高原濕陷性黃土地區沖溝高填方路基施工工藝探究

侯玉平

（中交一公局西北工程有限公司，西安 710199）

1 引言

濕陷性黃土主要分布在我國西北高原地區，是在特定氣候和環境條件下所形成的特殊土質，在高原濕陷性黃土地區沖溝高填方路基施工過程中，不僅涉及地形條件、地質條件極其復雜的原有地基，還涉及填筑層厚度變化大、材料特殊的填筑層，施工工藝較為復雜。在實際施工過程中，由于沖溝是最容易出現沉陷的部分，因此，沖溝填方往往是填方較高的部分，其縱向長度較短，在施工中必須重點關注，確保填料性能以及壓實度符合設計標準，防止后期自然沉降過大，威脅道路安全。

2 工程概況

G213 策克至磨憨公路樂都至化隆段長約53.594 km，化隆連接線長2.839 km，起點位于海東市樂都區碾伯鎮，與G6 京藏高速公路采用T 形樞紐互通立交銜接，終點預留與規劃的循隆高速公路、牙同高速公路銜接互通，并設置臨時連接線與S307 及S202 平交。樁號K41+523.5～K53+915.635 段，路線全長12.392 km。其中，高填方路基為7 段，長度共計975 m，路基填料為砂礫土，處理方式統一為每4 m 沖擊碾補強1 次，高填方路基邊坡坡率按照一級坡1∶1.5、二級坡1∶1.75、三四級坡1∶2.0 設計。

3 高原濕陷性黃土地區沖溝高填方路基施工工藝研究

3.1 工程地質評價

本項目位于海東市樂都區瞿曇鎮境內，擬建路線區場地地形復雜，沿線地貌主要為構造剝蝕高山地貌、侵蝕剝蝕低山丘陵地貌與河流侵蝕堆積地貌。

項目位于西北地層區青藏高原地層分區，其地層分布主要受構造單元控制，出露地層包括：元古界、寒武系、奧陶系、志留系、三疊系、侏羅系、白堊系、第三系、第四系與侵入巖。根據勘察結果，勘察區內發育4 條斷層，未見近期活動跡象，均為非全新活動斷裂，已處于穩定狀態。項目所處區域地表水主要是沖溝、溪流等，水量主要受氣候、季節以及大氣降水影響；地下水主要是裂隙水、孔隙水、巖溶水以及凍層地下水，地下水受季節變化的影響較大，同時，與巖層、地貌等因素也有一定聯系。整體而言，項目所處區域地質情況基本穩定，通過沖溝路基高填方施工使路基回填至整平標高后，路基穩定性將得到顯著改善。

3.2 施工工藝

3.2.1 準備環節

項目正式施工前，需要完成下面4 項工作：（1）按照項目設計文件對施工現場進行調查摸排；根據項目設計圖紙超前施工排水設施，包括永久性與臨時性排水設施；調查施工路段路基穩定性，若發現異常情況要及時采取措施。（2）復測水準點、導線網布設是否滿足施工要求。（3）技術人員按照技術交底制度對施工班組進行技術交底[1]。（4）檢查機械設備、材料性能，確保符合施工要求。（5）本項目填筑料均采用挖方，因此，在施工前需要全面清理施工現場，提前規劃好挖方堆放的區域，以便后續進行填筑施工。

3.2.2 表層處理

地表為旱地時，清理地表30 cm，清理完成后利用壓實機進行壓實，要求壓實度在90%以上；地表為坡度在1∶5 以下的緩坡時，清理地表植被、草皮，并利用壓實機壓實[2]；地表為坡度在1∶5 以上的陡坡時，開挖寬度在2 m 以上的臺階，若基巖上覆蓋較薄，則將其清理后在開挖。地表清理的土方集中堆放在施工現場周圍，后期進行邊坡防護施工以及排水工程上培土植草時可以利用。路基表面清理完成后，要檢測路基承載力，若承載力低于設計標準，則應采取補強措施，一般主要采用預應力管樁與清淤換填兩種方式。完成路基表面清理作業后，按照項目設計要求進行土工格柵鋪設作業，需要注意的是，土工格柵間必須保持平順、拉直，格柵間搭接寬度要求至少在20 cm 以上。此外，后續在進行填筑施工時嚴禁在土工格柵上堆放填筑料，施工過程中所有車輛以及機械均嚴禁在土工格柵上行駛，以免破壞土工隔柵。

3.2.3 填筑施工

本項目中，路基填料均來自挖方，沿線挖方段黃土均為低液限黃土內粉土，該類土體粉粒含量高，黏聚力小，液限低，如果施工中參考路基施工規范的要求加水，則碾壓初期將產生翻漿，而后期由于氣候干燥多風，加上土體保水性差，將產生起皮、揚塵、壓實度降低等情況，影響路基強度和穩定。根據青海省的建設經驗，路床確定采用摻石灰改善，室內試驗結果表明，改善后的土樣抗壓強度有了大幅度的提高，增加了粉土的碾壓難度，設計的摻灰劑量如下：上路床摻灰8%，下路床摻灰6%[3]。

填筑施工采用橫斷面全寬、縱向分層填筑方法進行施工，填料采用挖掘機配合自卸汽車運輸，推土機、平地機進行攤鋪，分層填筑，振動壓路機碾壓。填筑料在攤鋪施工前需要檢測其含水量，若含水量過大，則應進行晾曬；若含水量過小，則應適當灑水，確保填筑料含水量處于最佳狀態。填筑料需要先利用推土機攤鋪，并初步進行整平；攤鋪完成后利用平地機再次進行整平，確保工作面填筑料均勻、平整。

