新建蒲虹公路过湿路基的换填施工技术研究

崔纯纯

（中铁二十四局集团上海铁建工程有限公司，上海 200070）

新建蒲虹公路过湿路基的换填施工技术研究

崔纯纯

（中铁二十四局集团上海铁建工程有限公司，上海 200070）

基于浦虹公路区域地质、构造、降雨和工程特征的分析，针对不同特点的过湿路段施用不同的换填方案。并相应地制定施工工艺、工艺流程和操作要点。实际工程表明，该换填施工技术符合相应的设计和规范要求，效果良好。

蒲虹公路；过湿路基；换填技术

汶川地震灾区道路毁损严重，为了保障虹口旅游景区公路畅通，上海援建指挥部特新建都江堰蒲阳至虹口公路。蒲虹公路工程是上海对口援建都江堰的重大工程之一，备受社会各界关注，被称为“生命之路，发展之路，安全之路”。对沿线乡镇乃至都江堰地区的灾后重建、经济发展将发挥重要作用。

该工程部分路段的路床为过湿土［1］（过湿土大多属于高液限黏土，液限大于50%，塑性指数大于26。土的天然含水量大、粘性大，一般还含有膨胀性矿物，其亲水性和持水性强，透水性差），含水量高达36%，接近饱和状态，受山区光照条件影响此土质难以达到最佳含水量状态，在天气晴朗的情况下，晾晒7～8d含水量仍高达25%以上，现场压实度仅为76%难以满足设计要求，车辆作用下路基易发生沉陷现象，工程质量得不到保证，也影响着相邻路段的施工。为确定一个技术上可行、经济上合理、施工条件满足的处理方案，项目组通过大量的室内和现场试验，并参考已有的相关文献［2～6］、技术规范及标准［7，8］，结合现场试验段施工过程中的气候、材料、施工工艺水平等形成了《蒲虹公路土路基（挖方）改良性能试验方案》和《蒲虹公路路基（挖方）改良性能施工方案》。同时，邀请有关路基专家召开论证会，根据论证会上专家的意见，对过湿土路段的路床采用换填的方案，使工程施工具可操作性，质量和工期得到保障。

1 区域背景及工程概况

1.1 地质特征

蒲虹公路是都江堰市蒲阳镇与虹口乡的第二交通要道，中段地区出露地层主要为中泥盆系观雾山组的中厚层石灰岩，西侧K22以西及东侧K9以东为三叠系须家河组的砂泥岩。区域内石灰岩和碎屑岩交界处发育2条断层，道路经过区为一背斜构造，道路西侧与都江堰－北川断裂相邻（图1）。

图1 蒲虹公路区域地质图Fig.1 Geology of the Puyang－Hongkou highway area

1.2 构造与地震

本区构造上位于华夏系龙门山褶皱带东南缘与新华夏系四川沉降带的斜接部位，地震活动十分频繁。5a发生Ms＞2.0级地震共103次，其中有震感和强烈震感地震18次，境外波及本区的地震12次。2008年以前，境内发生4.0级以上地震共3次，即1787年12月13日都江堰市东4.7级地震、1986年11月10日虹口4.2级地震和1993年12月30日崇义－土桥4.4级地震。

1.3 降雨特征

区域降雨十分丰富，年降雨量达1 200mm以上，2001年9～10月连续降雨达40多天，2009年7月17日局地暴雨量达到220mm/3h。区内地质灾害频繁发生，1964年以来二王庙滑坡多次活动，2001年的长降雨作用使灵岩寺一带大面积滑坡，2001～2006年绕坝路多次发生滑坡泥石流灾害。

1.4 工程概况

都江堰市蒲阳至虹口公路段共设计23.804 km，其中有近7km多的过湿土地段，且主要集中在DK13～DK20段，DK9＋600～DK10＋000、DK13＋000～DK14＋000、DK15＋000～DK20＋000路段（见图2和表1），路基以挖方通过，路基土为第四系全新统残坡积粘土，黄色，浅黄色，湿－稍湿，可塑状，中等压缩性，厚度为3～10m，局部地段层厚＞10 m；经现场取样土工试验各项物理力学性能指标有：液限ω1＝36%～52%，塑限ωp＝21%～30%，塑性指数Ip≥26，地基承载力≤0.08MPa，鉴别分类为高液限黏土［9］。

