高速公路高填方路基施工技術(shù)分析

摘要 高填方路基結(jié)構(gòu)特殊，為明確高速公路高填方路基的施工技術(shù)，文章結(jié)合鎮(zhèn)廣高速公路工程實(shí)例，著重探討了基于分層分段施工的高填方路基施工技術(shù)，并通過沖擊碾壓法進(jìn)行高填方路基壓實(shí)。結(jié)果顯示，鎮(zhèn)廣高速公路沿線上的三處高填方路基經(jīng)以上述施工技術(shù)處理后，其外觀、平整度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等都滿足了驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。可見，對于高填方路基項(xiàng)目，合理的填料選擇、科學(xué)的填筑工藝及有效的壓實(shí)方法是高填方路基施工技術(shù)的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞 高速公路；高填方；路基施工；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

中圖分類號 U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0082-03

0 引言

高填方路基作為一種特殊的結(jié)構(gòu)形式，是由于地形地貌、線路規(guī)劃等因素，需要通過填筑大量土石材料以達(dá)到設(shè)計標(biāo)高的路基結(jié)構(gòu)。當(dāng)路堤（即人工堆筑的土體部分）高度超過一定限值時，可稱為高填方路基。這類路基由于其高度較高，所以在填筑、壓實(shí)等工序上具有一定的特殊性，需要結(jié)合此類工程的實(shí)際情況制定更加科學(xué)的施工方案。以下就結(jié)合工程實(shí)例，著重探討高速公路高填方路基的施工技術(shù)，具體如下。

1 高速公路高填方路基施工概述

1.1 高填方路基的定義和特點(diǎn)

高填方路基的結(jié)構(gòu)特殊，具有以下顯著特點(diǎn)[1]：

（1）工程量大與施工周期長。由于填筑高度較高，所需的土石填料總量巨大，這不僅增加了工程投資，也延長了施工工期，需要周密的施工組織計劃和技術(shù)保障措施。

（2）穩(wěn)定性控制要求高。高填方路基因其高度特性，存在較大的重力荷載作用，易引發(fā)不均勻沉降和邊坡穩(wěn)定問題，因此對路基的設(shè)計、填筑工藝、壓實(shí)質(zhì)量及排水設(shè)施等方面提出了嚴(yán)格要求。

（3）地質(zhì)環(huán)境影響顯著。高填方路基下的原始地層性質(zhì)和地下水活動狀態(tài)直接影響著路基的穩(wěn)定性，特別是在喀斯特地貌區(qū)或其他復(fù)雜地質(zhì)條件下，必須充分考慮巖溶發(fā)育、地下水位變化等因素，采取有效的地質(zhì)勘查和處理技術(shù)。

（4）安全風(fēng)險與環(huán)境保護(hù)壓力增大。高填方路基施工過程中可能誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，如滑坡、地面塌陷等，同時大規(guī)模的填筑作業(yè)對周邊生態(tài)環(huán)境的影響較大，需要綜合運(yùn)用各種環(huán)保技術(shù)和方法降低負(fù)面影響。

（5）嚴(yán)格的工程質(zhì)量監(jiān)控。從填料的選擇、填筑過程中的分層攤鋪、碾壓密實(shí)度到后期的沉降觀測和維護(hù)，都需要進(jìn)行精細(xì)化的質(zhì)量控制，以確保整個高填方路基在運(yùn)營期間能保持良好的承載能力和耐久性。

1.2 高填方路基施工的重要性

高填方路基施工的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）高填方路基施工對于保證高速公路的整體穩(wěn)定性至關(guān)重要。在高速公路建設(shè)中，填方路段往往占據(jù)較大比例，而高填方路基則是其中的重要組成部分。通過科學(xué)合理的填方施工，可以有效提高路基的承載能力和穩(wěn)定性，確保高速公路在運(yùn)營過程中的安全性和穩(wěn)定性。

（2）高填方路基施工對于提高道路使用壽命具有重要意義。高填方路基的施工質(zhì)量和穩(wěn)定性直接影響道路的使用壽命。如果填方施工不當(dāng)，可能導(dǎo)致路基沉降、變形等問題，進(jìn)而引發(fā)路面破損、開裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響道路的使用效果和使用壽命。

（3）高填方路基施工還對促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極作用。高填方路基作為高速公路建設(shè)的重要組成部分，其施工質(zhì)量和穩(wěn)定性對于保障高速公路的暢通和安全具有重要意義，進(jìn)而為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力的交通保障和支持。

2 高填方路基施工工藝流程與技術(shù)要點(diǎn)

