汾石高速公路路基高填深挖施工工藝技術(shù)研究

賈雷青

（山西路橋第六工程有限公司，山西晉中 030600）

0 引言

高填深挖路基施工技術(shù)是指在填筑過程中，對地基土進(jìn)行壓實(shí)處理后再修筑路堤的一種施工工藝。該工藝具有工期短、成本低和質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，可有效提高公路建設(shè)效率。在具體施工中，由于高速公路兩側(cè)地形較為復(fù)雜，因此需要采取分層攤鋪法與碾壓法相結(jié)合的方式保證工程質(zhì)量。同時(shí)，需注意路基填料選取及配比設(shè)計(jì)等問題。為確保公路工程的整體穩(wěn)定性及安全性，必須加大工程管理力度，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求開展工程施工活動。

1 高速公路路基高填深挖施工需注意的問題

1.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工

以汾石高速公路路基工程設(shè)計(jì)為例，針對不同路段采用不同形式的設(shè)計(jì)方案，第一，充分考慮施工機(jī)械設(shè)備、施工工藝及材料選擇等因素。第二，根據(jù)工程實(shí)際情況確定合理的路線方案，臨時(shí)電源的鋪設(shè)以節(jié)省投資為主要目標(biāo)，可通過設(shè)置集中配電裝置的方式，實(shí)現(xiàn)對供電設(shè)施的集中管理。在高填深挖路基施工中，施工人員在施工中應(yīng)保證路塹位置、邊坡角度以及填方高度等均滿足相關(guān)規(guī)范要求，并對高路塹進(jìn)行有效防護(hù)處理。同時(shí)，需明確其沉降變形量與工后穩(wěn)定性之間的關(guān)系，若二者存在較大差異，應(yīng)及時(shí)采取科學(xué)應(yīng)對措施予以消除或降低影響程度，保證各個施工環(huán)節(jié)的誤差不超過5cm，嚴(yán)格控制各工序間的銜接，避免因操作不當(dāng)造成路面局部破壞甚至是整體坍塌現(xiàn)象[1]。此外，應(yīng)做好各項(xiàng)工作參數(shù)檢測和控制工作，確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，從而為后期施工提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)，提高公路建設(shè)質(zhì)量。同時(shí)，要加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，如嚴(yán)格落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制、建立完善的規(guī)章制度及定期組織施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)學(xué)習(xí)等。

1.2 施工技術(shù)

對高填深挖路基施工技術(shù)（見圖1）而言，最為重要的是控制好填筑材料的質(zhì)量與壓實(shí)度。只有壓實(shí)度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，才能確保路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，進(jìn)而保證行車安全。通常情況下，會采用分層填筑方法，即在同一斷面上設(shè)置不同高度的填料層，這樣可以有效減少填土量，從而降低工程成本。需要強(qiáng)調(diào)的是，對高填方路段進(jìn)行特殊處理時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)防護(hù)措施，以防止地基土沉降變形過大，進(jìn)而最大程度地保證公路的使用功能和安全性。例如，在汾石高速公路路基施工中，對于低填方路段，可采用填方邊坡設(shè)計(jì)。一般土質(zhì)路塹邊坡適用于軟基路面結(jié)構(gòu)，而硬巖路塹邊坡適用于半剛性基層瀝青路面或水泥混凝土路面。此外，為了避免軟土地基因不均勻沉陷造成道路破壞，需在軟弱土層處鋪設(shè)土工格柵或者墊板等柔性構(gòu)造物[2]。

圖1 高填深挖路基施工

2 汾石高速公路路基高填深挖施工影響因素

2.1 地質(zhì)條件

在高填深挖路基施工中，受自然地質(zhì)條件影響，這類工程的沉降量較大。為了保證高填路堤在正常使用年限內(nèi)不產(chǎn)生過大變形或失穩(wěn)破壞，必須對地基土進(jìn)行加固處理。邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與填料的特性密切相關(guān)，不同的土質(zhì)具有不同的力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度指標(biāo)，因此需要研究土體在各種荷載作用下的受力及變形情況。以汾石高速公路路基處理為例，采用土工格柵作為填筑材料，提高路堤整體剛度，同時(shí)輔以排水措施，以達(dá)到減少填土高度，減少施工后差異沉降等目的[3]。