图2 蒲虹公路过湿路段分布示意图Fig.2 Distribution of the badly moist segments along the highway

表1 过湿土地段换填里程及方案汇总表Table 1 Mileage of badly moist segments and replacement schemes

2 换填方案

对过湿土路段的路床采用换填的方案更具可操作性，质量和工期更容易保证。结合区域的气候、材料、施工工艺水平和施工现场管理等实际情况，形成《蒲虹公路过湿土换填方案》，以指导施工。施工过程中，可根据现场实际情况有针对性的选用换填方案。

（1）路基土含水量偏高但承载力较好路段。换填40cm深碎石土或砂砾石，山体侧边沟下设置纵向渗沟，将地下水引入涵洞或适当位置设置横向渗沟将水排到路基外面。换填材料优先满足要求的碎石土。当选用碎石土作为换填材料时，应在换填土层下铺设防渗土工布，并按间距8m设置横向渗沟，将地下水汇入纵向渗沟或排出路基。渗沟采用60cm（深）×40cm（宽）的砂砾石或碎石渗沟，渗沟四周采用渗水土工布包裹。

（2）路基土含水量偏高，承载力较差路段。换填80cm深碎石土或砂砾石。山体侧边沟下设置纵向渗沟，将地下水引入涵洞或适当位置设置横向渗沟将水排到路基外面。换填材料优先选用满足要求的碎石土。当选用碎石土作为换填料时，应在换填土层下铺设防渗土工布。渗沟采用60cm（深）×40 cm（宽）的砂砾石或碎石渗沟，渗沟四周采用渗水土工布包裹。

表2 处理方案比选Table 2 Contrast between replacement schemes

（3）路基土含水量高，承载力差（路床底基承载力＜80kPa）且地表横坡较陡的浅填浅挖路段。换填80cm深碎石土或砂砾石。山体侧边沟下设置纵向渗沟，将地下水引入涵洞或在适当位置设置横向渗沟将水排到路基外面。换填材料优先选用满足要求的碎石土。当选用碎石土作为换填料时，应在换填土层下铺设防渗土工布，并按间距8m设置横向渗沟，将地下水汇入纵向渗沟或排出路基；采用砂砾石换填时，应在换填土层下按间距8m设置横向渗沟，将地下水汇入纵向渗沟或排出路基。渗沟采用60cm（深）×40cm（宽）的砂砾石或碎石渗沟，渗沟四周采用渗水土工布包裹。

（4）路基含水量高，承载力差（路床底基承载力＜80kPa）且横向排水不畅的深挖路段，换填80cm深碎石土或砂砾石，在路床底面以下换填60cm深的片石，片石采用人工摆放，大面朝下，片石自下而上由大到小，片石之间的缝隙必须采用石屑或砂砾等透水性材料充填，并碾压密实。

3 换填工艺

本工艺针对过湿土地段，采取换填法施工［10，11］，以求满足施工质量、进度、工期的需求，而保证工程项目顺利进行。同时，在施工过程中，针对“过湿土”实际地质情况，因地制宜，以结合不同地段，以分类、分段进行综合治理。

（1）路基土天然含水量≥25%，路床地基承载力满足80kPa的路段，换填40cm深碎石或砂砾石。

（2）路基土天然含水量≥25%，路床地基承载力＜80kPa的路段，换填80cm深碎石或砂砾石。

（3）路基土天然含水量≥25%，路床地基承载力＜80kPa，且地表横坡较陡的浅填浅挖路段（横坡陡于1∶5），换填80cm深石方路基。

（4）路基天然含水量≥25%，路床地基承载力＜80kPa，且横向排水不畅的深挖路段，换填80cm深石方，在路床底面以下换填60cm深的片石。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程（图3）