2.1 項(xiàng)目概況

鎮(zhèn)廣高速通江至廣安段高速公路C9合同段，起訖樁號為K207+100～K220+900（含斷鏈2 988.754 m），全長10.811 km，設(shè)計速度為100 km/h，按雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，路基寬度整體式為26.0 m。該項(xiàng)目主要結(jié)構(gòu)物共有涵洞31道、巖峰互通式立交1處、主線橋5座（其中大橋4座、中橋1座）、隧道1座，路基土石方開挖225萬立方米，路基填方178萬立方米。該項(xiàng)目高填方共有3處，最高填方25 m，底部均為軟塑粉質(zhì)黏土，處置方式為換填砂巖片石、水泥攪拌樁。高填方路基分布情況如表1所示：

2.2 高填方總體施工流程

高填方總體施工流程如圖1所示[2]：

2.3 高填方路基施工關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

2.3.1 施工準(zhǔn)備

（1）先進(jìn)行施工放樣，清除表土、樹根草皮或腐殖土。水田段施工前筑埂，埂內(nèi)開挖縱橫排水溝，設(shè)置坡度并接通出水溝以疏干表土。

（2）填方路基施工前，通過土工試驗(yàn)選擇合適的路基填土。

（3）選取100 m代表性路基段作為試驗(yàn)對象，進(jìn)行壓實(shí)工藝試驗(yàn)。

2.3.2 基底處理

當(dāng)?shù)鼗韺訛椤?0 cm的松散土層時，清草后碾壓至壓實(shí)度≥90%；若松散層gt;30 cm，需翻開分層壓實(shí)至90%。地基清表處理時，先清表土30 cm，壓實(shí)度≥90%，再夯實(shí)層厚20 cm。地基潮濕時需采取措施以確保壓實(shí)度。為保路基邊緣壓實(shí)度，路堤兩側(cè)應(yīng)各增寬30 cm填筑，后削坡處理[3]。

2.3.3 土方路基填筑

（1）當(dāng)路堤填筑高度＜8 m時，邊坡坡度采用1∶1.5；當(dāng)填筑高度＞8 m時，第一級邊坡高度8 m，以下每級邊坡高10 m，并設(shè)置不小于2 m寬的邊坡平臺，第一級邊坡坡度采用1∶1.5，第二級邊坡坡度采用1∶1.75，第三級邊坡坡度采用1∶2。

（2）運(yùn)用水平分層填筑方法，利用推土機(jī)進(jìn)行填土攤鋪和平整，經(jīng)重型壓路機(jī)碾壓，同時利用挖掘機(jī)整理邊坡。

（3）分層填筑：

①根據(jù)路基橫斷面全寬分割為水平層次，逐層向上填筑。從低處開始填，采用縱向分層填筑方法逐層填壓密實(shí)，不同性質(zhì)的填料不得混合填入。

②為了獲取擊實(shí)參數(shù)、控制壓實(shí)度以及確保每層填料一致，按土層類型進(jìn)行分層開挖。虛擬鋪設(shè)厚度按照試驗(yàn)段確定的參數(shù)進(jìn)行控制，每層鋪設(shè)寬度需超出設(shè)計寬度的0.3 m，以確保壓實(shí)度。修整邊坡的土可回收利用或棄于指定場地。

③在攤鋪頁巖土?xí)r，需確保最大松鋪厚度不超過300 mm，同時也不應(yīng)低于100 mm。此外，每種填料的總厚度應(yīng)至少達(dá)到500 mm，以滿足工程要求。

④在路堤填筑過程中，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)的不同進(jìn)行分層填筑，并盡量減少層數(shù)以確保工程質(zhì)量。當(dāng)土方路堤填筑至路床頂面的末層時，需確保壓實(shí)后的厚度不少于80 mm，以保障路面的平整度和耐久性。

⑤當(dāng)自然橫坡的坡度或沿路線方向的縱向坡度大于1∶5時，在填筑路基之前，應(yīng)首先將原地面挖掘成寬度在1.0～2.0 m之間的臺階，且向內(nèi)傾斜2%～4%。若地面自然橫坡的坡度大于1∶2.5，則需對路堤進(jìn)行整體滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算，并根據(jù)需要采取相應(yīng)的處理措施，以確保工程的安全性與穩(wěn)定性。

