土质路堑条件下的高速公路路基及排水关键工艺

张炳现

（邢台路桥建设集团有限公司，河北邢台 054700）

0 引言

高速公路是衡量一个国家和地区公路交通发达程度的主要指标之一，也是现代交通发展的标志。高速公路适应工业化和城市化的发展进程，促进了汽车产业的发展，为国家经济和社会发展起到了巨大的促进作用，也为人们的出行提供了极大的方便[1-3]。因此，保证高速公路能稳定地发挥运输和承载功能，避免在交通过程中发生事故，对于保障人们的生命与财产安全具有重大的现实意义。作为高速公路施工质量的关键一环，路基工程的施工质量具有决定性的作用，其质量的高低一定程度上影响了高速公路工程的整体质量层次与功能定位[4-7]。

在高速公路的路基研究方面，李刚等[8]针对新旧路基结合处的差异沉降控制难点，为研究新旧路基结合处的不均匀沉降发展规律，通过数值计算模型的思路并应用有限差分法，对4 种影响因素分别进行了总结，包括拓宽宽度、填方高度、弹性模量以及压缩模量等。严黎[9]为论证河砂吹填路基的施工可操作性，根据湖南岳阳湖区高速公路的某标段路基修筑案例，通过试验的方法，对所用吹堤河砂的关键指标进行了确定，具体包括最佳含水量、细度模数、含泥量以及最大干密度等，验证了河砂吹填的可行性并总结了其关键工艺。

本文在前人研究成果的基础上，为进一步深化高速公路路基施工工艺，积累不同工况下的成功经验，依托某高速公路路基施工案例，针对其土质路堑的特点，分析了软基处理方法以及路基填筑施工要点，并总结介绍了排水工程的建设思路，旨在为土质路堑条件下的高速公路路基施工与排水设计提供有参考价值的思路。

1 工程概况

某高速公路位于我国东部，是沿海城市的一条关键出行快速通道，对促进沿线城市的经济发展和社会交流具有重要作用。高速公路全长280km，沿线经过山间洼地、沟谷，地表一般覆盖有第四系冰水沉积、粉质黏土夹卵石层等。合同段所在区域道路较多，大型设备进场可通过另一条高速公路运至工地附近，再辗转相关省道及乡村公路进驻工地现场。主线所经区域地方道路较多，但道路标准较低且频繁穿过村庄等人口密集区，通行状况相对较差，无法满足施工设备及材料进场要求。施工时需沿主线方向在道路一侧修筑施工便道。

为避免台阶开挖后长时间暴露对填方路基的稳定性造成不利影响，填方段的清坡及台阶开挖应根据机械设备的配置情况，于分段开挖后及时开展填筑施工，不得一次性全部开挖完再长时间等候施工。如遇极端的不利降雨天气，应对高填方采用薄膜覆盖。

2 软弱地基处理

该高速公路的某里程区段为积水区，主要是由附近水塔常年漏水，流水汇聚在地势低洼处而形成。道路沿线经过的山间洼地、沟谷，地表多为水稻田地。由于长期耕种、浸泡等原因，需对软弱地基进行相应的处理。

本项目针对软弱地基采取的处理措施主要有清淤换填+片碎石盲沟+坡脚换填。其中的清淤换填工序为：排水—机械开挖—淤泥外运—基底承载力检查—回填砂砾石。部分路段采用垫层法处理，如图1所示，即将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去[10-13]，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其他性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实（或振实）至要求的密实度。

图1 垫层法处理地基

3 土质路堑开挖施工方法与技术分析

3.1 路堑施工要求

首先要做好准备工作，即做好堑顶排水工作。在坡面开挖时挖出相应的排水坡度，坡度应相对较稳定，以利于流水排出。在实际施工时会遇到地质条件不好的段路，在这种情况下无法使用原有的开挖技术，故应采取分段开挖法，从路基上层向下层进行分层开挖，可以防止在开挖过程中发生崩塌，减少事故的发生。

在路堑施工时，有许多挖出的废土。在施工过程中若将这些废土堆积存放于一处，将会影响路堑边坡的稳定，因此在施工时应进行废物利用。实践中可利用废土进行填坑，从而既减少废土的堆积，又能提高施工效率。对于深路堑开挖，除需在施工前详细地观察学习设计图纸外，还需了解该路段的地质以及附近地区的地质，反复确定性质后才能开始施工。

深挖路堑施工前应先确定坡口的位置，如果没有确定坡口的位置，则后续施工时将无法准确控制边坡的坡率，然后在坡口处开挖大小为0.2m×0.2m 的坡口沟，若坡口沟处存在岩石裸露，则应用红漆进行标注。按照上述顺序进行施工可以有效地控制坡率，提高施工效率和质量。同时，施工过程中也要做好排水设施，按图纸设计截水沟，从而可以减少地面的水量，防止出现滑坡坍塌的现象。另外，应对路段做好加固的措施，以保证施工人员的安全。

根据现场的地形，本项目采用的开挖方案应满足下列要求：

（1）开挖时应确保自卸汽车在空车的情况下可以到达坡顶，并要多设计一条路线，一侧上坡，一侧下坡，方便汽车上下通行，避免上下的汽车发生碰撞，增加施工的安全性，具体的开挖顺序见图2。

