浅谈南方山区高速公路路基施工技术

兰升元

在山区修建高速公路是改变山区落后面貌造福于民的工程,但是高速公路的修建必然要改变山区原有的自然环境和生态环境,其较之于平原地区高速公路建设尤甚。因而在工程建设之初就要对山区高速公路建设地质、山区高速公路的质量控制做好探讨和规划。否则必然会引发一系列包括水土流失在内的环境问题,严重的将引发环境灾害。这样就违背了建设的初衷,这在只重建设不顾环保的过去时有发生,教训极为惨痛。要预防这些问题的发生必须根据工程的特点在建设之初预见到工程建设可能引发的环境问题,在工程设计施工中采取有效措施加以预防,把山区高速公路真正建成绿色之路、环保之路、福民之路。

路基是路面基础,路基施工质量直接影响到路面和整个公路的使用效果。特别是山岭重丘区高速公路路基因填方高、工程量大,要使路基具有足够的强度、整体性和稳定性,必须严格控制施工质量,才能实现工程设计目标和要求。路基的隐蔽工程较多,质量不合标准会给路面及自身留下隐患,一旦产生病害,会损坏道路使用品质,导致阻碍交通及经济损失。

山区高速公路一般地处山岭重丘区,地形切割较为强烈,沟谷多呈V字形,地形陡峭,植被茂密,地质构造相对稳定,地势低凹地带常有局部的淤泥质土,厚度均较小。由于地形多变的特点,沿线填挖变化频繁,从而出现了三多,即高陡坡路堤多,半填半挖路基多,坡地薄层软土处理多,这给填方施工质量控制带来了挑战。另外由于结构物数量多,使得填方施工不能连片形成规模,也给质量控制带来较大的难度。鉴于山岭重丘地形和结构物频繁的特点,如不切实控制好填方工程的路基填筑及质量,今后路基势必大范围产生不均匀沉降,影响行车舒适乃至安全。本文结合以上四条线路谈谈山区高速公路路基施工的特点和有关施工技术。

1 路基施工的质量要求

1)具有足够的稳定性。为防止路基结构在车辆荷载及自然因素作用下发生整体失稳,发生不允许的变形或破坏,必须因地制宜地采取一定的措施来保证路基整体结构的稳定性。2)具有足够的强度。为保证路基在外力作用下,不致产生超过容许范围的变形,要求路基应具有足够的强度。3)具有足够的水温稳定性。路基在地面水和地下水的作用下,其强度将会显著降低。特别是季节性冰冻地区,由于水温状况的变化,路基将发生周期性冻融作用,形成冻胀和翻浆,使路基强度急剧下降。应保证在最不利的水温状况下,强度不致显著降低,这就要求路基应具有一定的水温稳定性。

2 沟谷软基处理

软土地基处理是我国南方高速公路修建过程中经常遇到的问题。目前常用的方法有:换填法、强夯法、抛石挤淤法、反压护道法、砂垫层法、木(柴)排及反铺搭头法、设置砂井法、爆破排淤法、土工布软基处理法、竖向塑料板、排水板法、振冲及干振碎石桩法。以上这些软土处理技术都已有了成熟的工法,在公路路基施工中产生了比较好的效果。

1)山坳水田处路基处理。山坳水田路段土质湿软,在填筑前,应先进行开沟、拦截、引排地表水,疏干和晾晒后进行填前压实及路堤填筑。因引排有困难路段而增设积水坑的,应定期将积水坑内水抽取,使之有良好的地基施工场地。在路堤两侧坡脚外1.0m范围内清淤,最后进行填筑前压实或换填。采取如下处理措施:a.石盲沟或渗沟排水。对有泉眼或地下水比较丰富的路段,应结合地形、水文地质情况,调整碎石盲沟或渗沟的布设位置。对地势较为平坦、排水有困难的在施工期间应采取强制排水措施,必要时可增设线外排水设施。b.换填透水性材料或设砂垫层 30cm～150cm。c.垫层+井形砂沟处理。采用碎石盲沟或渗沟排水。2)水塘地段路基处理。路基经过水塘地段,采用围堰、抽水、清淤、换填或抛填石,并铺砌边坡至常水位以上 0.5m。

