高填方路堤填筑技术的研究

张红

摘 要：某路堤工程位于三峡库区，填方最大高度达到74 m，如填筑施工方案不到位，极易产生填料浸水湿化变形从而产生边坡失稳、路堤沉降问题，将对高填方浸水斜坡路堤的整体稳定性造成严重影响。为此，该文以某高填方浸水斜坡路堤工程为依托，对高填方浸水路堤填筑技术进行了分析，通过变形监测系统的建立，可及时了解其变形情况，从而为施工提供指导。

关键词：高填方路堤；填筑施工；变形监测

中图分类号：TU74 文献标志码：A

改革开放以来，我国交通运输事业取得了突飞猛进的发展，公路建设规模逐渐扩大。当前我国对交通基础设施建设高度重视，持续加大资金投入，通过大量修建公路工程有效改善各个地区的经济状况，努力提升人们的生活水平，实现国内交通网络建设目标。在施工过程中，往往会遇到高填方路堤，此类路堤极易出现沉降变形问题，为有效提高路堤稳定性，必须高度重视路堤填筑施工，选择合理的土石填料，掌握材料性质，规范施工工艺，从而进一步提高施工效率，保证工程建设质量。

1 工程概况

某高填方路堤工程为东西走向，地形变化大，25 m～70 m为路基中心填方高度范围，边坡最大高度为74 m。且有一定厚度软土覆盖于地基表层，厚度为2 m～9 m，软土构成成分包括粉土、软塑黏性土等，其中粉质黏土最大厚度为4 m，粉土厚度最大为5 m。通过标准贯入试验取样分析可得，此层土特点为土质不均、含水量少、透水性良好，且厚度变化小等。J2S砂岩夹泥岩是下伏基岩。80 kPa为淤泥质粉土基本承载力，2.97 MPa为压缩模量，由此可见，该工程具有较差的工程力学性质。基于经济性原则，该路段填料就近选择山坡开挖材料，象红砂岩碎石，且含有一定量页岩、泥岩等材料，当碎石含量超过60 %，需在80 cm左右控制填筑粒径。

2 土石填料性质分析

土石间的密度、含水率等因素都会影响土石填料的力学性能，为此，该文对红砂岩碎石填料的路用性能进行了探讨。

2.1 粗粒料软硬程度对填料抗剪强度的影响

当填料内所含粗颗粒强度不同时，在含量及成型密度相似的情况下，岩石抗压强度越高，则填料会具有较大摩擦角。也就是说，粗粒土的抗剪强度和其颗粒的软硬程度密切相关。

2.2 填料抗剪强度和含石量的关系

当填料内含石量达到70 %，则粗料可构成完整的骨架，空隙也会被细料填满。这种情况下，将大幅增加填料抗剪强度，当粗粒含量不断增多，则抗剪强度会随之减小，此时也会降低抗剪指标。

2.3 填料抗剪强度与干密度的关系

压实度在90 %～93 %，随着压实干密度的不断增加，填料的摩擦角也会随之增加。当压实度达到95 %，摩擦角则会下降，主要原因在于随着密实度的提升，将加快破碎颗粒的速度，降低粗颗粒间的咬合摩擦力，从而降低整个摩擦角。在一定压实范围内，填料摩擦角因干密度的提升而增加，如在该范围以外，在增加干密度的同时，摩擦角将有所减小。

3 高填方填筑技术与施工工艺

3.1 合理选择填料

填料的内摩擦角、黏聚力直接影响高填方路堤的稳定性，为此，填料可选择黏聚力较大的材料，如砂类土、粉质土等，按照内摩擦角选择，可选用石质填料、砾石土等。同时，要保证土质具有良好的均匀性，不允许混填，如填料粒径过大，需及时去除，禁止将种植土混入填料。因该工程涉及高填方路堤浸水部分，在填料选择方面，不得选用水稳定性差的材料，应选用渗水性能好的材料，如砂土、砂性土等。

3.2 压实技术

通常选用水平分层填筑高路堤填筑，也就是根据横断面全宽，一层一层向上完成填筑施工。要求层层平铺，以便于压实。如果原地面纵坡在12 %以上，需纵向分层填筑，待填至路基上部位置，则需按水平分层法施工，保证各层压实均匀。

