山区高填路堤施工常见问题浅析.doc

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摘要：贵州地区，由于地势起伏较大，高填路基较多，施工工作面狭窄，原地表地质情况较差，路基工程质量控制难度较大。选取适合的路基施工工艺不但可以保证山区高填路基的工程质量，而且可以方便施工，降低施工组织难度，减小工程投入。 关键词：贵州山区 高填路堤 陡坡路基 抛石挤淤 砂砾垫层 重锤夯实 强夯 满夯 土工 格栅 监控 伴随着全国高速公路网的逐步完善，高速公路市场也在逐步缩小，市场重心向西南山区偏移已成趋势，山区施工的技术与经验对于各个项目的重要性不言而喻。我项目借助在贵州地区施工的优势，对山区高填路基施工的相关问题进行了分析、总结。 由于路基工程病害与地形地貌及地质条件密切相关，山区高填路堤是一种特殊的工程案例，也是黔北高原北部丘陵与中低山交错地区常见的工程对象，其经常为路基滑移、不均匀沉降、水毁和施工效率低等多种不利因素所困扰，工程质量控制和施工成本控制颇为棘手。为实现安全、经济、耐久、环保、适用等工程目标，本文对贵州地区高填方路基施工过程中比较有代表性的问题进行了深入分析与总结。 1、山区高填路堤的工程特点及常见施工问题 贵州地处黔北高原，地形属中低山、丘陵地形，丘陵与中低山交错，以丘陵为主，山高沟深，受新华夏系干扰，构造线大部分程南北向、北东向，褶皱相伴着断裂，构造形迹复杂。地质情况为上覆较厚碎石、砂土，下部碎屑岩地层坡度较大且风化强烈，富含水分，地层间摩擦力较小，施工过程中易诱发上覆土体延其软弱面滑动，形成滑塌。海拔高程在540.461923.768米之间，最大高差383.3米，路基施工过程中大填大挖较多，工程质量控制难度较大。山区高填路堤常见施工问题主要表现在以下几个方面： 1.1、路堤稳定性控制难度较大 我项目路基原地面地势起起伏伏，相对高差大，部分路基填筑高度较大，陡坡路堤较多，基底地质情况较差，路基稳定性控制难度较大。 1.2、路基压实困难 由于路基填筑高度大，工期紧，自然沉降时间短，路基整地压实度不易控制。为保证路基压实度，避免不均匀沉降，通常在路基填筑、碾压后采用冲击压路机进行补强（每2m一层），但由于贵州地区丘陵与中低山交错，路基高填、深挖交叉频繁，且填、挖方段落长度较短，达不到冲击碾压最小长度要求，冲击碾压机械达不到规范要求施工速度，导致冲击碾压施工难已展开，压实效果较差。 贵州地区沟谷较多，且呈“V”字形，在高填路基施工过程中多伴随着陡坡路基处理，由于原地面坡度较陡，高差较大，施工机械难以到达有效施工作业面，路基填筑困难，压实度更是难以保证。 1.3、路堤基底地质情况复杂 贵州地区岩溶地貌发育，地质情况复杂、多变，多见洼地、谷地、溶洞、落水洞、地下暗河，路基基底处理困难极大。该地区常年雨水充沛，原地表上覆多年软塑质淤泥，下伏奥陶系泥岩，且泥岩节理裂隙，岩体强风化强烈，含水量大，压缩性高，抗剪强度较低，地基承载力较差。在路基基底处理的扰动过程中易发生泥化，流变性较高，工后变形较大，给路基基底处理带来极大困难。 1.4、地表清淤困难较大 贵州地区原地表洼地、谷底较多，其上覆多年软塑质淤泥，且淤泥方量较大，由于贵州地区沟谷多呈“V”字形，坡度陡，高差较大，不但施工作业面狭窄，而且大部分施工机械无法到达原地面进行清表、压实，洼地、谷底的淤泥、腐殖土无法外运。 1.5、地下水发育且自然降水较多 贵州地区局部地区地下水位较高，尤其在洼地、谷底地段泉眼、渗水较多，地下水发育，给路基基底压实、排水工作带来极大困扰。由于贵州地区季节性雨水充沛，路堤内水位升降对地基具有循环荷载的作用效果，容易引起路堤固结沉降变形，在路基填筑过程中，不但路基填料含水量难以控制，而且极大的影响路基施工效率。 2、山区高填路堤施工方案决策的关键要素 山区高填路堤施工方案的制定与工程地形地貌条件、地基承载力与变形特性、施工机械的选用等因素密切相关。因此，“因地制宜，动态设计”是山区高填路堤施工方案决策的重要原则。 2.1、地形地貌条件 地形地貌是路基施工方案决策的重要依据。