高原湿陷性黄土地区冲沟高填方路基施工工艺及质量控制

尹懂懂

摘要： 随着我国公路建设的日益加快，西北黄土高原地区的公路全面建设也紧跟其后。黄土高原地区地质地形复杂多变，为了降低投资，冲沟高填方路基施工成了普遍现象。但由于湿陷性黄土自身的原因，工后沉降较大，为了保证质量，冲沟的施工将又成为路基施工的重难点。因此，我们应该从施工工艺及质量控制着手考虑高原湿陷性黄土冲沟高填方路基的施工。

Abstract： With the speeding up of highway construction in China， the highway construction in the Loess Plateau of Northwest China is also followed. Loess Plateau geologic terrain is complex and changeable， in order to reduce investment， gully high filling roadbed construction has become a common phenomenon. However， due to the characteristics of collapsible loess， post-construction settlement is serious. In order to ensure quality， gully construction will become a key and difficult point in roadbed construction. Therefore， we should proceed from the construction process and quality control to consider the highland collapsible loess gully high filling roadbed construction.

关键词： 冲沟；湿陷性黄土；高填方；施工工艺；质量控制

Key words： gully；collapsible loess；high filling；construction technology；quality control

中图分类号：U416.1+6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）35-0109-02

1 工程概况

我项目部承建兰州至海口国家高速公路临洮至渭源段建设项目LW4合同段，该施工地段处于黄土高原山岭重丘区，地形地质复杂多变，该段路基总共横向跨越6条冲沟，沟壑纵横且较深，地形为V字形或U字形，深度从10m到20m不等。

2 施工工艺及质量控制要点

2.1 清表及清淤

①清表。冲沟路基范围内树木、树根及杂草进行清除，对原地面进行清表处理，处理深度不小于30cm。树木根系发达的局部位置以挖除全部根系为标准。②清淤。由于长期地表水冲涮和地下水的浸泡，在沟底位置沉积了一层腐殖土和淤泥，厚度在1.5m到3m不等，冲沟施工前，必须清除腐殖土和淤泥，露出泥岩或硬土。

2.2 刷坡

清表后将沟壁按1：1刷坡，保证将路基范围内及冲沟上下游一定范围内所有陷穴（暗穴）开挖彻底，并且开挖至硬土为止。

2.3 台阶开挖

①沟壁刷坡完成后，开始开挖台阶。纵坡按1：1刷坡后大于12%，应开挖台阶，橫向根据清表后原地面实测数据绘制冲沟断面图，在横坡陡于1：5时应开挖台阶。

②台阶开挖控制要点：1）根据冲沟纵横断面图绘制台阶开挖线，现场测量放样后开挖。台阶从上往下逐层开挖，开挖台阶的废土用自卸车运出至弃土场。2）台阶宽度不小于2m，高度不大于2m。3）台阶表面设置向内倾斜大于4%的坡度，填筑到该台阶高度时用振动压路机进行碾压，压实度不小于94%。由于压路机碾压时，只能对大面碾压密实，对于压路机不能碾压到的台阶边缘、死角等，人工进行修整后用小型夯机夯实。4）台阶正面修整垂直、无松动土，做到整齐、美观；台阶表面无浮土，杂草等。

2.4 沟底换填

冲沟底部清除淤泥后，基底经平整、碾压使压实度或地基承载力达到设计要求，再按设计进行强夯处理。换填材料采用粒径较大的砂砾，砂砾分层填筑，换填深度根据实际情况而定。

2.5 盲沟施工

换填完成后，在沟底及沟壁按要求开挖沟槽，沟槽开挖深度至泥岩或硬土层，埋设？准300软式透水管，透水管的坡度宜为2%-4%，以排除沟底及沟壁渗水。透水管进口要求远离路堤坡脚（冲沟填平区）3m之外，透水管出口要求远离路堤坡脚3m之外，并且应高于地表排水沟常水位200mm，寒冷地区宜大于500mm，回填天然砂砾时先用袋装砂砾把透水管包裹住，再用干净的大粒径砂砾进行回填。

