩石台阶凿毛，增加基底的摩擦力。台阶宽度不小于1m，并用小型夯实机加以夯实。其中挖方一侧，在行车范围之内的宽度不足一个行车道宽度时，则应挖够一个行车道宽度。在许多情况下，填方路堤高度较大，交接面较陡，为了加强交接面的强度和整体稳定性。减少沉降差异，在交接面采用土工材料加强。土工材料可铺设在填方路堤中，也可铺设在交接面，或在两者中均铺设。

5 实例分析

对于山区常见的红砂岩，其强度因矿物成分和胶结物质的差异而变化颇大，在大气环境下或受干湿循环的作用，岩块可崩解碎裂，颗粒软化，强度降低。工程性质变差。特别是其水活性大，其水活性的消解杯自然状态下需要6～7年的时间，因此对于采用红砂岩填料的半填半挖路基，需要采用相应的成套施工技术。

5.1 红砂岩分析其类型特性

I类粘土矿物含量高，呈泥状或渣状崩解，具有膨胀性，路用性能极差。II类呈块状崩解，具碎屑结构特征，个具膨胀性，路用性能较I类好；II类不崩解，或棱角处少量崩解，强度较高，工程性能较好。

5.2 工程实践效果

对于I类、H类红砂岩填筑料，应当结合当地地势、施工条件、场地等，在填筑前，需要对切削下来的岩体进行预崩解处理和颗粒分布分数维测算，然后确定红砂岩的改造方式和路堤（路基）的填筑防护方式。对于碾压密实型路堤，最大松铺厚度不超过30cm，粒径不大于松铺厚度2/3，碾压工艺为：40t轮式扳动压路机1遍，然后采用50t拖式振动压路机3～4遍，最后采用40t振动压路机2遍。对于封闭型路堤，红砂省料场为I类岩时，边坡处和顶部见低液限粘土封面。对于掺料型路堤，在适当部位均匀添加热石灰以提高强度和稳定性。对于路策应选择晴朗天气填筑，及时封闭作业面，同时上路床基底应为新鲜岩层。对于红砂岩的边坡防护，在路堤边坡只宜种植低矮树丛，易积水地区应填筑低液限瓢土垫层，路堤横向侧超填0.5～1.0m。

5.3 工艺流程

对红砂岩路堤（路基）填筑应该采取严格的工艺流程：首先是临界分数维测定，然后采取料场爆破及其预崩解，对分数维检测、耙压、分数维检测、掺料改性；再采取初压、赶平、碾压、终比。最终经耙压后的填料，最大粒径dmax应满足当碾压层厚h＝40cm时， dmax＜25cm；当h＝30cm时，dmax＜20cm；其他情况时， dmax＜2／3h。