⑥在使用透水性較小的土壤進(jìn)行路堤填筑時，必須嚴(yán)格控制其含水量，確保其保持在最佳含水量±2%的范圍內(nèi)。在填筑路堤下層時，其頂部應(yīng)設(shè)計為4%的雙向橫坡。而填筑上層時，應(yīng)避免覆蓋在由透水性較好的土壤構(gòu)成的路堤邊坡上。

⑦對于橫向的半挖半填路基和縱向的填挖交界處，需挖掘出臺階，臺階的寬度應(yīng)不小于1 m，并需向內(nèi)形成2%～4%的反坡。在挖掘臺階之前，必須清除所有的草皮和樹根。在土質(zhì)路基的填挖銜接處，應(yīng)采取超挖回填的措施以確保連接的牢固性[4]。

⑧高填方路段的基底強(qiáng)度必須符合設(shè)計要求，并在獲得監(jiān)理工程師的認(rèn)可后，方可進(jìn)行填筑。對于高填方的邊坡，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，以確保其穩(wěn)定性和安全性。

⑨對于連接結(jié)構(gòu)物的路堤工程，必須在結(jié)構(gòu)物的混凝土達(dá)到設(shè)計要求的強(qiáng)度后，采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒ㄟM(jìn)行分層填筑。在填筑過程中，必須確保填筑路堤不會影響結(jié)構(gòu)物的安全性與穩(wěn)定性。

⑩在每層路堤基底和路堤施工完成后，必須整理該層的寬度、填筑厚度、壓實(shí)厚度、逐樁標(biāo)高以及壓實(shí)度等檢測數(shù)據(jù)，并報送給監(jiān)理工程師審查批準(zhǔn)。在獲得批準(zhǔn)后，方可進(jìn)行上一層的施工工作。

（4）攤鋪平整：

①在填料攤鋪過程中，應(yīng)使用推土機(jī)進(jìn)行平整作業(yè)。為了方便排水，每層壓實(shí)面應(yīng)設(shè)置4%的橫向排水坡。在進(jìn)行初步平整時，應(yīng)借助水平儀確保每層虛鋪厚度的準(zhǔn)確性。

②對于黏土填料的碾壓操作，必須在規(guī)定的含水量范圍內(nèi)進(jìn)行。如果填料的含水量偏低，需通過灑水補(bǔ)充，加水量應(yīng)根據(jù)特定公式計算。而若含水量過高，則需采取挖溝拉槽降低水位的措施，結(jié)合推土機(jī)松土器進(jìn)行拉松晾曬，或?qū)⑻盍陷斔椭谅返塘罆竦姆椒ā?/p>

（5）碾壓夯實(shí)：

①振動壓路機(jī)的自重需達(dá)到20 t以上，在碾壓過程中應(yīng)遵循“先輕后重、先慢后快、先靜后振”的原則，并確保輪跡重疊、路線合理、均勻壓實(shí)。在進(jìn)行碾壓時，橫向接頭輪跡應(yīng)重疊50 cm，直線段應(yīng)優(yōu)先處理邊緣再處理中間部分，曲線段則先處理內(nèi)側(cè)再處理外側(cè)。當(dāng)路肩超填30 cm時，應(yīng)進(jìn)行刷平操作，以確保邊緣的壓實(shí)度。

②在進(jìn)行碾壓之前，應(yīng)向壓路機(jī)司機(jī)進(jìn)行詳細(xì)交底，內(nèi)容包括起訖樁號、壓實(shí)順序、遍數(shù)、速度等要點(diǎn)。

③填方工程應(yīng)分階段進(jìn)行施工，不同工段的填筑不應(yīng)同時進(jìn)行，先完成一處地段的填筑，按照1∶1的坡度進(jìn)行分層留臺階。若不得不同時進(jìn)行填筑，縱向搭接長度不能小于2 m。

④對于壓實(shí)設(shè)備無法壓碎的硬質(zhì)材料，必須將其清除或破碎，確保最大尺寸不超過壓實(shí)厚度的2/3，并保證粒徑均勻分布，以滿足壓實(shí)度的要求。

2.3.4 土石混填路堤填筑

（1）對于土石混合料而言，當(dāng)石料的抗壓強(qiáng)度超過20 MPa時，石塊的最大粒徑應(yīng)控制在壓實(shí)厚度的2/3以內(nèi)；而對于軟質(zhì)巖（抗壓強(qiáng)度lt;15 MPa）來說，則不得超過壓實(shí)厚度，對于超出規(guī)定的情況，需要進(jìn)行破碎處理。

（2）在進(jìn)行填筑時，應(yīng)進(jìn)行分層處理，確保每層的厚度不超過40 cm，需要根據(jù)試驗(yàn)路段確定的層厚進(jìn)行鋪填和壓實(shí)，嚴(yán)禁傾倒填料。

