公路高填方路基设计及施工关键技术

苑 艺

中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710069

1 工程概况

陕西洛南至河南卢氏高速公路由洛南县经柏峪寺、灵口、陕豫界后至卢氏县，长55.535km，整体式路基宽度为26m，分离式路基宽度为13m，设计速度为100km/h。路面结构方面，主线采用的是沥青混凝土，汽车荷载等级为公路Ⅰ级，最大纵坡为3.5%。

2 公路高填方路基的设计原则

（1）综合考虑现场地形、地质条件，遵循因地制宜的原则，做好平、纵、横综合设计工作，有针对性地优化边坡坡率。（2）遵循材料效益最大化的原则，合理利用挖余土石方，将该部分材料用于路基填筑施工，减少材料运输工作量，缩短作业时间，提高经济效益。（3）注重细节部位的设计，如桥涵及结构物台背，尤其是深挖方路段、临河路段等一系列特殊的路段，视现场实际条件采取防护措施，包含但不限于工程防护、植物防护以及两者的综合型手段。（4）加强防排水设计，综合应用截、排、引等相关措施，使公路排水自成系统，避免积水，缓解因水的流动而带来冲刷边坡、水土流失等问题。

3 公路高填方路基设计

3.1 高填方路基的高度和分级

高填方路基的规模较大，宜采取分级设计的方法，各级高度设为5m，为了保证其稳定性，不宜超过3级，即高度需在15m以下。若因特殊情况而导致填方高度达到15m以上，需考虑桥梁建设方案，从技术可行性、安全性、经济效益性等多角度对路基和桥梁两项方案做对比分析，确定综合应用效果较佳的方案。

3.2 路基边坡设计的考虑因素

（1）高填方路段较为适宜的是分级放坡的方法，一级最陡坡度控制为1∶1.5，后续的两级边坡适当放缓，分别为1∶1.75、1∶2。在相邻两级边坡间设2m宽的平台，并于该处修筑排水沟，提高排水效率。此外，在最后一级边坡的坡脚处加强防护，可以设置护脚挡墙。分级放坡示意图如图1所示。

图1 分级放坡示意图

（2）做好高填方路基边坡的防护工作，较为可行的方法为植物防护、工程防护，或是兼容两者的综合型防护模式，切实保证边坡的稳定性，提高水土涵养水平，避免滑塌。

3.3 高填方路基填料的质量控制

（1）以级配良好的粗粒土为宜，砾类土、砂类土等均具有可行性，最大粒径在15cm以下。（2）在细粒土的选择方面，液限＞50%、塑性指数＞26的细粒土不可直接投入使用。（3）腐殖土、杂填土等各类病害土体不可投入使用。（4）就近取土，充分利用挖方产生的土料，经协调后尽可能用于周边高填方路基段的施工，此举一方面可以降低材料的取用难度，缩短材料运输时间，提高经济效益；另一方面可以避免挖方土料随意堆放的问题（易造成环境污染）。

3.4 高填方路基和边坡的计算复核

通过极限平衡方法进行计算与分析，对高填方路基和边坡的施工状况形成准确的认识。各类边坡的破裂面形状存在差异，在分析时需选定与之相适配的特定分析模式，对于含大量粗粒土或砂性土的破裂面，其在形态方面通常呈直线形；对于含大量细粒土的破裂面，则以圆弧形为主；滑坡的滑动面则缺乏规则性，通常呈变化较大的折线形。

经过计算与分析，若实际结果满足安全性要求，则意味着所设置的坡度以及采取的防护措施具有可行性，可以按流程进入后续工作环节；若计算结果不达标，则需再次分析，重新定义边坡，优化填料类型和防护措施后再做计算，直至实测结果满足要求为止。

以边坡计算结果为参考依据展开计算，以便确定公路高填方沉降量，其中以路基容许工后变形量最为关键，分情况考虑，快速路、主干路为30cm，次干路、支路为50cm。在此方面的计算中，常采用的是弹塑性模型的方法，将计算结果与变形许可范围做对比分析，若不满足要求，则做适当的调整，直至得到有效的控制为止。