因高填方路堤需要大量填料，为满足填筑施工需求，分层填筑时也可根据实际情况，选用不同的材料，但不允许混合填筑，可分段、分幅填筑。各类填料层整体厚度需控制在50 cm以内，如土的透水性不佳，应填筑到下层，且将4%双向横坡设于表面，确保上层透水性填土内的水分能够及时排出。

当前，在填料摊铺施工中，可选用3种方式，象渐进式摊铺、混合摊铺及后退式摊铺。而碾压施工时，经过实践发现，粗粒土碾压施工振动碾压效果良好。为此，在施工中，应根据施工现场实际情况，合理配置碾压机械，保证施工质量。

3.3 边坡施工

根据施工情况，边坡最大填高为74 m，为保证施工质量，决定选用强夯法施工。要求按照从上到下的順序分层进行强夯加固施工，每层为6 m。要求上面2层选用满夯施工法，其他则选用点夯法。每米点夯夯击能为2 000 kN，且以梅花状布设夯点。同时，需在每米1 000 kN左右控制满夯夯击能，相邻夯印的搭接宽度不超过300 mm，以相互交错法布设相邻两排夯点，为提高施工质量，每层可填筑60 cm，通过重型振动法一层一层压实。在强夯施工中，要求做好已夯部位检测工作，具体标准见表1，保证施工满足标准要求。

4 高填方路堤动态监测分析

4.1 深层横向水平位移监测

经监测，在K3+380路肩垂直深度20 m的位置，存在土体错动现象，且出现水平位移，长45 mm，但整体水平位移在50 mm以内；同时，在K3+480处出现水平位移现象，随着深度的不断增加持续增多，但最大位移可控制在50 mm以内。

通过分析可见，在不断增加填筑高度的同时，路堤水平位移在不断增加，虽然每层都存在较低水平位移情况，但也与路堤稳定性要求相符。

4.2 深层沉降监测

随着深度的不断增加，土层沉降则成反比，76.5 mm为沉降最大值。随着时间的延长，沉降量在某段时间内有所增加，主要是由于大量降雨所致。

4.3 土应力监测

地基应力监测中，其主要是对受力状态下土体内土压力的测定，通过地基应力分布情况的分析，可掌握随时间变化，土体强度的变化情况，从而对施工速度进行有效控制。作为土压力测定的一种专门仪器，土压力计类型较多，应用范围也有所不同，具体见表2。

在前5个月内，土体压力呈增长趋势，到了后2个月，已逐步处于稳定状态。其主要原因在于前5个月路堤填筑还未完成，后2个月已施工到排水沟，表面荷载变化小，基于此，土压力的变化趋势为“增长-平稳”。

4.4 土工格栅加筋效果监测

前5个月，土工格栅所处状态为平稳拉伸状，后2个月逐渐收缩，此时将减小土工格栅拉力，随着时间的不断延长，加筋效果将大打折扣，则表明土体位移较小。

4.5 路堤边坡三维监测

4.5.1 纵向位移

在边坡左右两侧都出现位移现象，其中左侧点位移呈正值，右侧点位移呈负值，由此可见，边坡两侧都向坡体中心产生纵向位移，但位于坡体中心部位的点则未位移现象，其中路肩位移最大值为54.5 mm。由整体分析，坡体两端呈现出不断向中心纵向位移的状态，随着时间的不断增加，纵向变形越来越大，但增加幅度较小。

4.5.2 横向位移

经监测，横向负位移现象存于横向所有监测点，也就是说坡体在不断移至临空方向，边坡两端监测点位移不大，而坡体中心位置的位移较大，其中路肩位移最大值为45.6 mm。由整体分析，坡体整体呈现出向临空方向产生横向位移，随着时间的不断增加，横向位移逐步增大，但增加幅度不大。

5 结语

综上所述，随着国民经济的快速发展，我国众多重点项目建设进入迅速发展时期，从而加剧了建设用地与土地资源紧张之间的矛盾，为此，在荒坡荒区建设大型项目已成为必然趋势。为满足运输发展要求，山区高填方工程日益增多。高填方工程具有較高填方高度，甚至达到100 m以上，且压实度难度大，极易出现不均匀沉降的现象。为工程通车运营带来了巨大安全隐患，此外，还会大大增加后期维护成本，造成严重浪费。为此，必须在充分了解填料性能的基础上，结合工程实际情况，做好高填方路堤填筑工作，最后通过施工监测，保证路堤整体稳定性。

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