（3）針對土石混合填料，當(dāng)石料含量超過70%時，應(yīng)按照填石路堤的施工方法進(jìn)行，首先鋪設(shè)大塊石料，然后鋪設(shè)小塊石料、石渣或石屑進(jìn)行找平后再進(jìn)行碾壓；而當(dāng)石料含量低于70%時，應(yīng)采用土石混合填路堤的施工方式，進(jìn)行混合鋪填，以避免硬質(zhì)石塊過于集中。

（4）在土石混合填料的來源、巖性或混合比存在較大差異時，應(yīng)考慮進(jìn)行分層或分段填筑。

（5）對于壓實(shí)后滲水性差異較大的土石混合填料，應(yīng)進(jìn)行分層或分段填筑，不宜采用縱向分幅填筑的方式。

2.3.5 沖擊碾壓

沖擊碾壓使用25KJ型沖擊式壓路機(jī)，壓實(shí)寬度為2×1 000 mm，沖擊壓路機(jī)行駛速度10～15 km/h，有效壓實(shí)厚度1 m，壓實(shí)影響深度5 m。按設(shè)計要求地表碾壓20遍以上，路堤沉降量5～7 cm，沖擊碾壓的效果受碾壓速度影響較大，在施工前應(yīng)合理規(guī)劃。

3 高填方路基施工質(zhì)量監(jiān)控與檢測技術(shù)

高填方路基的施工質(zhì)量監(jiān)控與檢測主要包括以下幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)[5]：

（1）設(shè)計階段的質(zhì)量預(yù)控。基于地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)，應(yīng)科學(xué)合理地確定填料類型、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)以及邊坡坡率等參數(shù)，確保設(shè)計方案滿足穩(wěn)定性和耐久性要求。

（2）施工過程中的實(shí)時監(jiān)控。采用先進(jìn)的現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)手段，如GPS測量、沉降觀測、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測等，對高填方路基的分層填筑厚度、壓實(shí)度、邊坡穩(wěn)定性及地基沉降等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整施工工藝，保證各工序按照設(shè)計要求有序進(jìn)行。

（3）填料質(zhì)量和壓實(shí)質(zhì)量控制。嚴(yán)格執(zhí)行填料取樣試驗(yàn)制度，對填料的各項(xiàng)物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行檢測分析，確保填料滿足規(guī)范要求。同時，通過使用現(xiàn)代化的壓實(shí)機(jī)械和設(shè)備，結(jié)合核子密度儀、光面直剪儀等多種檢測工具，準(zhǔn)確評估路基壓實(shí)效果，實(shí)現(xiàn)每層填筑材料均達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。

（4）排水設(shè)施和防護(hù)措施的檢驗(yàn)。對設(shè)置的排水系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，確保雨水能迅速排出，防止積水引發(fā)路基內(nèi)部濕陷或外部沖刷。此外，對于邊坡的防護(hù)措施，如護(hù)面墻、錨桿格構(gòu)梁等結(jié)構(gòu)物，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收和后期跟蹤監(jiān)測，保障邊坡長期穩(wěn)定。

（5）施工后質(zhì)量驗(yàn)收與評估。竣工后的高填方路基需進(jìn)行全面的質(zhì)量驗(yàn)收，包括但不限于總體外觀、路基寬度、路面平整度、縱斷面線形等方面。同時，利用長期的沉降觀測資料，分析路基的最終沉降情況，判斷是否達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，為通車運(yùn)營提供安全保障。

4 結(jié)語

該文通過對高速公路高填方路基施工技術(shù)的系統(tǒng)分析，深入探討了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果及存在的問題。研究結(jié)果表明，合理的填料選擇、科學(xué)的填筑工藝及有效的壓實(shí)方法是高填方路基施工技術(shù)的關(guān)鍵。同時，加強(qiáng)施工過程中的質(zhì)量監(jiān)控與檢測，提高施工質(zhì)量控制水平，對于確保高填方路基的施工質(zhì)量具有重要意義。該文的研究對于提高高速公路高填方路基的施工質(zhì)量，保障道路的安全性和穩(wěn)定性具有重要的指導(dǎo)意義。未來，隨著新材料、新工藝的不斷涌現(xiàn)和施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新，高速公路高填方路基施工技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展完善，為我國的交通事業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。

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收稿日期：2024-02-18

作者簡介：馮淼（1990—），男，本科，工程師，從事高速公路施工建設(shè)工作。