公路高填方路基设计及施工技术

熊 雄

（育才-布朗交通咨询监理有限公司，湖南 长沙 410000）

1 高填方路基设计及施工的重要性

路基是公路结构体系中的关键部分，也是承载路面的重要基础结构，其在使用中承受源自路面的行车荷载，必须做好设计工作，并以科学的方法施工成型，充分发挥路基的承载作用，提供安全、舒适的车辆通行环境。

从实际使用的角度看，自重、路面荷载、降雨等多重因素均会对高填方路基的稳定性造成影响，加之路基填料的老化，易显现出沉降、变形等危害。但公路使用阶段的路基沉降处理难度较大，因此必须做好设计工作，形成科学可行的方案，再由高水平的施工单位将具体工作落实到位，从源头上规避路基质量问题。填土路基流程如图1所示。

图1 填土路基流程

2 公路高填方路基设计要点

2.1 高填方路基高度和分级

路段的填高达到5 m以上时，施工难度明显加大，易出现沉降。对此，可对高填方路基做分级处理，各级高度按5 m控制，总级数尽可能不超过三级，即总高度最多15 m。若因某些特殊原因而导致填方高度达到15 m以上，则考虑桥梁施工方案，从施工可行性、运行可靠性等方面对比分析，在路基和桥梁两种方案中做出合理的选择。

2.2 路基边坡设计对高填方路段的影响

（1）立足于现场地质条件以及相关规范，确定合适的边坡坡度。

（2）高填方路段施工中可采取分级放坡的方法，各级坡度的控制要求有所不同，一级最陡坡度控制在1∶1.5；二、三级适当变缓，通常以1∶1.75或1∶2为宜。同时，在相邻两级边坡间设2 m宽的平台，在平台修筑排水沟，利用此方法减缓坡度，并减小水的冲刷作用。

（3）加强对高填方路基边坡的防护，较为适宜的方法是植物防护方法，兼具防护、美观多重作用。此外也可采用工程防护结合植物防护的方法。

（4）在最后一级边坡坡脚处施工时，宜设置合适尺寸的护脚挡墙。

2.3 高填方路基施工中的填料选择

（1）以级配良好的粗粒土为宜，例如砾类土、砂类土，其最大粒径需在15 cm以内。

（2）不宜直接采用淤泥、强/中/弱膨胀土及易溶盐超出标准的土等。

（3）不宜采用腐殖土、杂填土等。

（4）细粒土的液限＞50%、塑性指数＞26时，不宜作为高填方路基填筑的施工材料。

2.4 高填方路基和边坡的计算复核

应用整体极限平衡方法，对高填方及防护做详细地计算与分析。边坡破裂面的形状各异，对应的分析模式也存在差别。边坡失稳的破裂面形状在不同土质中存在差异，细粒土及黏性土的破裂面普遍呈圆弧形；粗粒土及砂性土破裂面以直线形为主。滑坡的滑动面形状主要有两种，即圆弧状以及不规则的折线。以边坡计算结果为依据，进一步计算高填方沉降量，应当确保各等级公路的沉降量在许可范围内均得到有效控制，其中主干路和快速路的路基容许工后变形量为30 cm、次干路和支路则为50 cm。

2.5 路基排水设施的设计

公路施工现场存在地表水或地下水时，将有不同程度的水侵蚀作用，破坏路基的稳定性，随水侵蚀的逐步发生，路基失稳程度加剧，局部沉降现象明显，且此问题在高填方路基中体现得更为明显[1]。对此应做好勘察，快速准确地认清现场水文条件，再设计合适的排水系统，以便高效排除地表水以及地下水。高填方路基施工中，可以在坡脚以及分级平台位置修筑排水沟，此外也可采用截水沟、急流槽等相关设置。

