砂性土高填方路基施工中的排水防护分析

王建

（新疆交通规划勘察设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830006）

一、工程概况

L公路工程所在地区年降水量在1000mm～1800mm之间，雨季时间长，该公路起讫桩号k41+000～k41+540段为工程最大填方路段，填筑高度最大达14.2m，并在填方段下方新建1座3m×3m箱涵，由于此填方段位于河谷地带，水文地质条件较为复杂，地貌全部为侵蚀严重的冲沟。该填方段设计路线的最低点在临河处，填方使用黏聚力和内摩擦角较小的砂性土土料。

选用砂性土作高填方路基施工排水防护必须根据路基水文地质条件、高度、坡度、土料属性及环境条件等实际情况设计方案。高填方路基排水属于系统性较强的工程，在设计过程中必须综合考虑工程相关的各种因素，基于全局角度统筹考虑各排水防护设施的设置及用途。

二、路基填筑施工中的排水防护

该公路高填方路基为临河作业，路基填筑施工不能选在雨季，避免因降雨引起河流水位上涨对填方施工不利。同时，要加强对冲沟、侵蚀等复杂地貌的引流改造和平整处理。为保证施工道路畅通，应保留涵洞旁旧箱涵结构，同时集中力量回填新涵洞两侧结构物，确保按照设计进度及时实现箱涵涵顶通车。待涵顶通车后先封堵箱涵3孔中的2孔，预留中间孔用于过水，并增设土围堰，将防护沙袋埋设在围堰临水侧坡脚处，防止围堰因受河水冲刷而损毁。将旧箱涵过水口封堵后引导河流进入新箱涵，再回填整平新旧箱涵填筑面。

为考察地基承载力是否满足砂性土高填方施工要求，该工程在施工前勘察了河道两侧淤泥情况，并进行了清淤换填和基坑排水处理。高填方路基边坡坡比设计值为1:1.5，针对填筑高度超出5m的边坡增设2m宽的台阶。由于施工时河水可能冲刷边坡影响路基结构的稳定，所以应采取加宽填筑范围的措施，按照设计要求减小台阶下路基坡比，并相应增大台阶填筑宽度。具体而言，应通过水平分层法填筑路基，从最底层开始预留横坡，防止填筑完成的路基表面积水，并及时整平路基填筑顶侧的堆土，防止降水汇聚后冲刷边坡引发垮塌。

三、路基成型后的排水防护

（一）坡脚水沟

延伸开挖区域两端的水沟，及时将积水引流至高填方路基坡脚，防止积水汇聚后对路基和坡脚造成持续冲刷。高填方路基坡脚处过水量较大，应设置尺寸1m×1m的矩形排水沟道，并在排水沟出口抛石消能。L公路工程最大填方路段地形条件复杂，因此必须加强冲沟治理和冲沟汇水对沟侧冲刷掏空影响的控制。

（二）路缘石和急流槽

在砂性土高填方路段路肩外侧均设置路缘石，并按设计间隔增设泄水口，由急流槽将水流集中引至坡脚排水沟内，为防止路面漫水，还应在纵曲线最低点设置泄水口。按照原设计方案，泄水口设置间距为50m，但该高填方路段在转弯超高段，水流容易汇聚在道路单侧，为此应将原设置间距变更为25m，缓解排水压力。

急流槽设置在路基边坡与路缘石泄水口相连处，延伸至坡脚处排水沟，从而构成整体性较强的高填方路基路面排水系统，对于部分地形特殊的路段，路缘石泄水口可直接延伸至路基外平缓区域的效能池。

（三）设置台阶水沟和排水滑槽

按照原设计方案，路面水直接由急流槽跨台阶从路基坡脚处排出，当水流从陡坡状突然转变为平流状且过流面积较大时，必然在台阶处发生漫溢。该公路高填方路基急流槽经过数次强降雨影响后槽口处水毁较为严重，且所在坡脚处土料也不断坍塌剥落。为增强填方路基的稳定性和安全性，将原设计变更为在台阶集水槽内弯段增设三角形水沟集水通道，同时将排水滑槽设置在泄水口，通过跌水消能后排出，可有效防止水毁。

砂性土黏聚力小，涵洞进出口翼墙与土体连接处在长期河水冲刷下不断出现土体冲蚀掏空问题，为此该工程在该处坡脚干砌块石护面，并在边坡处植草防护。

（四）路基边坡排水

该公路砂性土高填方路基边坡范围大，在持续的强降雨影响下，边坡径流侵蚀破坏裸露土体，为此应加强路基边坡排水防护，并按照高填方路基边坡土料性能，栽植成活率高、耐旱强且根系发达的防护性植物，在植物成长的过程中，其根系会不断深入土体，固结土壤，防止雨水冲刷路基边坡并预防水土流失。此外，为达到较好的排水防护效果，还应合理安排植物栽植时间。

四、排水防护施工质量控制

（一）土料力学性能

该公路高填方路基施工前的取土坑击实实验结果显示，土料干密度最值1.74g/cm³，含水量16.1%，含5%灰土的土料干密度最值1.69g/cm³，含水量17.5%。

在既定的压实施工方法和机械压实功能条件下，土料干密度随着含水量的增大先升后降，按照设计要求碾压施工时应将实际含水量控制在设计值的±2%范围内。该公路工程工期安排在9月份，气温由热转凉，蒸发减小，取土场内土料实际含水量增大，为控制土料实际含水量，必须进行10d～15d的翻拌、晾晒才能碾压成型。

砂性土颗粒粒径小，表面水分散失快且易返潮，若填土层过厚，则会增大翻拌和晾晒的工作量，根据类似砂性土路基施工经验，填筑层松铺厚度和压实厚度应分别控制在25cm和20cm以内，以保证掺灰的均匀性和压实度。

（二）掺灰量

按照10m的间隔打出灰格，并按照设计要求计算石灰掺加量，将消解后的石灰运输至施工现场后按照设计要求倾倒在制定格内，再通过装载机布灰，人工找平，保证布灰的均匀性。每方土料掺灰量按式（1）计算确定：

通过两台旋耕机将灰土拌和两遍，再改用铧犁和路拌机翻拌。为防止漏拌，应重叠50cm长度拌和，拌和完成后按照设计要求检验拌和深度和质量，保证拌制后的灰土色泽均匀，无明显条块、凹面和突兀。

（三）压实度

在碾压施工过程中，直线段应从两边向中间碾压，曲线段应从内侧向外侧推进式碾压，基于土层实际和压实度要求确定压实遍数。逐层检验压实度后再记录，并根据检验数据点绘制压实度曲线。

该工程砂性土高填方路基碾压施工过程中，砂性土应从松散状态变化为密实状态，压路机振频也应从低频调整至高频，先低频强振达到设计密实度后改为高频弱振，最后再通过振动压路机静压，彻底消除振压产生的轮痕。该公路高填方路基填筑压实度控制标准，如表1所示。

表1 路基压实度控制标准

五、结语

该公路工程砂性土高填方路基施工排水防护结果表明，在砂性土施工过程中应将实际含水量控制在最佳含水量±2%的范围内，还应充分考虑土料易于压实的实际，及时掺灰翻拌和碾压。碾压时应采用振压和静压结合的施工方式，保证压实度和平整度。