3 高填方路堤施工

1)高填方路堤应按设计边坡填筑,不得缺填,每层压实度根据不同填料按规范严格控制。如果填料来源不同,其性质相差较大时,应分层填筑。不应分段或纵向分幅填筑。对于半填半挖一侧为高填方的基底是斜坡时应将其按规定开挖横向台阶,并应在填方路堤完成后,及时对设计边坡的松散弃土进行清理。路基首先应考虑在线路上用自然土进行移挖作填来修筑,第一步需要将不适合作为路基填料的表土清除,一般清除厚度为 30cm。需要清除淤泥、沼泽土、有机土、草皮土、生活垃圾、树根和含有腐朽物质的土。液限超过 50,塑性指数大于 26的土,以及含水量超过规定的土,需要采取满足设计要求的技术措施后,经检查合格后方可使用。试验结果分析可知:土质颗粒越细,其相应的弹性模量越低,而砂性土弹性模量比较高。在需要选择线外借土场时,我们根据经济平衡尽量选择塑性指标较小的砂性土来填筑路基。2)高填方路堤每层松铺厚度不得大于试验路段所确定的厚度,为防止高填方路堤的不均匀沉降,建议其每层松铺厚度按试验路段所确立之数据的 90%来进行控制施工。3)对于高填方路堤,应在清理好的地表上安装沉降板进行沉降观测。沉降板一般安装在路基中心线上,纵向间距为 200m。同时,应在距路堤两侧趾部外5m处设置混凝土侧向变位桩,其纵向间距不得超过 50m;对侧向变位桩按三维控制,定期测量一次。路堤完工后,每月定期测量一次,并在每次观测后立即整理,将其结果提交监理工程师审查。4)对于高填方路堤,应采用冲击碾压,减少后期沉降。冲击压实机在土石方压实作业中突破了传统的碾压方式,当其一角立于地面,向前碾压时,产生巨大的冲击波。由于碾边顺序连续冲击地面,可使土体碾压均匀密实。该机以每小时 9km～12km的行驶速度碾压作业,即冲击碾每秒钟冲击地面两次,相当于低频大振幅冲击压实土体,并周期性地冲击地面,产生强烈的冲击波向地下深层传播,可对填料作深层压实。

4 填挖交界处路基施工

1)山区高速公路大多填方地段存在半填半挖、填挖交界施工,对于填挖交界处或自然横坡陡于 1∶5时,应将原地面挖台阶,宽度不小于2m,其顶作成2%～4%的内倾斜坡,压实度不得小于85%;当坡面或坡脚处裂隙水比较丰富或有地下泉水时,应在沿坡脚位置每间隔 2个～3个填层高度设置一个盲沟,将丰富的裂隙水或泉水导流至填方区以外排水沟内。此外路堤在填筑过程中要按设计纵横坡保持路拱,以便雨季排水畅通。对于半填半挖,填挖交界处施工,最好不要用推土机直接进行填土作业,这样容易形成推堆区且满足不了压实要求。

2)在进行填方区压实度检测时,应将该区域作为重点检测对象,若压实度不合格,要根据不合格原因坚决进行返工或补碾压。

3)为保证半填半挖及填挖交界处路基的稳定性,减少不均匀沉降,应对部分半填半挖和填挖交界路基进行土工格栅加固处理。a.山体自然坡比不小于 1∶2,且填高大于 4m时,在路基顶部至 0.4H(H为填土高度)高度处,每间隔 100cm高度铺设一层土工格栅。b.纵向填挖交界处土工格栅沿横向铺设,当土工格栅铺设长度超出路基边坡的范围时则铺至离坡面 30cm处即可。路基施工时土工格栅铺设在路基填挖交界处或半填半挖路段(见图1,图2)。

试验研究表明,在路基一定深度下布设一定数量的土工格栅,可以提高地基承载力,增加路基稳定性,并且能形成“结构效应”,实现减少沉降、控制不均匀沉降的目的。

5 结语

1)南方山区高速公路工程由于受地形、地质和气候影响,多出现高填方、陡坡路堤、半挖半填、填挖交界、浅层软弱富水地基处理等状况,并要克服施工期间季节性降雨和阵发性降雨等难点,如果处理不好,留下质量隐患,将影响行车舒适及安全,并给运营以后的养护带来很大的困难,因此要格外重视。

2)填方工程质量控制的关键在于管理,应该制定行之有效的管理措施,确保按规范和设计的要求不折不扣地付诸实施。

3)试验、检测、观测是必要的,及时发现问题,及时总结经验,质量管理水平和档次才能不断提高。

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