路基排水系统如图2所示。

图2 路基排水系统

2.6 特殊地段高填方路基地处理

以现场的实际施工条件为立足点，经技术分析后，制定可行的设计方案。

（1）若自然地面的土质条件较好，包含承载力、含水量在内的关键质量指标均满足要求，则采取先清表、后填筑的施工方法，清表深度以60 cm左右为宜。

（2）施工现场有杂填土层时，将该部分清理干净，直至到达原土层为止（通常清理深度约2 m），在此基础上组织路基填筑作业。

（3）杂填土层的厚度达到5 m以上时，考虑桩基处理方案的可行性，经过对清表填筑与桩基处理两种方案的对比分析后，确定合适的方案。

（4）施工现场的地下水位较高时，将影响清表施工效果，此时可采取路基浅层片块石换填措施，此后再填筑施工。

（5）对于软土、膨胀土，则分情况考虑，浅层可以采取换填片块石的处理方法；深层的处理难度较大，可以先利用桩基础予以处理，再进一步组织路基的填筑作业。

2.7 土工格栅的应用

在高填方路基施工中，应当在其地层、分级层周边分别铺设土工格栅，通过此方式，使各层路基的沉降达到相对均匀的状态。此外，每隔1 m设置一层土工格栅，可进一步增强沉降控制效果。选取土工格栅时，可根据高填方路基的施工规格、现场条件等因素而定，例如50 kN×50 kN钢塑土工格栅是应用较为广泛的材料，其稳定性和耐久性较为良好。

3 土方路基的填筑施工技术

高填方路基的填筑施工可采取分层的方法，各层厚度不宜超过30 cm，逐层有序填筑、压实。为确保路基经刷坡处理后其边缘部分依然具有稳定性，填筑施工时要求填料的宽度适当超过设计宽度，再采取合适的压实措施，以提高路堤边缘部位的密实度，最后在上方填筑土方。摊铺时，将材料均匀摊铺在路堤处，在此基础上利用平地机整平，可以取得较好的摊铺效果[2]。

现阶段高填方路基施工中，通常采用的是大吨位的压路机。不同等级公路的压实要求存在差异，对于高速公路和一级公路，施工中重点考虑路面以下80～150 cm部分的上路堤，该处的压实度≥95%。其他等级公路的路基压实度均满足相关规范要求。路基压实中加强检测，将实测结果与设计要求对比分析，及时对施工方法做出调整，确保压实度满足要求。每层填料应具有一致性，不可出现同一层路基多种填料混合使用的情况，否则将出现因填料的性质差异而形成薄弱面，随之影响路基的稳定性。

3.1 软土地基的加固处理

软土地基的承载能力不足，可以采用土工布和砂垫层联合作业的方法，设置排水砂垫层时，厚度以30 cm左右较为合适，必要时可在路堤下面与地表间铺设土工织物（宜采取多层设置的方法，具体层数根据实际情况而定）。通过土工布和砂垫层的设置，可发挥出此类材料抗拉强度的优势，用于克服地基的滑动变形，维持地基的稳定性，同时辅以超载预压措施，加快地基的固结。

3.2 路堤基底的处理

基底清理的主要目的是给后续施工创设良好的条件，将施工范围内的树根和草皮清理干净。做好基底处理工作后，可减小杂物对填料密实度的影响，使成型的地基具有足够的稳定性[3]。

3.3 填料的质量控制

CBR值可用于表征路基土的强度，需要作为重点控制指标。高速公路和一级公路工程中，路面底以下0～30 cm范围内所用填料的CBR值应达到8以上，下路床及下方填土的CBR值也要满足要求。通常，液限指数超过塑限指数的材料、含水量偏高的材料、有机质含量偏高的材料、夹杂树根的材料、泥炭以及淤泥等不宜直接用于路基填筑施工。

3.4 试验段施工

试验是掌握现场施工条件、验证施工工艺可行性的重要方法。在施工范围内选取具有代表性的路段开展试验，试验用土源自主线挖方段，按照规范组织试验，根据试验路段的施工质量对施工工艺的可行性做出判断。经过优化，得到最具可行性的施工工艺以及相应的参数，形成一套完善的施工方案。此外，试验期间安排专员记录各项数据，保证数据的全面性与可靠性。

4 结语

综上所述，公路工程项目中常遇到高填方路段，其施工难度较大，潜在诸多干扰因素，同时又是公路结构组成中不可或缺的部分，因此必须在前期做好设计工作，确定合适的施工方案，再由专员施工。设计应具有全面性，充分考虑高填方路基施工有关的要素；施工应具有可行性，采取的方法需与实际环境相适应。在专业人员的共同努力下，打造高品质的公路高填方路基工程。