2.6 涵洞施工

涵洞分为两种形式：一种为设在沟底流水用涵洞；一种为设在沟壁边坡上一定高度的通行和流水两用涵洞。沟底涵洞在施工完盲沟后便可施工，沟壁边坡上的涵洞要等到冲沟分层填筑到该涵洞基础底时才可施工。为保证涵洞质量，在涵洞施工前将基础底进行强夯处理后换填6%的水泥稳定砂砾。之后，按照设计进行涵洞基础、涵台、台帽等的施工。

2.7 涵洞台背回填

涵洞台背回填宜用透水性好的材料填筑，填料粒径宜小于50mm。台背回填前，在涵洞台背上按设计要求施划分层线。填筑时，填料分层、对称填筑，由于边角处压路机难以碾压，所以每层压实厚度不宜大于150mm。当工作面较大时用重型机械碾压，死角区域用小型夯实机具辅助夯实。压实后抽检压实度，检验合格后才能进行下道工序施工。涵洞台背回填压实度应不小于96%。两侧及顶面填土时，应采取措施防止压实过程对涵洞产生不利后果。endprint

2.8 冲沟高填方路基填筑

2.8.1 纵、横向填挖交界区域填筑

①纵向填挖交界区域采用天然砂砾填筑，天然砂砾的最大粒径不超过10cm。填筑区域为开挖台阶线与纵向填挖交界为填方侧5m范围内按坡比为1：1.5至涵洞顶或原地面。纵向填挖交界区域的天然砂砾起到填挖过渡和排除沟壁渗水的作用。②横向填挖交界部位，设置60cm的天然砂砾排水层，台阶处全部填筑天然砂砾，天然砂砾从顶层台阶一直填筑到路基坡脚处。③填筑时，为了保证路基压实度，每层松铺厚度不超过30cm，每层填料铺设的宽度每侧超出路堤设计宽度不小于50cm，以保证修整路基边坡后的路堤边缘有足够的压实度。碾压前先用推土机进行初平，再用平地机进行终平，控制层面平整、均匀，摊铺时填筑层顶面做成向两侧（单侧）倾斜2%～4%的横向排水坡。推平后进行碾压，压路机碾压速度控制2～4km/h，频率30Hz左右，先用压路机静压一遍，然后振动碾压4～5遍，最后再用压路机静压一遍，碾压时由两侧开始向中间进行碾压。并且每次错轮1/2轮宽。压实度检测合格后才能进行下道工序施工。④为保证路基施工质量和压实效果，施工时严格控制填料含水量在最佳含水量±1%之间范围内，当含水量不适宜时，用洒水或晾晒的办法解决。

2.8.2 冲沟中间区域填筑

除纵向填挖交界区域外，中间区域成倒三角形或倒梯形，填筑区域较小，原则上同一水平层路基的全宽度应采用同一种填料，不得混合填筑。因为同一水平层路基填料混杂，湿陷性黄土和天然砂砾塑性指数相差悬殊，CBR值不同，土的前期沉降量和天然砂砾相比较小，普遍工程工后沉降期较短，在后期自身静载及其车辆的动载作用下，湿陷性黄土的沉降量大于天然砂砾的沉降量，从而使冲沟的中心部位下凹，行车舒适性变差，并且将来在两种填料交界处发生不均匀沉降，会产生横向裂缝，进一步反射到路面，地表水的出现将会使路基产生病害。在天然砂砾充足的地方，尽可能用天然砂砾填筑冲沟中间区域，天然砂砾空隙度大，透水性强，沉降量小，内摩擦角大，CBR值大。同一填筑层填料统一，同一层填料CBR值、塑性指数相同，能够更好的保证工程质量。在天然砂砾短缺或降低成本的情况下确实要用两种填料混填，天然砂砾应填筑到填筑高度的1/3以上部位，可以起到透水作用的同时，进一步防止工后较大的沉降。工后自重荷载下路堤会变形沉降，最大沉降量一般位于路堤填筑高度的1/3处，并且每层路堤刚填筑完成时，该层的沉降量为0，沉降主要靠工后沉降，工后湿陷性黄土的沉降量比天然砂砾的沉降量大，湿陷性黄土先于天然砂砾施工，可以提前沉降。