3.5 特殊地段高填方路基的处理方法

从现场实际情况出发，选择合适的施工技术，制订科学可行的方案，通过先进技术、优质材料及机械设备、高素质人员的共同配合，降低特殊地段高填方路基的处理难度。关键处理方法如下：（1）若自然地面的土质条件较好，含水量、承载力等方面均可满足要求，则采取先清表、后填筑的处理方法，清表厚度以60cm左右为宜。（2）若现场存在杂填土层（人工填土层），缺乏足够的稳定性，需将其清理干净，直至到达原土层为止，此后再于该处组织路基填筑作业，使路基恢复完整状态，并保证路基的平整性与密实性。人工填土层厚度达到5m以上时，与桩基处理方案做对比分析，选择综合应用效果最佳的方案。（3）若施工现场的地下水位较高，则会加大清表作业难度。对此，首先可采取浅层片块石换填的处理方法，此部分厚度约1m，再填筑路基。（4）遇膨胀土、软土等特殊路段时，分情况考虑，浅层可以采取换填片块石的方法，深层则按照先桩基处理、后路基填筑的思路有序操作。

通过上述相关方法的合理应用，可有效改善施工条件，避免了公路成型后路基在水的侵蚀作用下出现变形、沉降等异常状况。

4 公路高填方路基施工关键技术

4.1 准备工作

（1）正式施工前做好技术交底，使全体施工人员掌握图纸的要求以及各项细节，对高填方路基的施工情况形成准确的认识，提高施工的规范性，从源头上规避质量问题和安全问题。（2）以施工要求为导向，配置高素质的施工队伍，安排材料和机械设备进场，加强对材料的质量检验以及对设备的性能检验，由此满足现场施工对于物资的需求。（3）以设计图纸为准，完成路基两侧边线、道路中心线等处的测量放样工作，并设置控制桩，间距不超过50m，给正式施工提供参照基准。（4）根据上文分析可知，填料的质量是影响整体施工效果的关键因素，因此需在施工前抽样并做物理力学试验，通过此途径判断填料的质量，若满足要求则投入使用，若不满足要求则调配合格的填料。（5）施工现场存在软基时，采取清淤换填处理措施。（6）根据高填方路基施工现场的水文条件，埋设合适规格、合适数量的塑料排水管等相关设施，增强排水效果，减小水损害。

4.2 摊铺作业

根据填料供应场地和施工现场的位置关系，提前规划一条运输距离短、平顺性好的路线，配置适量的自卸车用于材料转运。自卸车装料后，沿着该路线有序运至现场，确保填料供应充足，以免因材料供应不及时而中断填筑作业。填筑施工采取的是水平分层的方法，按先低后高、先两侧后中间的顺序卸料，考虑到路基边缘部分的稳定性要求，每侧铺设宽度宜超过设计宽度50cm，对该部分做适当的压实处理，使边缘区域也具有足够的稳定性与完整性。在摊铺环节，先用推土机粗平，再用平地机精平。

4.3 含水率的控制

含水率是路基填筑施工中的重点控制指标，要根据室内击实试验结果确定最佳含水率，将其作为施工中的控制基准，保证实际含水率与该值的差值不超过2%。若实测含水率偏高，则通过晾晒的方法降低该值，若偏低则洒水，以提高含水率。经洒水处理后，安排2～4h的闷料时间，经过此操作后方可对填料做碾压处理。

4.4 碾压作业

碾压所用设备为振动压路机，从两侧靠路肩处开始，逐步向中间推进，按顺序将碾压工作落实到位。压路机运行遵循匀速的原则，以2km/h为宜，尽可能避免速度的大幅度变更。从底部开始逐步向高处推进，中线段按先两侧、后中间的顺序碾压，小半径曲线段则从内侧开始，向外侧有序碾压。前后相邻区段重叠量控制在100～150cm，以保证衔接部位的碾压效果。在路基边缘处碾压时，调整压路机的姿态，使其与线路横断面呈45°，全面完成各处的碾压作业，避免漏压。振动压路机在各阶段以不同的模式运行，首先静压、弱振各1遍，然后做5～7遍的强振施工，直至实测压实度达标为止，最后做1遍静压处理，目的在于提高面层的平整性。

4.5 排水固结措施

排水固结技术的应用可以有效降低地基中的水分含量，以较快的速度使地基达到固结的状态。从排水系统的组成来看，排水砂垫为主要的结构，其宽度需超过路基边缘宽度1m以上，并辅以竖向排水设施，共同参与排水作业。在实际操作中，可在地基上铺设30cm以上的排水砂垫，再连接竖向排水结构，构成完善的排水体系，在排水期间采取压密措施，使地基达到相对稳定的状态。

5 结束语

综上所述，高填方路基的施工质量要求较高，危险系数较大，对施工技术也提出了较高的要求。因此，对高填方路基的设计以及施工所涵盖的关键技术展开探讨，具有十分重要的现实意义。