高速公路特殊路基潜在的病害与防御施工

赵晓雷（湖南省永州公路桥梁建设有限公司，湖南 永州425006）

路基工程是道路的基础，它承受着本身的岩土自重和路面重力,以及由路面传递而来的行车荷载，是整个公路构造的重要组成部分。为了保证线路质量并防止灾害，必须研究路基强度和稳定性的基本规律，针对路基设计、施工和养护等各个环节制定科学的技术标准、技术规范和工艺要求。特殊路基是指修建在不良地质现象，特殊地形地质情况，某些特殊气候因素等不利条件下的道路路基。高速公路施工中，特殊路基处理得成功与否，将对整个工程质量和进度，甚至造价的控制都起着至关重要的作用。笔者通过大量公路工程的建设与施工的相关工作经验，对高速公路特殊路基的处理方法进行论述，尤其是对高速公路特殊路基中软土路基、膨胀土地区路基的潜在病害及防御施工进行简要介绍。

1 高速公路特殊路基的分类及潜在病害

高速公路对地基变形量的要求很高，一般要求在使用期内路堤的工后沉降不超过30cm，路桥搭接处不超过10cm。特殊路基是指修建在不良地质现象，特殊地形地质情况，某些特殊气候因素等不利条件下的道路路基[1]。特殊路基有可能因自然平衡条件被打破，或者边坡过陡，或者地质承载力过低，而出现各种各样的问题，因此，除要按一般路基标准、要求进行设计外，还要针对特殊问题进行研究，做出处理。特殊路基主要包括：软土路基、膨胀土路基、湿黏土路基、红黏土地区路基、盐渍土地区路基、黄土地区路基、风积沙及沙漠地区路基；滑坡、泥石流、崩塌与岩堆地路段路基；季节性冻土、多年冻土、雪害及涎流冰地区路基；水库、滨海以及沿河地区路基；采空区及岩溶地区路基等几种。软土路基、膨胀土地区路基是比较常见的高速公路特殊路基。软土地区路基是指在软土地区修建高速公路时所要铺设的路基[2]。所谓软土地区是指以饱水的软弱黏性土沉积为主的地区，饱水的软弱黏性土和淤泥等都是常见的软土，而软土在我国沿海、沿河以及滨湖地带的分布是十分广泛的。路堤失稳或沉降过大等都是在高速公路修建时比较容易发生的病害。所谓膨胀土是指含有较多的黏粒及其他亲水性较强的蒙脱石或伊利石等黏土矿物成分的一种特殊膨胀结构的教质土，多分布在我国二级或二级以上阶地与山前丘陵地区。在此类泥土地区修建高速公路所要铺设的路基称为膨胀土地区路基。膨胀土因具有遇水膨胀、失水收缩的变形特性及其边坡浸水强度衰减特性，在膨胀土地区的高速公路工程建设和工程运营中起到极大的破坏作用。

2 软土地区路基及膨胀土地区路基的防御施工

2.1 软土地区路基的施工工艺

普通软土地区路基可采用塑料排水板和碎石桩对部分软基进行处理，路基采用分层均匀填筑的方法进行。

首先，软土地区路基施工前需进行换填及设排水沟处理。按照路基施工规范要求开挖纵、横向排水沟将地表积水排除，沟谷、池塘表层淤泥清理干净。排水沟的设置及换填根据软土层厚度不同及时调整；其次，塑料排水板打设前，还需要在清理过后的地表铺设形成路拱状的泥岩填料，并按照设计要求在路基起拱层上填筑一层天然砂砾垫层，防止塑料排水板与砂层连接处受污染而排水不畅（根据实际情况采取相应铺设方法，确保砾垫层的连续性和排水效果）。塑料排水板通常采用步履式插带机进行施工。塑料排水板施工时插设间距尺寸误差应小于15m，其露出于砂砾石垫层上的长度按20m控制。塑料排水板打设位置是根据机具就位前所设计的间距尺寸测放正三角网格来确定的，塑料排水板打设深度则是由机具就位后刻画在钢套上的进尺标志来控制的。塑料排水板的穿靴通过卷扬机将钢套管和排水管激振入地下至设计深度以及卷扬机拔出套管同时将带子剪断两个方面来完成的。至此，塑料排水板打设完成。在塑料排水板上根据路基分层均匀填筑的方法摊铺层砂砾垫层并压实，该过程中要严格控制填筑速率（填筑速率的控制是通过沉降和稳定观测来实现的），避免加载过快引发路基基剪滑破坏的发生；最后，碎石桩施工采用振动器干振成孔，并按“先护壁，后制桩”的办法进行施工。为了更好的提高路基的承载能力，减少沉降，软土地区路段涵洞基采用掺和5%～8%水泥的碎石桩。测量地面高程做好试桩试验，成桩后在复合地基上面铺筑碎石垫层，分层压实至涵基底面标高处。

2.2 膨胀土路基的施工工艺

在膨胀土地区进行工程建设时，膨胀土与非膨胀土的正确识别，膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的准确判断，是工程设计和施工中采取切实有效的方法进行处理的保证。高速公路膨胀土地区路基施工要从路基断面、路基高度、路基排水及路堑机构方面进行。膨胀土路基中膨胀土的最佳含水量影控制在3%以内，掺灰处理后要求总涨缩率接近零，膨胀土路基土的强度及压实度必须严格按照国家相关规定及要求执行，避免雨季作业。

首先，为了排水方便以及防止水分的渗透，膨胀土地区路基断面横坡应尽可能大，路肩尽可能宽并适当加宽或加深边沟，同时采用相同材料铺砌路肩与路面结构确保土基水分的均匀性[3]。其次，为了防止膨胀土高路堤后期产生较大沉陷量，根据膨胀土风化作用后可能出现湿胀干缩效应的特点，膨胀土路基高度一般控制在3m以内不宜过高。再则，为了确保膨胀土路基的稳定性，由于膨胀土具有遇水膨胀、失水收缩的特点，路基排水设施显得尤为重要。因而，路基排水不仅要做好路基地面的排水工程还应做好基底防止水分蒸发的工作[4]。最后，排水设施施工完成并将水引至路福外后才可进行路堑施工。施工过程中要采取相应的防水密封措施保持土体原始含水量，路堑完成后需进行加固和密封处理并设置支挡结构进行边坡防护。另一方面根据高速公路的相关要求，对路堑、路床（高速公路的路床都会超挖出30～50m）实施回填、压实。回填以粒料分层回填，改性土回填以及非膨胀土分层回填为主。

3 结语

高速公路施工中，特殊路基处理的成功与否，将对整个工程质量和进度，甚至造价的控制都起着至关重要的作用。为了避免高速公路特殊路基潜在病害的发生，保证施工质量和进度，高速公路特殊路基施工中应根据不同的特殊路基的具体特点，采用不同的技术处理方案进行施工。

[1]张诚厚,袁文明,戴济群.高速公路软基处理[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2]张留俊,等.高速公路软土地基处理技术[M].北京:人民交通出版社,2004.

[3]柳莉,鲁玉芬,开明,朱毅.高速公路膨胀土地段路基施工技术.露天采矿技术,2006,(1).

[4]刘大军,梁庆元.公路路基膨胀土填料改性处理的施工技术研究.探矿工程:岩土钻掘工程,2004(4).