高速公路路基的填筑施工技术

李晶晶

(山西晋达交通建设工程监理有限公司,山西 太原 030006)

1 工程概况

某高速公路是G56高速公路的组成部分之一,其起点桩号为K84+000 m,终点桩号为K178+547.620 m,全长94.548 km,设计速度为100 km/h,规划设计四车道和六车道高速公路建设标准。路基施工标段为K84+000 m～K115+700 m,主线总长度31.70 km,选择应用整体式路基,路基主要填筑材料为土方,个别位置利用开挖土方和石方进行填筑。项目主要技术指标见表1。

表1 项目主要技术指标

2 高速公路路基填筑施工方案

2.1 施工设计依据

路基填筑施工遵循如下技术规范标准:《公路路基设计规范》JTG D30—2004、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1—2004、《公路路基施工技术规范》JTG F10—2006、《公路工程技术标准》JTG B01—2003以及《公路工程施工安全技术规程》JTJ 076—95等。

2.2 施工前准备工作

(1)测量定位

施工前对横断面信息进行测量、核对,及时纠正差异数据,同时在路基坡脚、取土坑、弃土场、护坡道等位置利用标识桩作为位置标记。

(2)地质勘查及土样试验

施工前对路基施工范围内地质情况、水文情况、地下管线及障碍物分布情况进行勘测,降低不良地质情况对施工带来的影响。对路基填筑材料(土方、石方、挖方土体)的土样进行试验检测。

(3)防排水准备

施工前通过挖设排水沟、完善防水措施,使其处于较好的防排水状态,在路基两侧临时挖设排水沟,降低潜在水位[1]。同时将所设置的排水沟与所在位置排水设施相连接,避免排水对附近农田或路基产生冲刷,为路基施工创造良好条件。

(4)现场清理

路基施工前,对施工范围内腐殖土层、树根等杂物清理干净,将沿线内30 cm内表土均计入土层清理范围。将现场清理出的表土用于填筑弃土场或铺设坡面及坡脚。现场清理完毕后,使用压路机进行全面碾压,确保密实度符合规范标准要求。

2.3 选取试验路段及试验目的

准备工作完成后,选择试验路段,对如表2所示的技术参数指标进行确定。

表2 施工主要技术参数指标

2.4 路基填筑施工工艺流程

路基填筑工作根据公路桥梁间隔进行区段的划分,施工中采取填挖结合、分段施工、平行作业的方式。遵循挖运、平整摊铺、碾压、检测的施工流程[2]。所使用的施工机械见表3。

表3 施工机械设备

2.5 填土路基施工技术

(1)基底处理

首先,对于坡度在1∶5以内的地面,对表层土清理之后,对地面开展碾压工序。对于坡度在1∶5～1∶2.5以内的地面,在清表后应挖设宽度在2.0 m以内的台阶,同时向内设置3%的坡度。对于基岩层覆盖层较薄位置,先清理覆盖层再挖设台阶,若覆盖层较为稳定,则直接开挖台阶。对于坡度大于1∶2.5的地面则视为陡坡路基,为强化路基稳定性,在挖设台阶的基础上还铺设土工格栅,同时视情况设施支挡结构。

其次,在施工时,针对路基基底位置地下水会影响路基稳定性时,施工除设置排水拦截装置外,还在路基顶部填筑透水性较好的材料(砂砾、块石、碎石等)。同时,对换填碎石土提出如下要求:土石混合料粒径在2 cm以上且颗粒重量在总重量的50%[3]。将开挖分风化料作为碎石料时,保证风化料的强度在15 MPa以上。

(2)路基填筑试验

通过试验段路基填筑对相关技术指标参数加以确定,明确不同路段所使用的填料大小及填料强度,能够为同一类型路基填料的路基填筑施工提供参考。表4为本次施工路基填料粒径及强度参数。

表4 路基填料粒径及强度参数

(3)分层填筑路基

“三线四度”为本次分层填筑施工遵循的原则,在施工中在中线和两侧边线每隔20 m位置插放醒目的小红旗,确保能够清晰界定施工控制点。同时严格控制“四度”即填筑厚度、密实度、拱度和平整度。通过对填筑厚度进行控制能够为每层填筑密实度加以保障,控制密实度后能够保障路基沉降在标准规范内,合理设置拱度能够保证雨水及时排出,控制路基平整度,可有效提高碾压效果,避免存在积水路基段。

工程填土路基填料为取土场的土方和开挖路堑时的土石方,在填筑前分别对其开展碾压试验,通过试验明确松铺厚度、含水量控制及摊铺碾压施工参数等。

施工中将路床和上路堤的松铺厚度控制在30 cm以下,将下路堤的松铺厚度控制在50 cm以下,对每层顶面进行整平处理后设置路拱,根据填料种类不同进行分层填筑。在路基顶部和底部填筑透水性好的填料,在下层路堤填筑透水性较小的填料。为提升路基排水效果,分别在行车道和硬路肩顶面、土路肩顶面设置2%和3%的排水横坡。同时为保证填筑时边坡稳定性,将两侧填筑宽度超出设计值30 cm,待填筑工序完成后将多出部分清理掉。施工在外在因素影响下,需中途暂停施工,此时对路基表面设置排水坡度,避免路基表面积水,并碾压提升密实度,同时将边坡拍实。待路基表面含水量达到碾压标准时再继续填筑施工。