2.2 氣候因素

氣候因素主要體現(xiàn)在對巖土性質(zhì)的影響方面，因此需要結(jié)合地質(zhì)環(huán)境特征和水文狀況進(jìn)行分析。如果降水量過大會對邊坡結(jié)構(gòu)造成破壞，如果邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)情況，將嚴(yán)重影響到工程的安全運(yùn)行以及周邊建筑物的安全性，甚至?xí)l(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。溫度變化也能改變土體內(nèi)部物理力學(xué)參數(shù)，間接對土質(zhì)產(chǎn)生影響，從而一定程度上降低其穩(wěn)定性，同時(shí)會引起局部區(qū)域地下水量出現(xiàn)較大波動。除此之外，降水量增加時(shí)，滲入地下的水量也會隨之增加，最終使地下水位上升到較高位置并形成漏斗區(qū)，而這會嚴(yán)重影響基坑開挖后周圍的生態(tài)環(huán)境。

3 汾石高速公路路基高填深挖施工工藝的具體應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備

路基開工前，應(yīng)由精測組按照交樁記錄，按施工規(guī)范要求進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，以確定各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)各參試路段的實(shí)際情況，在滿足設(shè)計(jì)和施工技術(shù)條件下，合理選擇材料、設(shè)備，精心組織施工，保證工程質(zhì)量和進(jìn)度。采用精密水準(zhǔn)測量方法，對導(dǎo)線、水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，保證控制網(wǎng)布設(shè)符合精度要求。填方地段要嚴(yán)格按邊坡坡度計(jì)算填筑高度并及時(shí)施作防護(hù)土，確保邊坡穩(wěn)定?；滋幚硗瑯又匾?，對于存有軟弱夾層或破碎帶的不良地質(zhì)體，必須采取適當(dāng)措施予以加固。對于軟土地基，應(yīng)因地制宜地選用適宜的地基處理方法。若填土厚度較大，可將其分層碾壓至一定厚度后再夯實(shí)成臺狀結(jié)構(gòu)，以路基提高承載力。在填土層較厚而且不均勻的情況下，可采用振沖碎石樁復(fù)合地基來解決這一問題。例如，在汾石高速公路路基施工實(shí)施前，施工人員通過現(xiàn)場測量放線及室內(nèi)資料分析得出沉降變形規(guī)律，對路基范圍內(nèi)的樹木與灌木叢進(jìn)行移植、清除等工作，并做好臨時(shí)排水設(shè)施的布置，以及綠化植物栽植工作。同時(shí)，加強(qiáng)質(zhì)量管理，制定出切實(shí)可行的施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制每一道工序，使整個工程得以順利進(jìn)行，為工程施工創(chuàng)造良好的環(huán)境?？傊?，路基施工過程中的任何環(huán)節(jié)都會影響公路的整體性能，只有落實(shí)準(zhǔn)備工作，做到周密安排，嚴(yán)密監(jiān)測，科學(xué)施工才能達(dá)到預(yù)期的施工效果。

3.2 土質(zhì)路堤填筑

土質(zhì)路堤填筑施工分多個工作面（見圖2），采取“三階段、四區(qū)段、八流程”施工法，其工序是：挖方—平整（包括挖填）—回填土體—壓實(shí)。施工時(shí)每個作業(yè)區(qū)長度要滿足以下要求：A 段為10～15m，B 段在30m 左右，C 段長40m 以上。根據(jù)土質(zhì)情況和施工進(jìn)度安排好各作業(yè)層的工作順序后再進(jìn)行整體碾壓，且各段之間不得有高差和錯臺現(xiàn)象發(fā)生。保證各個工班連續(xù)不間斷地完成路基工程。采用該方法能較快地把土料變成具有一定強(qiáng)度的混凝土或砂漿，以適應(yīng)路面平整度及抗滑性能等技術(shù)要求。在施工放樣環(huán)節(jié)，GPS 控制網(wǎng)布設(shè)必須符合設(shè)計(jì)圖紙的精度及工程實(shí)際情況，同時(shí)要保證測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。土石方量計(jì)算則以當(dāng)?shù)仄骄露葹榛A(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，E 級邊坡需采用抗滑樁加固防護(hù)，F(xiàn) 級坡率一般不宜大于10%。高填路基基底壓實(shí)度應(yīng)大于93%，若不能達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，需采取排水措施，提高土體密實(shí)度，或增加碾壓次數(shù)，降低含水量[4]。

