高速公路特殊路基潛在的病害與防御施工

趙曉雷（湖南省永州公路橋梁建設(shè)有限公司，湖南 永州425006）

路基工程是道路的基礎(chǔ)，它承受著本身的巖土自重和路面重力,以及由路面?zhèn)鬟f而來的行車荷載，是整個公路構(gòu)造的重要組成部分。為了保證線路質(zhì)量并防止災(zāi)害，必須研究路基強度和穩(wěn)定性的基本規(guī)律，針對路基設(shè)計、施工和養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)制定科學的技術(shù)標準、技術(shù)規(guī)范和工藝要求。特殊路基是指修建在不良地質(zhì)現(xiàn)象，特殊地形地質(zhì)情況，某些特殊氣候因素等不利條件下的道路路基。高速公路施工中，特殊路基處理得成功與否，將對整個工程質(zhì)量和進度，甚至造價的控制都起著至關(guān)重要的作用。筆者通過大量公路工程的建設(shè)與施工的相關(guān)工作經(jīng)驗，對高速公路特殊路基的處理方法進行論述，尤其是對高速公路特殊路基中軟土路基、膨脹土地區(qū)路基的潛在病害及防御施工進行簡要介紹。

1 高速公路特殊路基的分類及潛在病害

高速公路對地基變形量的要求很高，一般要求在使用期內(nèi)路堤的工后沉降不超過30cm，路橋搭接處不超過10cm。特殊路基是指修建在不良地質(zhì)現(xiàn)象，特殊地形地質(zhì)情況，某些特殊氣候因素等不利條件下的道路路基[1]。特殊路基有可能因自然平衡條件被打破，或者邊坡過陡，或者地質(zhì)承載力過低，而出現(xiàn)各種各樣的問題，因此，除要按一般路基標準、要求進行設(shè)計外，還要針對特殊問題進行研究，做出處理。特殊路基主要包括：軟土路基、膨脹土路基、濕黏土路基、紅黏土地區(qū)路基、鹽漬土地區(qū)路基、黃土地區(qū)路基、風積沙及沙漠地區(qū)路基；滑坡、泥石流、崩塌與巖堆地路段路基；季節(jié)性凍土、多年凍土、雪害及涎流冰地區(qū)路基；水庫、濱海以及沿河地區(qū)路基；采空區(qū)及巖溶地區(qū)路基等幾種。軟土路基、膨脹土地區(qū)路基是比較常見的高速公路特殊路基。軟土地區(qū)路基是指在軟土地區(qū)修建高速公路時所要鋪設(shè)的路基[2]。所謂軟土地區(qū)是指以飽水的軟弱黏性土沉積為主的地區(qū)，飽水的軟弱黏性土和淤泥等都是常見的軟土，而軟土在我國沿海、沿河以及濱湖地帶的分布是十分廣泛的。路堤失穩(wěn)或沉降過大等都是在高速公路修建時比較容易發(fā)生的病害。所謂膨脹土是指含有較多的黏粒及其他親水性較強的蒙脫石或伊利石等黏土礦物成分的一種特殊膨脹結(jié)構(gòu)的教質(zhì)土，多分布在我國二級或二級以上階地與山前丘陵地區(qū)。在此類泥土地區(qū)修建高速公路所要鋪設(shè)的路基稱為膨脹土地區(qū)路基。膨脹土因具有遇水膨脹、失水收縮的變形特性及其邊坡浸水強度衰減特性，在膨脹土地區(qū)的高速公路工程建設(shè)和工程運營中起到極大的破壞作用。