3.2.4 沖擊碾壓

沖擊碾壓施工以錯輪的方式進行，要求輪跡要相互重疊，首次碾壓需要將整個場地碾壓1 遍；第二次碾壓應向內移動30 cm，完成此范圍內碾壓即可；第三次碾壓重新對整個場地進行碾壓。按照這種順序碾壓3 遍。沖擊碾壓施工工藝為：（1）對施工場地整體進行平整處理，確保工作面符合施工要求；（2）標注觀測點位置，在碾壓施工前測量標高并準確記錄；（3）開始沖擊碾壓施工，要求沖擊壓路機行駛速度控制在15 km/h 以下，不宜過快或者過慢，碾壓順序按照由路邊到中間的順序進行；（4）考慮到項目區的氣候條件，碾壓施工過程中若揚塵過大，可以用灑水車灑水，防止影響周圍環境；（5）碾壓施工完成后，再次對施工場地進行整平處理，確保其壓實度符合設計標準，表面干燥平整。

3.2.5 強夯

在本項目中，由于K15+110～K15+140、K23+330～K23+370、K50+540～K50+600 路段地質特殊，因此，將沖擊碾壓施工改為強夯施工，以確保路基質量。強夯施工工藝如下：（1）強夯施工前，利用推土機對場地進行平整處理，以便于進行強夯施工；（2）采用石灰標注夯擊點位置，要求誤差控制在50 mm 以內，同時，測量地表高程；（3）吊機就位，測量夯前錘定高程，然后按照設計施工順序開始強夯施工；（4）夯擊1 遍后，若場地主要是粗粒土，則利用推土機進行推平壓實；若場地主要為細粒土，則需要等待孔隙水壓力消散后，填筑粗粒土并推平壓實。（5）完成最后1 遍夯擊后，根據設計高程對場地進行平整處理，最后利用壓路機壓實即可。施工所需機械設備見表1。

表1 機械設備配置表

4 路基防護以及排水設施施工

4.1 路基防護施工

本項目中，路基防護措施主要采用拱形護坡、橋頭滿鋪以及噴播植草3 種方式，其中，前兩者采用預制安裝結構，施工前需要做好相關準備。首先，噴播植草需要根據工程施工進度情況合理安排施工，要求準備好各項原材料，完成測量放樣工作后，對坡面整體進行清理，經檢驗合格后即可開始砌筑施工。砌筑施工完成后，及時填土，填土可以利用路基表面清理土方，最后完成植草綠化。

橋頭滿鋪施工根據是否臨水決定采用空心還是實心六角預制混凝土塊；填土高度超過3 m 的路段采用拱形邊坡，內部噴薄植草。施工步驟為：（1）根據設計預制所需的預制件并進行相應的養護；（2）根據設計復測放樣，標出拱形骨架護坡開挖線，削坡至設計坡率；（3）設置約5 cm 厚的墊層，墊層可采用C15 小石子混凝土現澆；（4）自下而上安裝相應的預制件；（5）采用水泥砂漿勾縫；（6）對骨架內進行噴播植草。

排水溝和護坡邊緣、邊坡的平臺位置，可以考慮人工種植本土植物，其適應性好、成活率高，可以起到防護效果；擋土墻以及路堤邊緣位置，可以考慮種植本土灌木，以此作為防護。需要注意的是，對于需要噴薄植草的區域，在植草種子中應加入適量灌木種子，灌木應選擇本地樹種，其成活率更高、適應性更強。

4.2 路基排水施工

在本項目中，路基排水設施主要采用邊溝、排水溝、截水溝等幾種形式，所有排水設施均超前施工，以承擔施工過程中的排水任務，確保路基施工順利開展。

邊溝施工工藝如下：（1）根據項目設計要求，在挖方與填方地段都需要設置邊溝，其中，靠近山體的邊溝應做好防滲處理；（2）邊溝要與涵洞緊密銜接，以便水流經邊溝順利流入涵洞；（3）邊溝施工材料選用片石，以混凝土砌筑，要求片石材料至少一面較為平整，砌縫處理要飽滿、平順；（4）邊溝全段每間隔20 m 的距離設置1 道沉降縫。

截水溝施工工藝：（1）按照項目設計要求，確定截水溝開挖位置，要求截水溝與路基保持適當的距離；挖掘的土方可以考慮在截水溝和路塹中間適當位置修建土臺，土臺頂部應修建成傾向于截水溝，坡度為2%的橫坡。截水溝每隔20 m 設置1 道沉降縫。（2）截水溝要做好防滲處理以及加固措施，防止地表水下滲，尤其是不良地質、透水性大、土質松軟的路段，截水溝底、溝壁均要做好防沖刷、防滲處理。（3）截水溝長度不宜超過500 m，若必須超過500 m，則需要在合適位置設置出水口，并與其他排水設施連接。

排水溝施工要求為：（1）排水溝線性應盡可能保持平順，盡量取直線，弧形部分應確保其半徑在10 m 以上；（2）排水溝長度可根據施工路段實際情況確定，宜控制在500 m 以內，每間隔20 m 設置1 道沉降縫；（3）排水溝沿路基布置時，距離路基坡腳的距離應控制在4 m 以內。

5 結語

綜上所述，高原濕陷性黃土地區路基施工難度較大，高填方路段較多，在高填方施工過程中應結合工程地質評價合理確定施工工藝，通過沖擊碾壓、強夯等處理，消除沉陷隱患。