汾石高速公路路基高填深挖施工工艺技术研究

贾雷青

（山西路桥第六工程有限公司，山西晋中 030600）

0 引言

高填深挖路基施工技术是指在填筑过程中，对地基土进行压实处理后再修筑路堤的一种施工工艺。该工艺具有工期短、成本低和质量高的优点，可有效提高公路建设效率。在具体施工中，由于高速公路两侧地形较为复杂，因此需要采取分层摊铺法与碾压法相结合的方式保证工程质量。同时，需注意路基填料选取及配比设计等问题。为确保公路工程的整体稳定性及安全性，必须加大工程管理力度，严格按照相关标准要求开展工程施工活动。

1 高速公路路基高填深挖施工需注意的问题

1.1 基础设计及施工

以汾石高速公路路基工程设计为例，针对不同路段采用不同形式的设计方案，第一，充分考虑施工机械设备、施工工艺及材料选择等因素。第二，根据工程实际情况确定合理的路线方案，临时电源的铺设以节省投资为主要目标，可通过设置集中配电装置的方式，实现对供电设施的集中管理。在高填深挖路基施工中，施工人员在施工中应保证路堑位置、边坡角度以及填方高度等均满足相关规范要求，并对高路堑进行有效防护处理。同时，需明确其沉降变形量与工后稳定性之间的关系，若二者存在较大差异，应及时采取科学应对措施予以消除或降低影响程度，保证各个施工环节的误差不超过5cm，严格控制各工序间的衔接，避免因操作不当造成路面局部破坏甚至是整体坍塌现象[1]。此外，应做好各项工作参数检测和控制工作，确保数据真实可靠，从而为后期施工提供准确的参考依据，提高公路建设质量。同时，要加强施工现场管理，如严格落实安全生产责任制、建立完善的规章制度及定期组织施工人员进行技术培训学习等。

1.2 施工技术

对高填深挖路基施工技术（见图1）而言，最为重要的是控制好填筑材料的质量与压实度。只有压实度达到一定标准，才能确保路基的强度和稳定性，进而保证行车安全。通常情况下，会采用分层填筑方法，即在同一断面上设置不同高度的填料层，这样可以有效减少填土量，从而降低工程成本。需要强调的是，对高填方路段进行特殊处理时，应采取适当防护措施，以防止地基土沉降变形过大，进而最大程度地保证公路的使用功能和安全性。例如，在汾石高速公路路基施工中，对于低填方路段，可采用填方边坡设计。一般土质路堑边坡适用于软基路面结构，而硬岩路堑边坡适用于半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面。此外，为了避免软土地基因不均匀沉陷造成道路破坏，需在软弱土层处铺设土工格栅或者垫板等柔性构造物[2]。

图1 高填深挖路基施工

2 汾石高速公路路基高填深挖施工影响因素

2.1 地质条件

在高填深挖路基施工中，受自然地质条件影响，这类工程的沉降量较大。为了保证高填路堤在正常使用年限内不产生过大变形或失稳破坏，必须对地基土进行加固处理。边坡结构的稳定性与填料的特性密切相关，不同的土质具有不同的力学性质和强度指标，因此需要研究土体在各种荷载作用下的受力及变形情况。以汾石高速公路路基处理为例，采用土工格栅作为填筑材料，提高路堤整体刚度，同时辅以排水措施，以达到减少填土高度，减少施工后差异沉降等目的[3]。

2.2 气候因素

气候因素主要体现在对岩土性质的影响方面，因此需要结合地质环境特征和水文状况进行分析。如果降水量过大会对边坡结构造成破坏，如果边坡出现失稳情况，将严重影响到工程的安全运行以及周边建筑物的安全性，甚至会引发滑坡等地质灾害。温度变化也能改变土体内部物理力学参数，间接对土质产生影响，从而一定程度上降低其稳定性，同时会引起局部区域地下水量出现较大波动。除此之外，降水量增加时，渗入地下的水量也会随之增加，最终使地下水位上升到较高位置并形成漏斗区，而这会严重影响基坑开挖后周围的生态环境。

3 汾石高速公路路基高填深挖施工工艺的具体应用

3.1 施工准备

路基开工前，应由精测组按照交桩记录，按施工规范要求进行现场试验，以确定各项技术指标。根据各参试路段的实际情况，在满足设计和施工技术条件下，合理选择材料、设备，精心组织施工，保证工程质量和进度。采用精密水准测量方法，对导线、水准点进行复测，保证控制网布设符合精度要求。填方地段要严格按边坡坡度计算填筑高度并及时施作防护土，确保边坡稳定。基底处理同样重要，对于存有软弱夹层或破碎带的不良地质体，必须采取适当措施予以加固。对于软土地基，应因地制宜地选用适宜的地基处理方法。若填土厚度较大，可将其分层碾压至一定厚度后再夯实成台状结构，以路基提高承载力。在填土层较厚而且不均匀的情况下，可采用振冲碎石桩复合地基来解决这一问题。例如，在汾石高速公路路基施工实施前，施工人员通过现场测量放线及室内资料分析得出沉降变形规律，对路基范围内的树木与灌木丛进行移植、清除等工作，并做好临时排水设施的布置，以及绿化植物栽植工作。同时，加强质量管理，制定出切实可行的施工工艺标准，严格控制每一道工序，使整个工程得以顺利进行，为工程施工创造良好的环境。总之，路基施工过程中的任何环节都会影响公路的整体性能，只有落实准备工作，做到周密安排，严密监测，科学施工才能达到预期的施工效果。