圖2 土質(zhì)路堤填筑施工

此外，在路堤填筑中，可通過調(diào)整地基變形模量、加強(qiáng)基床底層夯實(shí)等方法對沉降量進(jìn)行有效控制。用振動壓路機(jī)對軟基進(jìn)行振壓作業(yè)，能有效消除軟弱下臥層引起的工后差異沉降，不過振壓完成之后應(yīng)及時(shí)清除表面浮漿和松散土層。為保證路基邊緣壓實(shí)度，應(yīng)對路基邊線進(jìn)行必要檢測，若壓實(shí)度不足應(yīng)及時(shí)補(bǔ)夯。攤鋪整平時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同路段合理選擇攤鋪機(jī)型號及數(shù)量，并按比例配加瀝青面層和碎石墊層。每層填筑前采用灰點(diǎn)控制法對集料粒徑分布范圍進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后按照均勻布種原則，將各組分別撒布到相應(yīng)位置，使其充分填充空隙。填筑土方含水量較大時(shí)，避免水分滲透至下面層，造成局部開裂現(xiàn)象。雨季施工時(shí)，要確保當(dāng)天填筑的土方當(dāng)天碾壓成型，在分層布料時(shí)要做到“三不”，即不讓水滲入上層干硬粒料與細(xì)粒物料之間，不能使水浸入下層硬粒料與粗粒物料之間，對于土質(zhì)較差且含水率高的區(qū)域，必須使用專用防滲設(shè)備，不讓滲水進(jìn)入土中，以免引發(fā)病害。

3.3 臨時(shí)排水措施

在公路路基高填深挖施工中，需在各分段高邊坡設(shè)立臨時(shí)排水設(shè)施，將排水溝設(shè)置于路基兩側(cè)，防止坡面徑流進(jìn)入基坑。施工便道頂部修成3%向外的路拱，形成路塹擋土墻，并與地面相接。便道在路靠山體一側(cè)挖臨時(shí)排水溝，匯集雨水并將之排出[5]。在路基頂面做好臨時(shí)性的截水溝，有效避免地表水下滲對土體造成沖刷破壞。

3.4 邊坡防護(hù)施工

邊坡防護(hù)施工技術(shù)是高速公路路基高填深挖工程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，其施工工藝和質(zhì)量控制直接影響著整個公路工程質(zhì)量（見圖3）。包括坡面治理，擋土墻設(shè)置，排水設(shè)計(jì)及材料選擇等方面內(nèi)容，在實(shí)際工程施工過程中要結(jié)合具體工程情況進(jìn)行分析與處理。護(hù)面墻是一種有效的邊坡防護(hù)方式，主要起到保護(hù)坡面，防止水土流失的作用，并可避免由于雨水沖刷導(dǎo)致坡面侵蝕破壞的問題發(fā)生。在邊坡防護(hù)施工中，要根據(jù)不同地區(qū)，氣候條件以及地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)合理選用適宜的護(hù)坡結(jié)構(gòu)，對常見類型護(hù)面物形式及其適用范圍加以了解和掌握，保證其適用性。另外，還應(yīng)綜合考慮各種可能存在的不利因素，加強(qiáng)施工管理力度，確保各項(xiàng)工作有序開展。邊坡支護(hù)工程按開挖深度分，基坑開挖深度較小，一般采用預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿。挖方段深約2～4m，以錨拉式為主。填筑段長為3～5m 左右，常使用格構(gòu)梁+柔性支撐聯(lián)合加固法。按開挖方式分，常用于土質(zhì)高陡邊坡上，如路堤填土高度超過10m 以上時(shí)，應(yīng)采取臨時(shí)支擋措施。當(dāng)土體較軟且有一定厚度時(shí)，宜采用深層抗滑樁加土工格柵復(fù)合土工膜作為永久性支護(hù)，也可將此方法應(yīng)用到黃土區(qū)。具體施工中，還應(yīng)對基礎(chǔ)埋深、坡腳位置、坡比、坡度、地下水發(fā)育狀況、地形地貌、水文地質(zhì)條件、巖土體特性等因素進(jìn)行充分調(diào)查研究，同時(shí)還要注意做好各工序之間的配合協(xié)調(diào)工作[6]。

圖3 高速公路邊坡防護(hù)技術(shù)

4 結(jié)語

高填深挖路基施工是高速公路建設(shè)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，隨著我國公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，對高填方路段提出了更多新的要求。在未來發(fā)展中，對于路堤高度較小或不具備特殊地形條件下修筑的高等級公路，需要考慮采用土工合成材料來處理軟基問題，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、環(huán)境保護(hù)等目的。從根本上推動道路工程向安全穩(wěn)定、舒適美觀方向發(fā)展。