图3 施工工艺流程图Fig.3 Process of construction technology

4.2 工艺说明

换填40cm深碎石或砂砾石。山体侧边沟下设置纵向渗沟，将地下水引入涵洞或适当位置设置横向渗沟将水排到路基外。换填材料优先选用满足要求的碎石。当选用碎石土作为换填料时，应在换填土层下铺设防渗土工布，并按间距8m设置横向渗沟，将地下水汇入纵向渗沟或排出路基。

渗沟采用60cm（深）×40cm（宽）的砂砾石或碎石渗沟，渗沟四周设置一层10cm厚的砂垫层及一层渗水土工布。

（2）路基土天然含水量≥25%，路床地基承载力＜80kPa的路段

换填80cm深碎石或砂砾石。山体侧边沟下设置纵向渗沟，将地下水引入涵洞或适当位置设置横向渗沟将水排到路基外。换填材料优先选用满足要求的碎石。当选用碎石土作为换填料时，应在换填土层下铺设防渗土工布。渗沟采用60cm（深）×40cm（宽）的砂砾石或碎石渗沟，渗沟四周设置一层10cm厚的砂垫层及一层渗水土工布。

图4 试验段碾压工艺流程示意图Fig.4 Process of the grind－press technology for the test

（3）路基土天然含水量≥25%，路床地基承载力＜80kPa，且地表横坡较陡的浅填浅挖路段（横坡陡于1∶5）

换填80cm深石方路基。山体侧边沟下设置纵向渗沟，将地下水引入涵洞或在适当位置设置横向渗沟将水排到路基外。换填材料优先选用满足要求的石方。当换填时，应在换填土层下铺设防渗土工布，并按间距8m设置横向渗沟，将地下水汇入纵向渗沟或排出路基。

渗沟采用60cm（深）×40cm（宽）的碎石渗沟，渗沟四周设置一层10cm厚的砂垫层及一层渗水土工布。

原料：面粉约320 g，人造奶油108 g，鸡蛋 1 个，水约 50 g，盐 5 g，柠檬酸少许。肉（鱼肉、牛肉、猪肉、羊肉皆可）或蘑菇 200 g，葱、胡椒粉等各适量。

（4）路基天然含水量≥25%，路床地基承载力＜80kPa，且横向排水不畅的深挖路段

换填80cm深石方，在路床底面以下换填60 cm深的片石，片石采用人工摆放，大面朝下，片石自下而上由大到小，片石之间的缝隙必须采用石屑或砂砾等透水性材料充填，并碾压密实。试验段碾压工艺流程示意图见图4。

4.3 施工布置

过湿土换填方案见图5。

图5 过湿土换填方案Fig.5 Scheme for replacing badly moist soil

4.4 操作要点

4.4.1 基底处理

（1）开工前在现场放出路基中线、边线。

（2）根据土质试验和调查的资料，将施工范围内的树木、草皮及表土进行清除。

（3）开挖至路床顶设计标高以下80cm（40cm或80cm＋60cm视地质情况定）。

（4）用推土机初平，人工修整，作成向两侧2%～4%的横向排水坡。

（5）做好路基两侧临时性排水设施。

4.4.2 设置纵、横向渗沟

（1）横渗沟设置：按间距8m设置横向渗沟，将地下水汇入纵向渗沟或排出路基。

（2）纵渗沟设置：山体侧边沟下设置纵向渗沟，将地下水引入涵洞或在适当位置设置横向渗沟将水排到路基外面。

（3）渗沟采用60cm（深）×40cm（宽）的砂砾石或碎石渗沟，渗沟四周采用渗水土工布包裹。

4.4.3 铺设土工布及砂垫层

（1）土工布铺设

① 基层应平整、坚实，如有异物，应事先处理妥善。

② 根据现场情况，确定土工布尺寸，裁剪后予以试铺，裁剪尺寸应准确。

③ 搭接宽度应合适，搭接处应平整，松紧适度。搭接宽度不应小于0.3m。

④ 接缝处理：土工布的联结可根据实际工程情况，采用缝合法或搭接法，缝合宽度不应小于0.1 m。

⑤ 对搭接部位进行缝合时缝合线应平直，针脚应均匀。⑥ 缝合后的土工布应铺设平整，不存在缺陷。⑦ 接缝须与坡面线相交；与坡脚平衡或可能存在应力的地方，水平接缝的距离须大于1.5m。

