靖-那高速泥灰岩地质路基高填深挖设计和施工分析

杨燕球

(广西桂通工程咨询有限公司，广西 南宁 530028)

0 引言

高速公路工程对路基稳定性、平整度、高度差等指标有着严格要求，但我国南方很多地区广泛分布着泥灰岩地层，给高速公路建设带来很大影响，一般需要对沿线路基进行必要的填方和挖方处理。广西壮族自治区以丘陵、盆地地形为主，地质条件复杂，地下水丰富，区域内泥灰岩分布范围广、厚度大，在建造高速公路时需要依据实际地质条件对路基进行科学合理设计和施工。

1 工程概况

靖西至那坡高速公路(简称靖那高速)设计全长87.56 km，双向四车道，路基宽26 m。本项目路段桩号为K0+000～K44+913，全长44.913 km。经地质勘查，该路段地质条件为第三系泥灰岩，厚度范围在8.5～11.2 m，泥灰岩地层含0.5～1.0 m厚砂岩夹层，质地均匀，渗透性很差(渗透系数k=1.2×10-11m/s)。经测试，该泥灰岩质地较软，极易开裂，遇水膨胀，膨胀率可达80%左右。为保证该高速路段顺利平稳通过，需要设计填方和挖方的施工方案。

2 路基施工方案设计分析

2.1 高填方路基方案设计

本项目路段需土石方填方工程共计约380万m3，其中斜坡和陡坡路段共计有11处高填，高填范围在3.4～19 m。依据相关规范：若填方高度h>15 m，需要重点对基底、坡面及排水措施进行强化处理[1]。

本项目路段具体采取的措施包括：(1)坡脚设置排水沟，并在坡脚利用固定桩加固；(2)下半部分坡面采用“加筋土工布+20 cm后植被土”加固，且当地面横坡超过20%时，每隔50 cm铺设一层土工布，作为路堤加筋材料；(3)在坡面中部设计300 cm宽平台；(4)上半部分坡面采用“种植小灌木”加固。具体设计方案如图1所示。

图1 项目路段填方路基加固方案示意图

2.2 深挖方路基方案设计

本项目路段预计需挖方720万m3，其中深挖路段共计22处，挖深范围在15～40 m。挖方后边坡处理是要点之一，在设计时遵循“缓坡率、宽平台、固坡脚”原则[2]。本项目将原边坡线(1∶3)削缓为17∶100，坡面平台宽度设计为4.0 m，并且在坡面上设置深度为600 cm的排水沟(见图2)。

图2 挖方边坡设计示意图

由于泥灰岩地层易风化且稳定性差，在深挖方路段形成的高陡边坡会存在滑塌危险，因此必须采取边坡加固措施。本项目路段主要采取“抗滑挡土墙和锚喷”加固形式。

2.2.1 抗滑挡土墙设计

凡是本项目深挖方路段坡度>1∶2.5，均设计采用挡土墙加固。本项目应用到的挡土墙具体分为以下两类：

(1)路堑矮墙。本项目在较低挖方边坡、顺层坡、岩体风化强烈、路堑边坡较陡易发生小型塌方的路段设置了路堑矮墙[3]。设计墙高1.6 m，采用M7.5浆砌片石(见图3)。

图3 路堑矮墙结构示意图

(2)路肩挡土墙。在本项目陡坡地段和桥台连接路段设计路肩挡土墙，挡土墙高度范围在6～10 m。为保证挡土墙结构安全，本项目墙身及基础采用C15片石混凝土进行砌筑(见图4)。

图4 路肩挡土墙结构示意图

2.2.2 锚喷设计

对于地形复杂、陡峭且挖深大的岩石边坡路段，本项目设计采取主动加固措施，即“锚杆+钢筋网+喷射混凝土”(见图5)。将边坡设计为台阶状，每个台阶高度≤6.0 m，宽度设计为4～5 m。锚杆排距、间距均设计2.0 m，材质为20 MnSi，具体规格如表1所示[4]。

表1 锚杆参数表

图5 锚杆喷射混凝土边坡加固示意图

3 施工工艺要点分析

3.1 高填方路基施工要点分析

3.1.1 “换填法”施工

由于泥灰岩水稳定性很差，为保证高填路基稳定性，某些路段不能直接在较厚的泥灰岩之上填筑，因此需要采用“换填法”进行处理。本项目遵循就地取材原则而采用黏性土。高填方路基施工要点有以下几个：(1)保证放线的准确性，即开挖和填筑的范围、坡脚线位置必须准确定位；(2)开挖深度符合要求，现场技术人员对需要采用“换填法”路段进行划定范围，开挖时需时刻检查深度及土质，若与设计不符则实施调整方案；(3)控制好坡度，包括本项目底面横坡控制在4%左右，排水沟内侧坡度为1∶1，平台坡度为8%左右[5]。

3.1.2 土工布加筋施工

本项目凡是土工布加筋边坡坡度设计为1∶1，路基填筑层每隔0.5～0.8 m设置1层土工布，加筋带设计强度为190 kN/m。要求土工布沿边坡轴线铺设，完成后应立即填土以避免阳光直射，采用“模板支护法”施工，距离模板1 m处需用细料回填，以保证边界处饱满。且利用人工碾压，杜绝压路机碾压。

3.2 深挖路基施工要点分析

3.2.1 土方开挖施工

本项目深挖路基按照“由上到下、分层开挖”方式进行，每个台阶分两次开挖，每次开挖高度在3.0 m左右，长度为40 m。若局部路段过于软弱，则应分多次短距离开挖(分4次，每次长度控制在10 m左右)。在易塌方路段采取“短开挖、早加固”原则，每层开挖厚度也适当减小(<2.0 m)，及时安装钢筋网和喷射混凝土，待一段到达预定深度且加固完成后再进行下一段施工。

3.2.2 锚喷施工

锚杆钻孔与水平面呈30°角，为保证钻孔注浆饱满，采用孔底灌浆法。灌浆作业不得中断超过10 min，否则清孔重新灌注。锚杆端部带托盘(20 cm×20 cm)压紧钢筋网。本项目钢筋网设置两层，下层网格规格为10×10 cm，上层网格规格15×15 cm。上、下层钢筋网分块搭接，要求搭接长度≥20 cm，两层网的搭接位置应错开[6]。

混凝土喷射遵循“先下后上、自内而外”施工原则，下层钢筋网和混凝土粘接牢固后再绑扎上层钢筋网并喷浆。本项目混凝土喷头和受喷面距离要求在1.0 m以下，喷射压力控制在0.5 MPa。

4 结语

路基稳定性是高速公路工程的重点问题之一，

而地质条件对其有着决定性影响。本项目采用高填和深挖的方法来保证该段高速公路顺利通过泥灰岩地质条件，有效实现了路面的平稳性。本项目边坡设计严格依据路段实际情况进行施工，做到了因地制宜，在投入使用后没出现任何问题，取得了较好的经济和社会效益。

[1]翟文静.山区公路路基施工技术及质量控制[J].北京建筑工程学院学报，2011，27(1)：65-68.

[2]张 辉.浅谈沈阳绕城高速公路改扩建路基工程质量控制要点[J].北方交通，2013(5)：9-12.

[3]黄小林.旧路改建工程施工质量控制要点[J].公路，2009(8)：206-210.

[4]宋海兵.山区公路路基施工技术和质量控制要点[J].交通世界，2015(4)：98-99.

[5]李文华.浅谈横江车站高填深挖路基边坡的设计与施工[J].路基工程，2001(2)：45-46.

[6]贾致荣.包边填砂路基边坡稳定性分析[J].铁道建筑，2008(5)：70-73.