2.9 冲沟填平区填筑

设在沟壁边坡上的涵洞进口基础顶标高高于冲沟上游填平区原地面标高，地表流水无法从涵洞排出。因此，在冲沟高填方路堤填筑标高达到冲沟上游填平区标高时，填平区和路堤同步填筑，填筑横坡应不小于该段路基的横坡，填筑材料尽可能和路堤填料相同，压实度要求不小于90%。

2.10 强夯

沟底在换填天然砂砾之前应强夯处理，强夯范围纵向为冲沟沟底宽度，横向为超出路堤两边边坡3m。填筑高度大于5m的冲沟，填挖交界处每填高5m进行强夯处理，强夯宽度为6m，其中挖方侧为2m（台阶宽度），填方侧为4m。填挖交界处上路堤顶面采用强夯补强，强夯范围：横向填挖交界为上路床顶面宽度，纵向填挖交界为填方侧10m，挖方侧5.5m。强夯第一、二遍采用点夯，能级为1500kN·m，夯点正方形布置。施工时，连续夯击每一夯位，夯击次数为10次或最后两击平均夯沉量不大于50mm控制。点夯完成后，采用600kN·m的低能级进行满夯。满夯时搭夯不小于1/2夯痕。具体参数应通过现场试夯确定，以消除地面下4-5m以内土层的湿陷性为原则。强夯完成后，须对上部振松的土层进行碾压，使其压实度不小于相应位置处原地面或路堤设计要求的压实度。

2.11 边坡修整及防护

路堤填筑达到设计标高时，需尽快测量放样、修整边坡，并对边坡进行防护施工，防止路表水对黄土路堤边坡的冲刷。

2.12 路基两侧急流槽施工

路基两侧为了防止地表水漫流渗入路基，使路基下沉。应增加急流槽，急流槽采取早接远送的原则施工，冲沟上游自流水口接至涵洞进口，下游自涵洞出口接至自然沟渠。

2.13 沉降与稳定监测

在高填方路堤施工中，通过建立观测点网，监控路基加载后水平位移量、垂直位移量，检查路基稳定。

2.13.1 沉降监测

①沉降板的位置埋设在已处理好的基底上，在埋设点地面铺设600×600×200mm规格的砂垫层，将沉降板平放在坑内，四周用黄砂填实并用水准仪校正水平，再回填土整平压实。②在施工填料过程中，应先在沉降板周围填料压实，以保护沉降板，护套管埋设于离底板30cm处。对沉降板要采取可靠的保护措施，如有损坏时应及时修复，重新测定测点高程，并记錄在案。③在施工期间，每填一层进行一次沉降观测，如两次填筑时间间隔较长，每3天需观测一次。路堤填筑完毕进入自由沉降期，每隔14天观测一次。④做好监测原始记录、沉降记录汇总表、沉降曲线图等资料。

2.13.2 稳定监测

①位移边桩采用钢筋砼预制桩，砼设计标号为C25，桩长1.7m，边长10cm，在桩顶预埋不易磨损的钢筋测头，且顶部划十字丝以利观测。埋入深度在地表以下1.5m，桩顶露出地面高度20cm，埋置方法可采用打入或开挖埋设，埋置后的边桩周围要回填密实，桩周上部涂醒目颜色，以防止踩、碰、撞发生位移。②水平位移观测频率与测定时间和沉降监测同步。③水平位移的观测采用单三角前方交会法观测。观测精度小于1mm。④每次观测后应及时整理、汇总测量结果。所有位移观测完成后，根据位移资料绘制成果曲线图。

3 小结

高原湿陷性黄土地区冲沟高填方路基工后沉降较大，质量隐患较多，因此，应该严格按照设计和公路路基施工技术规范相关要求控制每一施工工艺。随着现场条件的变化，及时调整施工方案，保证路基质量。

参考文献：

[1]JTG D30-2015，公路路基设计技术规范[S].

[2]JTG F10-2006，公路路基施工技术规范[S].

[3]张占荣，盛谦，朱泽奇，等.路堤沉降分析的修整分层总和研究[J].长江科学院院报，2010，27（3）：50-53.endprint