图2 路堑开挖顺序图

（2）在山顶边上设置一个平台，方便推土机将土推至该地，然后由汽车将土运送出去。

在施工过程中，应实时对边坡的坡率进行控制。在深挖方施工时，如果发现该地段的土质变化较大，应上报工程师，让其确定是否继续施工或者采取适当的调整措施。到达土石的分界线后，应由工程师进行观察，合理确定爆破方式后才能继续施工。如果在施工中遇到雨天，则需暂停施工，并对施工场地采用防雨的材料进行遮挡，保证在天晴后能够继续施工。建设时应按照设计方案中的顺序进行施工，并在施工前做好防护工程，保证开挖施工人员的安全。

3.2 分层填筑

填筑时，每隔20cm 应设置一组标高点，且松铺厚度应保持在10～30cm，不得超出这个范围。分层填筑时，每侧应超填宽50cm的大小，以利于机器进行压实，确保路基横向的压实度满足要求，不会造成路段深陷问题。路基压实度及填料要求如表1所示。

表1 路基压实度及填料要求

在分层填筑过程中，用自卸车进行卸土，因此应计算卸土作业中的土间距，以方便控制卸土量，保证每层浇筑的厚度足够均匀，不会造成路段凹陷问题。在条件允许时，应采取分层交错搭接的方式，搭接宽度大于3cm，否则应在分层处预留宽度大于2cm 的台阶。

3.3 路堤填筑施工工艺

路堤填筑施工工艺见图3。土质路堤填方的主要材料为土，但严禁使用含草皮土、生活垃圾、树根和腐朽物质的土；同时，淤泥、泥炭、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土，也不得直接用于路堤填筑；如果不得使用，则必须采取措施处理，经检验满足设计要求后，方可使用。

图3 路堤填筑施工工艺流程图

4 路基排水工程技术分析

4.1 试验段施工

根据要求，正式施工前，先选择长度100m 左右的路基作为试验段，验证施工工艺的可行性，并确定达到规定质量标准的碾压遍数和施工机械设备组合等。本标段的路基试验段设置在相应的比较平稳的线路区间处，并尽量避开了过渡段。

4.2 路基的排水设备建设分析

路基的排水设备建设应齐全，确保施工中没有多余的积水干扰，保证排水设备在合理分布的同时，尽量减少占地面积，避免农田被大面积占用。同时，还应设置排灌系统，防止排出的水冲毁农田或者破坏其他的利民设施。排水设备在设计时应考虑环境保护，保证该地的水资源分配合理，确保该处的水文环境能够协调发展。另外，排水设施布置时也要考虑该处的地形、地质以及气候等条件，进行综合权衡后再设计出适应当地工况的排水系统，提高排水效率。所设计的排水系统既要使其线条流畅美观，也要采取防护的措施，防止设备被水冲坏。最后，路基的边沟、天沟、截水沟等也要考虑该处的地形、地质及气候等因素，经设计后确定其断面形式和尺寸大小。

在施工填方区段的边沟形式矩形排水沟时，应注意使用M7.5 浆砌石进行建设，且其沟壁厚度应当为30cm。排水沟的尺寸大小主要是根据其排水量的大小决定的，并考虑合并的排水沟数量。

矩形盖板的边沟大小一般是60cm 宽×80cm 深，其大小受汇水面积和挖方路基控制，在不同的工程中有不同的尺寸。路基边沟长度必须小于300cm，且边沟的底纵坡和路线纵坡的方向一致。在施工遇到坡度大于10%、水高差大于1cm 的坡面时，应设置跌水或急流槽（见图4），避免水流通过时收集得不均匀。

图4 急流槽设置

4.3 路堑边坡排水技术

路堑边坡上方的水流量较大时，应在顶部设置50cm×50cm 矩形截面的截水沟，减少路基的地表水流量。当然，如果坡顶没有水流量或者水流量小，则可以不设置截水沟，以节约施工成本。在挖方施工时，应在每一级建设一个25cm×40cm 梯形截面的平台沟，既防止下一级的坡面被冲刷，也有利于排水。

如果在施工时发现地下水水位较高，则应建设地下水的排水设施，以防止受地下水的影响导致路基和边坡不稳固。在山坳地段，应设置截水盲沟，使地下水流出路基的范围，再利用渗沟将多余的地下水排除，也可以加入一些碎石，有利于提高渗透效率。采取截水盲沟的方法可以有效地排除水量多的地下水。如果路堑边坡位于地下水丰富的地段，可以考虑建设排水平孔，以有效地排除路堑边坡的地下水。施工中应采用人工排水和与机器排水互相配合的方案，弥补各自的不足，从而既提高排水效率，又缩短施工工期。

5 结语

高速公路为国家的运输事业提供了便利，极大地促进了国家经济的发展。本文结合某高速公路工程的土质路堑施工案例，针对其中存在的各种施工问题，分析了软基处理方法以及路基填筑施工要点，介绍了排水工程的建设思路与技术。通过有效实施过程控制与针对性的工艺对策，既保证了高速公路路基的整体施工质量，又缩短了工程工期，提高了土质路堑的路基施工效率。