3.2 土质路堤填筑

土质路堤填筑施工分多个工作面（见图2），采取“三阶段、四区段、八流程”施工法，其工序是：挖方—平整（包括挖填）—回填土体—压实。施工时每个作业区长度要满足以下要求：A 段为10～15m，B 段在30m 左右，C 段长40m 以上。根据土质情况和施工进度安排好各作业层的工作顺序后再进行整体碾压，且各段之间不得有高差和错台现象发生。保证各个工班连续不间断地完成路基工程。采用该方法能较快地把土料变成具有一定强度的混凝土或砂浆，以适应路面平整度及抗滑性能等技术要求。在施工放样环节，GPS 控制网布设必须符合设计图纸的精度及工程实际情况，同时要保证测量结果准确可靠。土石方量计算则以当地平均坡度为基础数据进行复核，E 级边坡需采用抗滑桩加固防护，F 级坡率一般不宜大于10%。高填路基基底压实度应大于93%，若不能达到这一标准，需采取排水措施，提高土体密实度，或增加碾压次数，降低含水量[4]。

图2 土质路堤填筑施工

此外，在路堤填筑中，可通过调整地基变形模量、加强基床底层夯实等方法对沉降量进行有效控制。用振动压路机对软基进行振压作业，能有效消除软弱下卧层引起的工后差异沉降，不过振压完成之后应及时清除表面浮浆和松散土层。为保证路基边缘压实度，应对路基边线进行必要检测，若压实度不足应及时补夯。摊铺整平时，应根据不同路段合理选择摊铺机型号及数量，并按比例配加沥青面层和碎石垫层。每层填筑前采用灰点控制法对集料粒径分布范围进行统计，然后按照均匀布种原则，将各组分别撒布到相应位置，使其充分填充空隙。填筑土方含水量较大时，避免水分渗透至下面层，造成局部开裂现象。雨季施工时，要确保当天填筑的土方当天碾压成型，在分层布料时要做到“三不”，即不让水渗入上层干硬粒料与细粒物料之间，不能使水浸入下层硬粒料与粗粒物料之间，对于土质较差且含水率高的区域，必须使用专用防渗设备，不让渗水进入土中，以免引发病害。

3.3 临时排水措施

在公路路基高填深挖施工中，需在各分段高边坡设立临时排水设施，将排水沟设置于路基两侧，防止坡面径流进入基坑。施工便道顶部修成3%向外的路拱，形成路堑挡土墙，并与地面相接。便道在路靠山体一侧挖临时排水沟，汇集雨水并将之排出[5]。在路基顶面做好临时性的截水沟，有效避免地表水下渗对土体造成冲刷破坏。

3.4 边坡防护施工

边坡防护施工技术是高速公路路基高填深挖工程中的关键技术之一，其施工工艺和质量控制直接影响着整个公路工程质量（见图3）。包括坡面治理，挡土墙设置，排水设计及材料选择等方面内容，在实际工程施工过程中要结合具体工程情况进行分析与处理。护面墙是一种有效的边坡防护方式，主要起到保护坡面，防止水土流失的作用，并可避免由于雨水冲刷导致坡面侵蚀破坏的问题发生。在边坡防护施工中，要根据不同地区，气候条件以及地质环境特点合理选用适宜的护坡结构，对常见类型护面物形式及其适用范围加以了解和掌握，保证其适用性。另外，还应综合考虑各种可能存在的不利因素，加强施工管理力度，确保各项工作有序开展。边坡支护工程按开挖深度分，基坑开挖深度较小，一般采用预应力锚索或锚杆。挖方段深约2～4m，以锚拉式为主。填筑段长为3～5m 左右，常使用格构梁+柔性支撑联合加固法。按开挖方式分，常用于土质高陡边坡上，如路堤填土高度超过10m 以上时，应采取临时支挡措施。当土体较软且有一定厚度时，宜采用深层抗滑桩加土工格栅复合土工膜作为永久性支护，也可将此方法应用到黄土区。具体施工中，还应对基础埋深、坡脚位置、坡比、坡度、地下水发育状况、地形地貌、水文地质条件、岩土体特性等因素进行充分调查研究，同时还要注意做好各工序之间的配合协调工作[6]。

图3 高速公路边坡防护技术

4 结语

高填深挖路基施工是高速公路建设中的重点和难点，随着我国公路建设事业的发展，对高填方路段提出了更多新的要求。在未来发展中，对于路堤高度较小或不具备特殊地形条件下修筑的高等级公路，需要考虑采用土工合成材料来处理软基问题，以达到经济合理、安全可靠、环境保护等目的。从根本上推动道路工程向安全稳定、舒适美观方向发展。