黄土地区高速公路路基填筑方法

2013-11-06兰建义

山西建筑 2013年17期

兰建义

(山西路桥集团国际交通建设工程有限公司，山西太原 030006)

0 引言

我国的黄土广泛分布于黄河流域的陕西、青海、甘肃、宁夏、山西等省，由于黄土特殊的结构和水理性，黄土受水浸湿后，土的结构会被迅速破坏而发生显著的附加下沉，从而破坏土体的结构。在黄土地区修建高速公路，如果路基填筑处理不当，路面就会很容易出现滑坡、路堤崩塌、沉陷变形、冲蚀等多种病害，从而影响高速公路的使用寿命，也使日后养护公路的费用增加，更加不能保障过往车辆的通行安全[1]。

1 黄土地区高速公路较常见的路基病害

路基的构筑方式、填料物质组成、结构形式及所处的自然环境等因素决定了黄土地区高速公路的路基病害类型，其主要类型有以下几种[2]:

1)路基坍塌。

黄土地区高速公路的路堤边坡常常由于路基的填筑方式的不合理设计而出现一种浅层的坍落的变形现象，这就是我们说的路基坍塌。路基由于受到路面积水的长期浸泡，或是坝式路堤由于蓄水后就会导致坡脚的软化，进而使路基的上部坍塌。如果路基坍塌严重的话，就会影响到路面，路面受损后就会影响到过往车辆的通行安全。

2)路基的沉陷变形。

路基的沉陷变形是在黄土地区修建高速公路时路基设计时较容易出现的问题。因为黄土是一种比较松散的颗粒物，黄土在经过自然的侵蚀后，随着时间的持续，其物理力学性质往往会出现比较大的变化。黄土在受到长时间的侵蚀后其体积会出现膨胀、压密、湿陷等现象，这种现象如果得不到改善就很容易出现路基的沉陷变形。路基的沉陷变形的另一个原因是因为受到变化的边界条件的影响，变化的边界条件包括原有滑移山坡的出现、沉陷的路堤基底等。路基的沉陷变形的最重要原因是路基的填筑方式设计的合理性，以及在实施填筑时是不是有一个比较好的质量。因此，设计一个符合地形的路基填筑方式是防止路基沉陷变形的重中之重。有报道称填挖方相接地段是发生路基沉陷量最多的地段。

3)路基冲蚀的发生。

由于长时间的降水，就会对高速公路的坡面造成一定的冲刷，坡面在长时间的冲刷后就会发生冲蚀的现象。坡面在经过冲蚀后就会形成一个沟槽，或者只是部分的坡面形成片蚀。如果坡面的植物根系被冲蚀成孔或者坡面形成沟槽时，就会有一个地段比较容易形成落水洞或者是陷穴，由于受损的坡面，路堤的稳定性就会受到影响，这也是发生通车危险的一个重要原因。

4)滑坡的发生。

由于黄土地区修建高速公路时很容易形成一个滑动面，在路基填筑时路堤就会沿着滑动面发生失稳滑动，这就是我们说的滑坡现象。滑坡是最严重的一种填土路堤危害类型。路基填筑方式设计的不合理以及不良的施工方式是造成滑坡发生的重要原因。滑坡可分为切割基底滑动、沿路堤基底滑动、沿堤内某软弱面滑动三种类型。只有设计一个合理的路基填筑方式加上精良的施工，才有可能将滑坡发生的可能性降到最低。

2 黄土地区高速公路路基填筑方法

本文以近期黄土地区高速公路的路基填筑设计一个工程为例，阐述了黄土地区高速公路的路基填筑常用的方法、措施。

2.1 黄土地区高速公路路基填筑施工前的准备

在进行路基填筑前施工人员一定要先熟悉相关的施工设计，包括了解黄土地区地貌的特点、对填料方式进行分析、填筑前对路基进行清理以及选好需要的机械设备。

1)了解黄土地区地貌的特点。

本工程中高速公路所在地为一个低阶地，其黄土的结构比较松散，压缩性也比较高。黄土中砂粒占18%～25%，粉粒占50%～65%，粘粒占16%～20%，其黄土的物理学指标见表1[3]。

表1 黄土的物理学指标

2)施工材料的准备。

在高速公路路基填筑时，不同的地区要选择不同的填筑材料，这样才能保证路基填筑的顺利实施。所以在进行路基填筑施工时我们首先要对黄土的天然含水量、密度、液限、塑性指数、空隙比、压缩指数等黄土的物理学指标进行调查分析，只有了解了黄土的物理学指标，才能确定适合该工程中路基填筑的材料。一般来说有机物含量过高、含水量太高、液限及塑性指数过高、易腐蚀性的材料是不适合来做黄土地区路基填筑材料的，如泥炭、沼泽土、淤泥等。路基填筑时建议使用的碎石应该保持干燥、洁净，碎石的形状应该是要有棱有角的，最好不要有软质等杂质，其含泥量不能大于5%，粒径建议使用范围在4.80 mm～19.60 mm。

