高速公路路基穩(wěn)定性施工技術研究

楊　薈

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中　030600)

1　高速公路路基施工技術特點

1.1　施工技術難度較高

考慮到高速公路對路用性能及服役年限均有較高的要求，且路面路基結(jié)構(gòu)在車輛高速荷載作用下更容易出現(xiàn)彎沉、塌陷、開裂等病害，加上部分地區(qū)的地質(zhì)土層天然承載能力較差，給高速公路施工，尤其是路基施工帶來極大地困難。此外，對于長里程高速公路而言，由于跨越地貌復雜，除應考慮對應地質(zhì)條件下的路基穩(wěn)定性施工外，還必須處理好相鄰不同地質(zhì)條件下的路基穩(wěn)定性施工。

1.2　影響因素眾多，施工量繁重

在高速公路建設實踐中，路基施工質(zhì)量及路基穩(wěn)定性直接決定了高速公路的綜合服役性能。地形地質(zhì)條件、環(huán)境溫度、氣候條件均會不同程度影響高速公路路基施工。一旦現(xiàn)場施工組織出現(xiàn)問題或者遭遇突發(fā)情況，必將影響施工進度。此外，由于高速公路建設里程較長，其間穿越各種地貌及地質(zhì)類型，為了保證高速公路的通行質(zhì)量和行車舒適性，必要的高填方大挖方施工必不可少，土方施工需要耗費大量的人力、物力，施工量尤為繁重。

2　當前高速公路路基穩(wěn)定性施工中存在的技術問題

2.1　開裂及反射裂縫

對于瀝青混凝土路面而言，開裂是最為常見和多發(fā)的路基路面病害之一。究其形成原因分析，路面開裂的一大部分原因來自于路基穩(wěn)定性變差，承載力不足所致。由于原有土層起伏較大，在路基層施工過程中，土層平整及路基層壓實不到位，在上部車輛荷載的作用下，不平穩(wěn)位置很容易出現(xiàn)應力集中問題，在局部集中應力作用下，基層碎石層形變增加，帶動路面層出現(xiàn)荷載裂縫。此外，在路基層壓實施工過程中，沒有處理好路基層邊界，雜

物清理不徹底，在路基填筑及攤鋪過程中，出現(xiàn)淺表交叉裂縫，影響路基層穩(wěn)定性。此外，由于路基穩(wěn)定性降低，在外部荷載作用下，路基層位移引起的拉應力超過上部路面層抗拉強度極值后，將引起瀝青路面開裂，這種裂縫屬于反射裂縫，也是較為常見的裂縫類型之一。圖1，圖2分別為路基開裂及路面反射裂縫病害情況。

2.2　路基不均勻沉降及翻漿

除了裂縫問題外，路面不均勻沉降及表面翻漿也是常見病害之一。路面不均勻沉降也是由于路基結(jié)構(gòu)層承載力不足引起，路面在長期疲勞荷載作用下，路基結(jié)構(gòu)承載力逐步喪失，由于承載力下降的不均勻引起路面不均勻沉降，且沉降具有不斷劣化和發(fā)展的趨勢，由于具備沉降出現(xiàn)，在荷載繼續(xù)作用下，局部出現(xiàn)應力集中問題，在大應力作用下路基形變繼續(xù)發(fā)展，在高速公路路基施工實踐中，軟土路基的不均勻沉降問題尤為嚴重。此外，在寒冷地區(qū)，由于季節(jié)性凍融循環(huán)作用影響，水分通過瀝青表面滲入路基層，在凍漲作用下，路基穩(wěn)定性被破壞，在行車荷載作用下，路面表面出現(xiàn)不均勻起伏、彈簧或破裂冒漿等現(xiàn)象。圖3，圖4分別為路基不均勻沉降及路面翻漿病害情況。

