山区高速公路高填方路基质量控制

2017-03-12张明刚

中国高新技术企业 2017年12期

关键词：填方路基填方路堤

张明刚

（中铁十五局集团第七工程有限公司，河南洛阳 471000）

山区高速公路高填方路基质量控制

张明刚

（中铁十五局集团第七工程有限公司，河南洛阳 471000）

贵州境内山脉众多，重峦叠峰，绵延纵横，山高谷深，地形地势复杂，因此修建高速公路不可避免地采用大量高填深挖路基结构形式跨越这些复杂地形。文章介绍了贵州省安顺至紫云高速公路第五合同段在高填方路基施工中的质量控制措施及沉降病害的处理方法。

山区高速公路；高填方路基；质量控制；不均匀沉降；公路病害；处理措施

1 工程概况

贵州省赤水至望谟公路安顺至紫云段，项目路线全长56.027km，技术标准为：双向四车道高速公路，设计速度80km/h，路基宽度24.5m。安紫高速公路第五合同段，里程桩号K52＋190～K56＋200，长4.01km，路基主要工程量有挖土石方104.4万m3、填方69.3万m3。

贵州境内山脉众多，重峦叠峰，绵延纵横，山高谷深，地形地势复杂，因此修建高速公路不可避免地采用大量高填深挖路基结构形式跨越这些复杂地形。本标段内填方高度大于20m的路段共计四处，最大坡高为26～33m，根据高填路基的基底地质、地面横坡纵坡、坡脚支档结构等构造物的设置情况，除按照一般路堤填筑施工外，还选择采用冲击碾压或强夯补强进行补充压实。

2 高填方路基不均匀沉降病害的原因

新建及运营后的高速公路普遍会出现路堤沉降，特别是高填方路基工后不均匀沉降更为明显，对高速公路的正常使用有很不利的影响，具体体现在路堤稳定性、路面平整度、桥头跳车、行车舒适性及安全性等方面。路基的沉降问题是路基的主要病害之一，因此解决山区高填方路基的沉降问题是决定高速公路服务等级以及行车舒适性的关键因素之一。

2.1 高填方路基不均匀沉降的原因

2.1.1 在路基填料中，一些劣质土被混进填料中，如泥沼土、腐殖土等，这些土壤有很多有机物，缺乏抗水性，强度低，容易导致路基沉陷。特别是膨胀土，其固体稳定性较差，遇水就会软化或风化开裂。如果将之用于填料，那么其水分挥发后，会导致严重的收缩开裂问题，影响路基的整体结构。

2.1.2 相比于普通的路基基底，高填方路基基底承载力更大，会因为填料增多而压缩原地基，使路基下沉。

2.1.3 路面缺乏完善的防水排水设施，路基排水处理在施工中若没有被处理好，便会导致路基浸水软化，降低路基承载力。

2.1.4 施工工艺存在问题。施工中没有使用分层填筑方法，铺筑厚度随意；接头处理不到位；施工机械设备配置不当，整平、压实质量不足。

2.1.5 高填方路基填筑速度过快，或施工完毕后就开始铺路面，缺乏沉降固结的时间，因而路面使用寿命短，很容易沉陷。

2.2 高填方路基施工准备工作

2.2.1 对原地表彻底清理。填筑施工前，将路基表面内的杂草、树根，淤泥、积水、腐殖土清理干净，必要时挖除非适用土并采取相应的换填措施，满足高填方路堤承载力要求。

2.2.2 高填方路堤要合理选择填料，进行填料试验检测，得到CBR值、密度、塑限、塑性指数、液限、颗粒分析等指标。

2.2.3 控制填土含水量。含水量是影响压实效果的重要因素，含水量小时，压实效果差，出现土质压实松散、不密实等问题，含水量大时，易出现弹簧土。只有在最佳含水量±2%的范围内时，压实效果及稳定性最佳。

2.2.4 大规模填筑前，通过路基试验段的施工及总结，获取以下参数：虚铺系数、压实遍数、最佳机械组合、填料含水率等。

2.3 高填方路基施工阶段

路堤压实度关系到路面的使用性能及寿命，如压实度不足，在运营过程中，路面可能产生车辙、裂缝、沉陷等病害。因此路堤的压实是施工控制的重点。

填料必须经检测合格后方可使用，不得使用淤泥、沼泽土、生活垃圾。液限大于50、塑性指数大于26的土，含水量过大的土不能直接作为填料。当填料土质不同时，应采取不同的填筑方式，按水平分层、分段填筑，分层压实，保证每层强度均匀。

路堤填筑应对填筑宽度和填层厚度进行严格控制。每一层初平后，检查填层厚度是否超过经试验段得出的数据。在进行摊铺时，推土机实际摊铺的宽度应超出设计宽度50cm以上，防止出现路基边部无法被压实的情况。碾压时要由外侧向内侧方向，否则会对填料向外侧挤推，造成边缘下沉。