开工前一定要进行试桩施工，而且最好不要少于5根，试桩施工时要注意对虚填厚度、灌入碎石量、配合比以及击实次数等各项指标进行记录。记录下来的指标可以作为路基填筑施工时的参考。试桩施工完成后，要用其中2根来进行一个荷载试验，另外的3根则用来做一个标准的贯入试验，通过这两个实验来检验路基填筑所选用的设备以及填筑的方式是否合理以及施工方法是否符合填筑的设计要求。

3)路基填筑机械的准备。

机械的规格不同，对路基填筑的效果也会不一样。如果黄土成分主要是粘土时，那么在压实的操作过程中要想有效的压实路基就要相应的配备一个能够提供较大的持续作用力的机械。因为如果黄土成分主要是粘土，黄土就会表现为粘结性很强、含水量过高、内摩阻力过大等特点。路基填料与压实机械的比配度见图1。

图1 不同机械对路基填料的适用性

4)路基的清理准备。

高速公路在进行路基填筑时，应注意草皮、树根的清除深度不能小于35 cm，注意要清理干净路堤基底，同时要注意压实时一定要进行多次压实。如果施工的地段是在耕地地段，就要注意对该地段反复打碎、翻松、夯实、压平等。如果施工的地段是在水田类地段，因为这一类地段含水量较高，施工时就要注意根据施工现场的环境对路基进行换填、排水疏干、抛石挤淤等，只有这样才能保证填筑出一个稳定的路基。如果在斜坡上进行施工时，就要注意设计一个有一定内倾斜坡的台阶顶面，内倾斜坡设计后才能继续进行施工。

2.2 路基的填筑

路基的填筑包括上料、整平、压实，重点是要控制路基的沉降。

1)黄土地区高速公路路基的填筑上料。

在进行路基填筑时，首先要检测运输的材料，只有符合要求才能使用，如若不然，只会浪费人力物力。一般建议使用装载机装车，再用自卸车将材料运到施工地段。必须安排一些专业人员在卸料过程中指挥，卸料的密度应严格按照每层35 cm的松铺厚度来进行。

2)黄土地区高速公路路基填料的整平。

卸料完成后，再以35 cm的松铺厚度进行机械摊平，机械摊平后再在填料上来回进行碾压。这里的碾压只是一个初步的，有利于下一步对路基的真正碾压。当完成一层填料的工作后就要接着进行下一层的填筑上料、碾压，一直重复到所规定上料工作的完成。所有的上料工作完成后应使用平地机再进行细致的摊平，同时要注意在填筑的地段形成一个特定的路拱，路拱的形成主要是用来排水的。

3)黄土地区高速公路路基的压实工作。

路基经过上料、整平后就可以开始进行压实了。如果碾压的路基呈小半径式的曲线时，就要从内向外进行压实，如果碾压的路基呈直线时，就要从路基两边向路基中间进行压实。在碾压时，应该按照纵向进退的方式碾压，同时应注意将碾压机的速度控制在1.15 m/s。刚开始应使用静压进行碾压，后面的碾压可以使用振动压，碾压次数是由试验施工阶段所得的信息决定的。压实工作完成后，应对压实度进行检测。检测时应保证每一层的压实度与路基填筑设计的要求一致，如果不一致的话一定要重新进行压实。

2.3 路基填筑的注意事项

黄土地区高速公路路基填筑时要注意控制路基的沉降。

在黄土地区修建高速公路时最常见的病害是路基沉降。如果不能较好的处理路基的沉降问题，势必会影响到高速公路的质量，危害到过往车辆的安全。

1)化学加固法在黄土地区高速公路路基填筑中的应用。

在已建成的黄土地区高速公路中，化学加固方法可以比较好的消除高速公路的路基病害。化学加固法的优势是其在路基施工时不用破坏路面、不需要中断交通、不污染环境、综合成本低，再者水泥浆经过水化后，路基的强度可以得到进一步加固。化学注浆可以利用路基的结构强度，使用以土治土的方法，可以形成水稳性更好、承载力更好的路基，同时可以对深层的路基进行加密。所以化学加固法在高速公路路基填筑时的应用可以更好的消除路基沉降的病害[4]。

2)排水工程在黄土地区高速公路路基填筑中的应用。

在进行路基填筑时为防止路基沉陷的发生，可以设置一些边沟、排水沟、盲沟、急流槽、截水沟等排水设施，并将这些设置的排水设施与天然的沟渠形成一个综合的排水系统。这个综合的排水系统可以排除经常出现在路基、路面的地下水和地表水，以利于环境的保护和水土的保持。