2 軟土地區(qū)路基及膨脹土地區(qū)路基的防御施工

2.1 軟土地區(qū)路基的施工工藝

普通軟土地區(qū)路基可采用塑料排水板和碎石樁對部分軟基進行處理，路基采用分層均勻填筑的方法進行。

首先，軟土地區(qū)路基施工前需進行換填及設(shè)排水溝處理。按照路基施工規(guī)范要求開挖縱、橫向排水溝將地表積水排除，溝谷、池塘表層淤泥清理干凈。排水溝的設(shè)置及換填根據(jù)軟土層厚度不同及時調(diào)整；其次，塑料排水板打設(shè)前，還需要在清理過后的地表鋪設(shè)形成路拱狀的泥巖填料，并按照設(shè)計要求在路基起拱層上填筑一層天然砂礫墊層，防止塑料排水板與砂層連接處受污染而排水不暢（根據(jù)實際情況采取相應(yīng)鋪設(shè)方法，確保礫墊層的連續(xù)性和排水效果）。塑料排水板通常采用步履式插帶機進行施工。塑料排水板施工時插設(shè)間距尺寸誤差應(yīng)小于15m，其露出于砂礫石墊層上的長度按20m控制。塑料排水板打設(shè)位置是根據(jù)機具就位前所設(shè)計的間距尺寸測放正三角網(wǎng)格來確定的，塑料排水板打設(shè)深度則是由機具就位后刻畫在鋼套上的進尺標志來控制的。塑料排水板的穿靴通過卷揚機將鋼套管和排水管激振入地下至設(shè)計深度以及卷揚機拔出套管同時將帶子剪斷兩個方面來完成的。至此，塑料排水板打設(shè)完成。在塑料排水板上根據(jù)路基分層均勻填筑的方法攤鋪層砂礫墊層并壓實，該過程中要嚴格控制填筑速率（填筑速率的控制是通過沉降和穩(wěn)定觀測來實現(xiàn)的），避免加載過快引發(fā)路基基剪滑破壞的發(fā)生；最后，碎石樁施工采用振動器干振成孔，并按“先護壁，后制樁”的辦法進行施工。為了更好的提高路基的承載能力，減少沉降，軟土地區(qū)路段涵洞基采用摻和5%～8%水泥的碎石樁。測量地面高程做好試樁試驗，成樁后在復合地基上面鋪筑碎石墊層，分層壓實至涵基底面標高處。

2.2 膨脹土路基的施工工藝

在膨脹土地區(qū)進行工程建設(shè)時，膨脹土與非膨脹土的正確識別，膨脹土膨脹勢的強弱和工程性質(zhì)的準確判斷，是工程設(shè)計和施工中采取切實有效的方法進行處理的保證。高速公路膨脹土地區(qū)路基施工要從路基斷面、路基高度、路基排水及路塹機構(gòu)方面進行。膨脹土路基中膨脹土的最佳含水量影控制在3%以內(nèi)，摻灰處理后要求總漲縮率接近零，膨脹土路基土的強度及壓實度必須嚴格按照國家相關(guān)規(guī)定及要求執(zhí)行，避免雨季作業(yè)。

首先，為了排水方便以及防止水分的滲透，膨脹土地區(qū)路基斷面橫坡應(yīng)盡可能大，路肩盡可能寬并適當加寬或加深邊溝，同時采用相同材料鋪砌路肩與路面結(jié)構(gòu)確保土基水分的均勻性[3]。其次，為了防止膨脹土高路堤后期產(chǎn)生較大沉陷量，根據(jù)膨脹土風化作用后可能出現(xiàn)濕脹干縮效應(yīng)的特點，膨脹土路基高度一般控制在3m以內(nèi)不宜過高。再則，為了確保膨脹土路基的穩(wěn)定性，由于膨脹土具有遇水膨脹、失水收縮的特點，路基排水設(shè)施顯得尤為重要。因而，路基排水不僅要做好路基地面的排水工程還應(yīng)做好基底防止水分蒸發(fā)的工作[4]。最后，排水設(shè)施施工完成并將水引至路福外后才可進行路塹施工。施工過程中要采取相應(yīng)的防水密封措施保持土體原始含水量，路塹完成后需進行加固和密封處理并設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)進行邊坡防護。另一方面根據(jù)高速公路的相關(guān)要求，對路塹、路床（高速公路的路床都會超挖出30～50m）實施回填、壓實。回填以粒料分層回填，改性土回填以及非膨脹土分層回填為主。

3 結(jié)語

高速公路施工中，特殊路基處理的成功與否，將對整個工程質(zhì)量和進度，甚至造價的控制都起著至關(guān)重要的作用。為了避免高速公路特殊路基潛在病害的發(fā)生，保證施工質(zhì)量和進度，高速公路特殊路基施工中應(yīng)根據(jù)不同的特殊路基的具體特點，采用不同的技術(shù)處理方案進行施工。

[1]張誠厚,袁文明,戴濟群.高速公路軟基處理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.

[2]張留俊,等.高速公路軟土地基處理技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2004.

[3]柳莉,魯玉芬,開明,朱毅.高速公路膨脹土地段路基施工技術(shù).露天采礦技術(shù),2006,(1).

[4]劉大軍,梁慶元.公路路基膨脹土填料改性處理的施工技術(shù)研究.探礦工程:巖土鉆掘工程,2004(4).