(4)摊铺碾压

为提升碾压施工效率及碾压密实度,在土方填筑阶段预先将填料大致摊平。待一个区段填料工作完成后,先使用推土机进行大致平整,在通过平地机配合人工的方式进行精细化平整,在摊铺面设置3%横坡,分层碾压、平整,保证平整度。施工碾压工序使用重型振动压路机,首次压实以静压的方式进行,遵循先慢后快、先弱振后强振的原则,由两侧向中间始终以2～4 km/h速度进行碾压,设置30 cm碾压重叠宽度[4]。为保证压实质量,实现全方位无死角压实,对于横向接头重叠位置和相邻两端纵向接头位置设置2.0 m重叠。为保证压实质量,还需将土壤的含水量控制在最佳含水量范围内,施工时通过利用洒水车洒水或风干晾晒填料,达到标准含水量。

(5)路基超高及加宽处理

由于案例工程平曲线半径较曲线加宽最小半径更大,因此曲线路面不设置路基加宽。高速公路设计速度为100 km/h,根据规范标准要求在平曲线半径低于4 000 m路段需设置超高。本次施工为整体式路基,在中央分隔带边缘设置断面超高旋转轴,使中央分隔带保持水平,在缓和曲线内完成线性渐变的超高过渡。同时,为强化路面排水效果,避免积水,设置硬路肩和行车道一同超高并保证横坡相同,将超高纵向渐变率控制在1/330以上。对超高外侧土路肩横坡设置向外3%坡度,在行车道横坡在3%时,设置内侧土路肩3%坡度,若超高横坡在3%以上则设置横坡和超高横坡相同。

(6)填土路基质量检验

施工中为保证填土路基质量,基底及每层路基施工完成后对压实度、弯沉值(0.01 mm)、宽度、平整度等指标数据进行检验,待检验合格后方可进行上层施工。其中压实度由下列公式进行计算

(1)

式中:k为压实度,%;ρd为现场填料压实后的干密度,g/cm3;ρdmax为现场填筑相同的填料在实验室测得的最大干密度,g/cm3。

其中k越接近100%表示压实度越高。施工土方路基填筑质量检验项目以及标准如表5所示。

表5 土方路基填筑质量检验参数

2.6 填石路基施工技术

填石路基施工前,依据填料来源使用18 t以上的振动压路机对其进行试压试验,以此为基础确定石方填筑厚度、最大粒径、摊铺碾压参数等。在施工中保证填筑材料强度在15 MPa以上,材料粒径控制在10 cm以内,每层松铺厚度在30 cm以内。对于填石缝隙使用砂砾、碎石或石碴进行填满,不可使用风化软岩石,填满后利用重型压路机进行压实。填石路基施工时,每填筑一层则使用重型压路机根据试验段碾压参数进行压实。根据压实沉降差法对填石路基施工质量进行检验,具体检验流程如表6。

表6 填石路基质量检验

在施工中,每填筑碾压一层,随即开展质量检验,待下层检验合格后方能进行下层的填筑工作。

2.7 高填路基施工技术

高填路基为路基填筑土坡高在20 m以上的路堤。为保证路基稳定性,最大程度避免出现不均匀沉降现象,在施工中于路基1/2以下位置以1 m为间距铺设三层土工格栅,并在上路床和下路床分别铺设一层土工格栅。另外,在施工中为避免高填路基出现差异沉降,使用液压式压路机对原地基和下路基位置进行补强碾压。

2.8 路基边坡及边坡防护

(1)路基边坡

根据路基填筑材料种类、边坡高度及水文地质情况的数据资料确定填方路基边坡。根据路基填土高度对路基边坡坡率进行划分:高度在0～10 m时,路基边坡坡率为1∶1.5,在10 m位置设置2 m平台,次级边坡频率为1∶1.75。项目由于经过农田、土地,为避免大量占用土地,选择在边坡设置路堤挡土墙。

(2)边坡防护

施工使用生态防护技术对边坡坡面加强防护,综合分析边坡坡率、高度等参数并结合排水措施、降雨量以及不同植物的防护能力合理确定生态防护措施。对于边坡高度在4 m以下的路堤选择三维网植草和灌木混播的方式进行防护;对于边坡高度在4 m以上的路堤,通过现浇设置拱形骨架防护,并在骨架内混播植草和灌木。

3 结束语

综上所述,在高速公路建设工程中,路基发挥着关键性作用,路基填筑施工作为公路路基施工重要环节,填筑质量直接影响路基稳定性,进而关系着公路工程通车后的安全性。结合某高速公路具体工程实例,详细论述该工程建设中路基填筑施工技术要点及质量控制对策,经路基施工质量检验,符合设计规范标准要求,同时在路基边坡防护中应用生态防护技术,与当前可持续发展理念相契合,对于提升施工经济效益、环保效益和社会效益具有积极影响。