高填方路基沉降控制標準與施工設計

謝軍才 龍文帝 何 林

（浙江交工集團股份有限公司，浙江 杭州 311103）

0 引言

進入21世紀以來，我國公路建設事業進入蓬勃發展階段，高等級公路建設速度非?？?。然而，因為高等級公路對線形指標的要求極高，所以山區高等級公路在建設中會形成很多的高路堤，幾乎每一條高速公路都有填方達到5m、10m甚至20m以上的高路堤。由于填筑高度比較高，自重很大，內部應力水平較高，地基承載力不足，也可能因為不當的地基處治措施，竣工通車以后在較短的時間內，高路堤就會出現不同程度的不均勻沉降。過大的路基差異沉降使得路面結構發生開裂破壞，產生裂縫、錯臺等病害，直接影響路面結構的使用性和耐久性，從而導致路面的早期破壞，嚴重影響公路的使用壽命。因此，深入開展高填方路基研究，提出有效的處治措施，以有效改善高填方路堤沉降，從而提高高速公路的使用品質并延長其使用壽命，具有十分重要的經濟效益和社會效益。

1 山區高填方路基的施工工藝

1.1 填筑材料的選擇

為平衡公路建設過程中的土石方，山區高填方路基的填筑材料往往使用挖方路段挖除的土石，即移挖作填，路基填筑體材料通常是分層鋪筑使用的。對于個別路段存在土石混填的情況，通常需配合特殊壓實工藝進行壓實。以西南山區高填方路基為例，土方主要以黃土為主，石方以破碎后石灰巖為主。在底承載力低，或在泥沼地段填筑高路基時，還應重點考慮路基填筑體自重的影響，需盡量采用輕質填筑材料，如粉煤灰、石灰土等。

1.2 壓實工藝的選擇

路基壓實工藝的選擇需根據設計的路基填筑材料進行安排。高等級公路填土路基通常采用水平分層填筑，即在路基全斷面范圍內，按一定厚度的水平分層，采用適宜的壓實機械，逐層填筑至路床頂面。高等級公路填石路基，通常采用分層壓實法，同時結合沖擊壓實及強夯進行壓實施工，即采用分層壓實法壓實到一定厚度后，采用分層壓實與沖擊壓實相結合的聯合壓實方式，確保路基壓實度滿足要求。

1.3 沉降時間的控制及沉降控制指標

高填方路基在填筑、壓實施工完成后，不宜立即施工路面結構，應采取有效的監測手段監測路基沉降，待沉降趨于穩定后，方可施工路面結構層。高填方路基一般預留一個雨季或半年以上的沉降期。

高填方路基沉降主要以位移控制，尤其是路基填筑體水平位移為主要控制指標。近年來，隨著監測手段的不斷更新，其監測參數還發展到填筑體深層土體應力、含水率、溫度及深層位移等參數。因此，沉降控制參數應結合實際情況進行選擇使用。

2 高填方路基沉降控制標準

高填方沉降控制的標準，包括基于規范、基于路面結構破壞以及基于使用性能的控制標準。各個控制標準下的影響因素如圖1所示。

圖1 高填方路基沉降控制因素

3 某高填方路基施工設計

某高填方路段連續長度大于100m，位于西南山區，現對該路基施工如下設計。當地面橫坡緩于1∶5時，一般采用8m分級，最下一級邊坡高度不大于12m，坡比由上至下分別為：1∶1.5，1∶1.75，1∶2，每級邊坡變化處設置1.5m平臺。根據地基土的土質類別、層位、厚度、分布特征、物理力學性質、地下水埋深及地基土承載力等進行綜合分析計算，同時結合現場實際情況進行動態綜合設計。