3　高速公路路基穩(wěn)定性施工技術分析

3.1　路基填筑及壓實施工處理技術

路面結(jié)構(gòu)層主要由路基層和路面層組成，根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)條件及公路等級情況，路基層和路面層又具體劃分為若干層。車輛在行駛過程中，車輪荷載經(jīng)路面?zhèn)鲗е谅坊鶎樱虼耍坊鶎拥姆€(wěn)定性直接決定了高速公路整體的穩(wěn)定性。路基料填筑及壓實是保證路基形成強度和穩(wěn)定性的關鍵。路基填筑料級配應根據(jù)土質(zhì)承載力及公路等級而定，尤其是填筑料粒徑及填筑料強度指標。在高速公路路基填筑厚度一般介于20 cm～30 cm之間，且填筑料CBR值應不小于8，此外，為了保證路床的承載能力，應依照路基處理方式，通過換取路基材料的方法進行拌和。路基填筑料攤鋪完畢后，為了確保路基強度形成，提供路基穩(wěn)定性，必須進行可靠的壓實施工。壓實形式采用專業(yè)碾壓設備壓實，壓實機噸位根據(jù)高速公路等級及路基厚度確定，應保證噸位合理，既能滿足壓實強度又不至于因壓實荷載過大導致路基填筑料出現(xiàn)橫向大位移，影響路基邊界，造成路基不均勻沉降。就高速公路而言，路基壓實度必須達到95%以上，且應著重保證路基80 cm～140 cm位置的壓實效果和質(zhì)量，高速公路各標段路基壓實度指標存在差異，在壓實度校核過程中，必須根據(jù)對應標準進行校核，保證校核準確性。圖5,圖6分別為高速公路路基填筑及路基壓實施工現(xiàn)場情況。

3.2　路基排水施工處理技術

路基填筑并壓實后，為了保證路基承載能力及穩(wěn)定性在長期外荷載作用下保持穩(wěn)定，必須做好高速公路路基的排水工作，防止地下水或者路面滲水長期侵蝕路基結(jié)構(gòu)，削弱路基之間的摩阻力和密實度。在排水施工中，常見的排水施工措施是在路基邊界位置開挖排水溝和截水溝，排水溝和截水溝的設置以當?shù)氐牡乩淼刭|(zhì)環(huán)境及氣候條件而定，對于防洪級別較高或地質(zhì)條件較為惡劣的地區(qū)，在排水過程中，除了設置足夠的排水溝和截水溝外，還

應配置急流槽，保證在水量較大的情況下，能夠順利排水。排水溝及截水溝形式詳見圖7，圖8。

此外，為了保證各排水設施的排水效率和可靠性，在高速公路排水設施施工過程中，施工方法必須采用鋪砌施工，排水設施應設置一定比例的斜坡，斜坡率控制在3%～5%之間，且斜坡率取值應緊密聯(lián)系當?shù)亟邓恐岛团潘苤睆剑ＷC在最短時間內(nèi)排盡路面積水，防止路面積水經(jīng)瀝青路面表面滲入路基，影響路基承載能力及穩(wěn)定性。該高速公路施工項目地處山西省北部，綜合該地近10年氣候、雨水、洪澇情況及當?shù)氐刭|(zhì)情況，擬設置排水溝和截水溝，不設置急流槽。

3.3　路基防護施工處理技術

路基防護是整個路基施工過程中的最后一個環(huán)節(jié)，也是保證路基服役質(zhì)量及服役年限的關鍵環(huán)節(jié)，一旦路基防護措施失效或者防護不當將嚴重影響路基正常使用，埋下嚴重的安全隱患。就高速公路路基施工而言，路基防護主要從以下幾方面切入：第一，坡面防護。由于路基積水需要通過排水溝和截水溝等設施快速排盡，由于上述構(gòu)筑物有一定的坡度，因此必須進行對應的坡面防護，坡面防護常用的措施有種植草皮或者低矮灌木，起到固定土質(zhì)防止風化的作用，對于黏土含量較高且膨脹性較大的土質(zhì)，或顆粒松散的粉土或疏松黏土應采用漿砌片石或者干砌片石進行力學加固，并采用高壓水泥砂漿噴錨處理，保證坡面的穩(wěn)定性。第二，路基沖刷防護。沖刷防護較坡面防護施工較為簡單，沖刷防護施工技術來源于擋土墻防護技術，采用土工布制作石籠，并在石籠內(nèi)填筑重物，借助重力達到夯實防沖刷的作用。第三，支護防護。同其他防護措施相比，支護防護的防護作用和效果最為顯著，同時也是路基防護中最常見的防護措施之一。考慮到該工程項目位置石材豐富且取材容易，為了降低施工成本，本工程支護防護材料為石材，將石材經(jīng)簡單加工制作成石板樁，施工方式與擋土墻施工類似。