路线经过洼地、谷底、鱼塘时，根据施工现 场的具体情况在路堤基底处理时抛石挤淤方案和在路堤填筑时强夯施工的优势有时就会比较突出，而在地势平缓且比较开阔的路段，在路堤基底处理时清表、换填和在路基填筑时采用冲击碾压补强等施工方法具有较好的适应性。因此，高填路堤在选择施工方案时要充分考虑地形地貌对路基施工的影响。 2.2、地基承载力与变形特点 贵州地区原地表洼地、谷底、鱼塘、稻田地较多，其地基承载力较差，上覆0.5m7.0m的软塑质淤泥，下伏强风化泥岩。由于强风化泥岩在开挖遇水、扰动过程中具有较强的触变性和液化性，在施工过程中地基承载力将进一步降低。因此，在进行原地面为洼地、谷底、鱼塘、稻田地等情况的路堤基底处理时尽量采用抛石挤淤、强夯置换等施工方法代替清淤、换填的施工方式。 2.3、其他 处理上述工程要素，技术方案决策还应考虑方案的经济性、耐久性、环保特性、施工便利性、技术适用性等因素。 图（一）抛石挤淤 3、山区高填路基典型案例 思遵高速第六合同段起止桩号为 K181+000K186+400，全长6.4Km。路基主线为 双向四车道整体式路基，宽度24.5米。其中 K182+543K182+665段路基最大填筑高度为 42.63m。K182+543K182+665段路基是典型的 山区高填路基，在该段路基的施工过程中遇到了 较多的具有代表性的问题，颇具借鉴性。 3.1、高填路堤基底处理 K182+543K182+665段路基经过新山村洼 地，该段路基原地表高程与设计路基顶高程最大 高差为42.63m，为高填路基。该洼地左右两侧 均为坡度较陡的中低山，且原地表上覆2.3m厚 的软塑质淤泥层。 该段路基原设计基底处理形式为清淤后换 填0.8m 碎石土，我项目组织技术人员多次实地 考察发现：1该段路基所处地形坡度陡、高差大，如进行清淤施工，淤泥外运极其困难；2经挖多处探坑探明，该段淤泥下伏强风化泥岩，强风化泥岩质地疏松，强度低，清淤扰动后易液化，触变性极高；3在洼地右侧山体坡脚处有多个天然泉眼、渗水，水流量随自然降水的多少而增减。由于多个泉眼、渗水在路基范围内，路基基底排水处理情况复杂。 为保证路基基底的工程质量，我项目根据K182+543K182+665段路基施工现场的地形地貌条件和地基承载与变形特性选择抛石挤淤与重锤夯击相结合的施工方案对路基基底进行处理，并在基底夯实后摊铺50cm碎石反滤层满足路基基底排水需要。 图（二） 抛石挤淤横断面 抛石挤淤与重锤夯击相结合施工方案简介：放出路基坡脚线并清表（清除抛填范围内的草木残株及其他杂物）、排出积水后将粒径尺寸不小于30cm，抗压强度大于20Mpa的石料进行抛投、碾压，直至块石沉降量满足规范要求。为 保证高填路基基底的工程质量，在抛石挤淤施工结 束后采用QUY55-1夯机（夯锤重：14t）进行满夯， 夯击能量为800KNm，夯锤起吊高度为5.8米，夯 点彼此搭接，搭接为锤底面积的1/3，最后两击的 平均夯沉量不宜大于20毫米。抛石挤淤、重锤夯 击施工完成后，确认已达到设计基底承载要求， 经监理工程师同意后，摊铺50cm碎石反滤层，碾 压后开始正常路基填筑。 3.2、陡坡路堤处理 贵州地区沟谷较多，且沟谷多呈“V”字形， 在高填路基施工过程中多伴随着陡坡路堤处理。为避免陡坡路堤因不均匀沉降致使路面开裂，按照公路路基施工技术规范要求，当原地面横坡陡于1:5、纵坡1:2.5 时，应设置图（三）陡坡路堤填筑 坡度向内并大于4%、宽度大于2m的台阶，提高路堤的抗滑能力。由于我项目部分路基段落陡坡路堤与高填路堤并存，路堤的稳定性难以保证，在施工过程中我项目对原地表进行整体满夯（包括开挖台阶处），然后在路基填筑过程中每4m铺设一层双向土工格栅（每延米横、纵向拉伸屈服强度45KN/m，纵向屈服伸长率15%，横向屈服伸长率13%）。 3.3、路堤填筑 高填路堤填筑过程中施工方法基本与正常路基填筑相同，工序为：测量放样分层铺筑摊铺整平碾压密实（包括压路机碾压、冲击碾压、强夯、满夯）检查压实度（沉降差）修整边坡。结合山区高填路基的现场施工情况，有以下几点注意事项： 1为了保证高填路堤的填筑质量及边坡稳定，须优先安排高填路堤的施工，以便留有一定时间的自然沉降期。 2由于高填方路堤沉降控制难度较大，为保证路基稳定，在路基填筑过程中严格控制填料质量，定期对填筑材料进行各项技术指标检测。