本路段高填方路基采用符合規范的開山石填筑。首先進行地面處理。當地基為一般土質時，應先清除表土至地基天然硬土，后夯（壓）實基底。對斜坡上填筑的高路堤，則根據邊坡填土高度和厚度，考慮對原地面開挖臺階并酌情鋪設土工格柵的細粒加筋層。若路段廢方較大，則考慮中部平臺加寬（5m～10m）、下部進行超填反壓。為減少路基沉降，可采取強夯、沖擊碾壓等措施進行增強補壓，以消減高路堤的差異變形。高填方路基應優先安排施工，修筑路面前宜有不少于1個雨季的自然沉降時間。

對于不穩定路堤將分別采取如下措施：

（1）連續長度大于100m，且單塊最小補強施工面積不小于1000m2時，采用沖擊碾壓法補強，否則采用強夯補強。

（2）采用強夯法補強時，每填高4m滿夯一遍，強夯夯擊能為2000kN·m，夯錘重為15～25t，落距為10m。按最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm進行控制。當有構造物時，在橋涵臺背、擋土墻墻背10m范圍內不得進行強夯，10m以外或者拱頂填高大于8m時采用夯擊能1000kN.m進行強夯，20m以外按正常路段強夯。

（3）采用沖擊碾壓補強，每填2.0m進行一次補強，采用雙輪三邊形自行式沖擊壓路機（沖擊勢能為25kJ），按錯輪而不重疊輪跡的方式碾壓，路堤范圍內沖擊碾壓10遍，最后一次沖壓后的沉降量不宜大于30mm，否則應調整沖壓遍數。

（4）為保證高路堤的路基穩定性及減少不均勻沉降，在路床頂部以下0.3m和0.8m處設2層土工格柵，以便增加路堤的整體穩定性，同時擴散應力，使地基受力、沉降更為均勻。土工格柵參照JT/T480-2002標準，采用整體成型、無焊接的雙向土工格柵TGSG50-50，其標稱抗拉強度縱、橫向大于50kN/m；標稱抗拉強度時伸長率小于3%；2%伸長率時縱、橫向抗拉強度大于12kN/m；節點極限剝離力大于500N；幅寬大于5m。土工格柵用U型釘固定，搭接寬度30cm，自由段應反折200cm以利錨固，反折后最外端距離邊坡1m。

（5）當高路堤段基底存在軟弱下臥層時，首先加固地基，驗算處理后地基與路堤邊坡的整體穩定性。對于填土高度較高，驗算后穩定性不足的路段，可對基底換填開山石渣等粗粒料或采用設路堤擋土墻或路肩擋土墻等支擋結構物。以下分兩種情況進行討論：

①除填石路基以外，填土高度介于20m～32m的路基，當縱向長度大于100m時，最下一級采用挖方邊坡填筑的強度較好的中風化巖或中硬及以上石渣填筑填料。填石層完成后，在其上設置40cm厚的過渡層，過渡層填石料最大粒徑應小于150mm，其中小于0.05mm的細粒料含量不應小于30%。再在過渡層與路床底之間填筑符合要求的填料并碾壓補強，其上部分根據土石方調配情況填筑強度較高的填料。強夯補壓時應避開涵洞、橋臺位置。在達到壓實度要求后，在最下一級h2(h2≥4m)填土高度至下路床底面之間采用壓路機壓實。

②除填石路基以外填土高度大于32m的路基，最下一級6m必須填筑中硬及以上石渣填筑填料或灰巖區的石質填料，并按要求壓實，再根據地形情況，做反壓護道或采用坡腳擋墻或護腳墻收坡，反壓護道壓實度大于93%。填石層完成后，在其上設置40cm過渡層，過渡層填筑強度較高的強風化風化巖體或中風化巖體填料。沖擊式壓路機壓實遍數為10遍，補壓時應避開涵洞、橋臺位置。在達到壓實度要求后，在最下一級h2(h2≥6m)填土高度至下路床底面之間采用高性能壓路機壓實。

4 結束語

本文以位于西南地區連續長度大于100m的高填方路基施工為例，對高填方路基邊坡放坡、填料使用及不穩定路段施工等進行設計，為同類工程提供技術參考。