⑧ 在坡面上，对土工布的一端进行锚固，然后将卷材须坡面放下以保证土工布保持拉紧的状态。

（2）砂垫层

人工铺设一层10cm的中粗砂，人工拉线整平，压路机静压。

4.4.4 运输、填筑、摊铺、平整

路基填筑的换填料挖、装、运、填应采用机械化施工，用挖掘机挖装，自卸汽车运输。填筑区段按照网格化布料，每方格内以松铺厚度计算卸料车数，控制卸料密度。用推土机摊铺平整，使填料层在纵向和横向平顺均匀摊铺，保证压路机碾压轮表面能均匀接触层面进行压实。平整在初压工序之前用推土机粗平，后由平地机精平，其局部凹坑采用人工修整。

4.4.5 碾压

（1）采用横断面全宽、纵向水平分层填筑压实的方法填筑。分层填筑松铺厚度通过现场实验段确定。

（2）压路机走行先两边后中间，曲线段先内侧后外侧，相邻两行碾压轮迹至少重叠40cm，保证不漏压。初始段碾压试验按初压慢速、复压中速、终压快速三个步骤进行。碾压遍数为6～8遍，静压1～2遍、弱振1遍、强振2～3遍、弱振1遍、静压1～2遍进行，碾压超过8遍仍然达不到压实度要求时须考虑减薄层厚。如试验段碾压工艺流程图（图5）所示。

4.4.6 试验检测

路基填筑分层填筑碾压完毕，即可进行密实度检测，合格后才能进行下一层的施工。路基填筑到路床顶，即可进行路基弯沉检测，并根据试验规程进行。

5 结语

本文过湿地段换填技术方法采用连砂石对过湿土进行换填，开挖至试验标高后，铺设防水土工布，然后分层摊铺连砂石。先采用换填0.8m深度，施工50m试验段。若合格，则采用80cm深度进行换填；不合格，则采用1.2m增至5m逐渐加深进行换填试验。先进行过湿土施工地段选择在里程段K15＋750～K19＋500位置，从距离试验段地点约8 km的高原村白沙河开挖连砂石向山上运输。连砂石选用最大粒径不超过100mm，含砂量保证30%以上，利用5t东风汽车，从虹口乡高原村白沙河经施工便道运入施工工地。根据现场情况，由于汽车从山下向山上运输，每辆5t东风汽车每次最多载重3m3连砂石。为满足雨天运输要求，必须对便道加强维护，保证运输车辆雨天也能将填料运输上山。

过湿地段的路床施工质量技术在地震灾区新建蒲虹公路DK13～DK20段，DK9＋600～DK10＋000、DK13＋000～DK14＋000、DK15＋000～DK20＋000段得到很好的应用与实践。该工程在实施过程中，过湿土地段路基采用换填砂砾石及碎石土处理，效果良好，且施工质量符合设计及施工规范要求，可以作为类似工程的典型案例，也为相关技术的研究奠定了良好的基础。

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TECHNIQUES FOR REPLACING THE BADLY MOIST ROADBEDS ALONG THE NEW PU－HONG HIGHWAY

Cui Chun－chun
（Shanghai Railway Construction Company of China Railway 24th Bureau Group，Shanghai 200070，China）

Based on the analysis of the geological，tectonic，rainfall and engineering characteristics of the Pu－hong highway area，different replacement schemes were worked out for different badly moist road segments.And corresponding construction technology，processes and operation points were formulated.The engineering practice has proved these techniques to be in line with the design and norm requirements and to be effective.

Pu－hong Highway；badly moist roadbed；replacement techniques

U416.1

A

1006－4362（2011）04－0066－06

2011－06－02 改回日期：2011－10－26

崔纯纯（1974－ ）男，工程师，都江堰灾后重建常务副指挥长，目前主要从事道路规划建设、管理与道路病害整治工作。