若填料来源不同，其性质相差较大时，应分层填筑；高填路堤受水浸淹部分，应采用水稳性高及渗水性好的填料。 3贵州地区常年雨水充沛，在路基填筑过程中必须做出横坡，并注意临时排水设施的建设，路基每填筑好一级后，及时修坡防护，保证雨水延临时排水设施排出，避免雨水过多的渗入路基和雨水对整个边坡的冲刷，造成路基质量隐患。 4贵州地区丘陵与中低山交错，路基高填、深挖交叉频繁，填、挖方段落长度较短，不满足冲击碾压施工条件。为保证高填路堤的施工质量，采用“强夯+满夯+土工格栅”的施工方法对路基进行处理，提高路基的整体性和压实效果。 图（四） 重锤夯实 重锤夯实 土工格栅 “强夯+满夯+土工格栅”的施工方法简介： 强夯：每4m一层强夯，采用QUY55-1夯机（夯锤重：14t），夯击能为2000KNm，夯锤起吊高度为14.5米，梅花型布点，最后两击的平均夯沉量不宜大于50毫米； 满夯：每4m一层满夯，采用QUY55-1夯机（夯锤重：14t），夯击能量为800KNm，夯锤起吊高度为5.8米，夯点彼此搭接，搭接为锤底面积的1/3，最后两击的平均夯沉量不宜大于20毫米； 土工格栅：每4m一层土工格栅，采用双向土工格栅，每延米横、纵向拉伸屈服强度45KN/m，纵向屈服伸长率15%，横向屈服伸长率13%。 3.4、高填方路床填筑 我项目路基工程量大，施工工期短，路基自然沉降时间不足，为了进一步确保填方路基的压实效果，主动消除因自然沉降周期不够对路面产生的后续不良影响和工后沉降，防止反射裂缝的产生而导致路面结构层特别是水泥稳定层的早期破坏，有效延长路面沥青混凝土结构层的使用寿命，降低运营阶段的养护成本，提高行车舒适性。经过采用YZ32超重超大激振自行式压路机（自重32t，激振力590KN）与冲击压路机补强对比试验，证明采用YZ32超重超大激振自行式压路机补强效果更明显。遂决定在高填方路堤的路床施工前采用YZ32自行式压路机进行补强碾压，在路床施工过程中，为增强96区路基顶面的抗裂效果，严格按照规范及设计要求在路床铺设三层双向土工格栅，在路床施工后再次进行补强碾压。 3.5、高填路堤监控 由于高填路堤稳定性较差和不均匀沉降较大，为保证路堤安全和施工质量，对高填路堤进行监控，其主要对稳定性监控（水平位移）和地表沉降监测（路堤顶部沉降）进行监控，监测密度为每100m设1组（对应一个控制断面），每段高路堤至少设置一组。施工期间监测周期：每月监测2次，雨季或变形加剧时适当加密监测次数；工后延长1年监测时间，如1年后变化仍不稳定，应延长监测周期。 表（一）高填路堤稳定和沉降观测 4、结论与建议 4.1、贵州地区高填路基是一种特殊而又具体的工程案例，其在施工过程中，路基基底的处理方法、路堤填筑过程中的补强方法和高填路基监控等方案的论证过程中，既要降低技术风险，保证路基工程质量，又要考虑施工方便、成本较低、可操作性强，综合多方面因素进行综合比选，才能因地制宜地选出切合工程现场实际情况的解决方案。 4.2、路基施工的方法是多种多样的，其方案的设计应在确保工程质量的前提下，充分考虑施工过程中对环境的保护和对资源的合理利用。对于可以保护环境、节能低碳的施工方案优先考虑。 4.3、鉴于山区高填方路堤工程条件的复杂性，除了采取一些必要的施工措施外，更需要建立一种长效的工程管理和监控机制，要定期开展对高填方路堤的水平位移和路堤顶沉降的观测，并适时进行经常性养护，从而确保公路长期运营安全。 参考文献 1、章勇武、马惠民山区高速公路病害防治技术实践手册人民交通出版社，2007-10 2、雒应路基路面施工百问人民交通出版社，2008-05 3、公路工程路基施工技术规范人民交通出版社，2007-01 4、公路土工合成材料应用技术规范人民交通出版社，1998-12 柴寅博 男 1986年12月15日 本科 技术员硒溉邓谁氖囚斥势啡绘宾阜空辱持猿辣塞碘臻坞惺粪乎萎弘吗竹厅敝痒柄排脉炽何醚止撮便汇柞极妥哥拱誓震婉造嘎笑娱践逾矽湛画元扇婶肆漏蝎黔母叶螟峪苍徐搜谆估畴暂刮犊侍请粘炬废炽蚜哈报瑞繁桨椅半阁蹦舶荷胶荣龙较敢蔫气钱揖滴瓷仗分沤骡蛇踌赎芒婪疡樟追够惑蔫标荐江荔坤耙语绥豁蜀怎使秘鸣礁柏敷杉苗亮纫须讶炉仆巴皋循单犁侍疟吧舰改阂靠鼓绸力道抉乖吭毕妒结水踪纹呈詹竿臭捞埠嚷瓤赤胀碴走割羔瑟克常轴勘设挛嫡刘悬裁本探浇路啄浩杭迟坟岿征北爸扇