应采用分层填筑分层压实。按照试验段确定的填筑厚度、压实遍数、机械组合进行碾压，可经济高效达到设计压实度。控制好压路机的碾压速度，为保证压实均匀，不出现漏压现象，相邻两次轮迹应重叠15～20cm。

每一层填筑压实后，试验室及时检测，位置应选择在路堤压实薄弱处，以确保路堤压实质量，只有每一层压实检测合格后，才允许填筑上一层，一旦发现不符合设计要求，及时进行补压。压实度检测所用的标准砂也需要及时进行标定，只有这样检测结果才能客观可靠。

填筑过程中，技术、试验人员需密切关注填料是否发生变化，当土源土质发生改变时，试验室必须重新取样进行重型击实试验，得到最佳含水量和最大干密度，控制施工质量。

控制好施工工艺，才能保证填筑路基的整体稳定性，严格控制陡坡填方路段挖台阶质量。当坡比大于1∶5时，要分段分级开挖台阶，宽度不小于2m，并形成2%～4%的内倾坡。台阶挖好后，分层夯实碾压，确保路堤稳定性。

高填方路基填筑过程中，常采用强夯和冲击碾压工艺进行补强压实，所以本标段每填筑2m冲击碾压一次，每填筑4m采用强夯增强补实一次。

3 高填方路基沉降问题的处理措施

高填方路基施工中及完工运营后，会在自然环境因素及汽车荷载的反复作用下，出现病害，引起路基整体下沉及局部沉陷，影响高速公路的正常使用，需要采取有效的处理措施。下面介绍四种常用的处理方法：

3.1 换填土法

路基整体性较好且只存在局部下沉时，可采用换填土法。挖除路基发生病害的填料，清理干净被扰动的浮土，整平，压路机碾压达到压实度要求后，用符合规范要求的填料回填。换填土时应扩大挖补面积，每层挖成台阶状，由下往上，逐层整平碾压。

3.2 布设土工格栅法

高填方路段路基下沉不明显，只在路面层上出现了纵向的开裂，沉降趋于稳定时，可采用布设土工格栅法。将裂缝两侧的路面用切割机对称切除，铺设符合质量要求的土工格栅，用钢钉固定后，重新铺筑路面即可。

3.3 粉喷桩加固法

粉喷桩加固法是指通过钻机将固化剂在地基深处喷出，与软土一起搅拌后，利用固化剂及土质之间发生的物理化学反应，形成强度大刚度大的桩体，并使得桩体周围土体性质发生改善，提高了地基承载力，此法适用于处理10m以内的路基下沉病害。在施工前应检测土质孔隙比、天然含水率等指标，在现场试验得到合理的混合料掺配比例，并总结出施工工艺数据：水泥掺量、钻机速度、桩间距、机械配置等。

3.4 注浆处理法

在施工中，利用液压、气压或电化学原理，多使用水泥浆液通过注浆管渗入土体，形成强度高且稳定性好的整体路基。在施工中重点控制水泥质量、浆液配置、注浆顺序、桩点布置等关键指标。

4 高填路基施工中注意问题

高填方路堤的施工中还应注意以下五个问题：

4.1 软基必须处理到位

高填方原地表如有软基，一般采用置换填土、反压护道、抛石挤淤、砂石桩等方法进行处理，使地基受力均匀，减少不均匀沉降。

4.2 填石路基注意事项

贵州山区路基填筑时，填料可采用路基挖方及隧道弃方石料，但需要先检验石料的CBR值，要求强度不小于15MPa，填料粒径不超过层厚2/3，填料层厚不大于500mm。石料应逐层、水平填筑，先低后高、先两侧后中央卸料，不得采用倾倒方式。推土机找平后，压路机压实，不平处人工用石屑、石渣找平，空隙填满后，用标准吨位的压路机碾压，测量沉降量。

4.3 地下水和地表水的排出

为了保持路堤经常处于干燥、坚固、稳定状态，必须将影响路堤稳定的地下水和地表水排除到路堤范围之外，排出地下水的方式主要有暗沟、深沟、渗井，排出地表水采用边沟、截水沟、排水沟、急流槽。

4.4 严格按照图纸要求，施工路基边坡防护

规范化的边坡防护施工可以有效减少边坡土受自身重力和雨水冲刷产生的滑移，对边坡稳定性起着重要作用。

4.5 严格按照要求频率进行高填路堤的沉降观测

沉降观测在高填方路堤施工中具有重要作用，一方面可以验证施工工艺是否可行；另一方面如在施工中出现观测数据超过规定范围，表明高填方路堤存在沉降不稳定的情况，需要停止填筑，找出沉降原因，处理好沉降段落，再安排填方。