淺析高等級公路路基施工技術及防護措施

何兵

（重慶交通建設集團（有限）責任公司，重慶 400060）

1 公路路基的性質及其壓實的程度很大程度上取決于填土與壓實的強度和穩定性

1.1 路基填料

公路路面基層施工技術規范(JTJ034-2000)中，對路基填料的最小強度和最大粒徑給出了量化標準，采用了CBR值表征路基土的強度，引入了路床的概念。對上路床的填料提出了限制條件,高速公路和一級公路路面底以下0～30cm的路床填料CBR值應大于8,下路床及其下面的填土,也給出了相應的規定值。當路基填料達不到規定的最小強度時,應采取摻和粗粒料或換填或用石灰等穩定材料處理,并規定對其他等級公路鋪筑高級路面時,也要采用高速公路和一級公路的規定值。

1.2 路基壓實

規范規定高速公路和一級公路路面底面以下80～150cm部分的上路堤其壓實度必須≥95%,對其他等級公路鋪筑高級路面時,其壓實度亦應采用高速公路和一級公路的標準。所以公路路基工程中，施工普遍采用大噸位的壓路機,碾壓效果明顯改善,對提高路基壓實度起到了很好作用。此外,還增加了路堤基底的壓實度不小于93%的規定。如在某國道干線二級專用公路施工中,路面設計標準為高級路面,從路基開始,所有的檢驗標準均采用一級公路驗收標準。

1.3 特殊潮濕地區路基土的壓實

在特殊潮濕地區路基的壓實是相當困難的,規范對此作出了若干調整:一是壓實度標準可根據試驗資料確定或較表列數值降2～3個;二是對天然稠度小于1.1、液限大于40、塑性指數大于18的黏質土,當用于下路床及以下的路堤填料時,可采用規定的輕型壓實標準;三是改善填料的性質,在土中摻加生石灰,通常可以獲得預期的效果,也可采用新型吸水材料加固。

1.4 黃土路基填筑及壓實

1.4.1 黃土路堤施工時,應處理好填挖界面的結合部(縱向),清除坡面雜草,挖好向內傾斜的臺階。若結合面陡立無法挖成臺階時,可采用土工釘加強結合。若地基土層具有強濕陷性或較高的壓縮性,且容許承載力低于路堤自重壓力時,可考慮采用重錘夯實,石灰樁擠密加固。

1.4.2 黃土含水量過小,應均勻灑水再進行碾壓;如含水量過大,可翻松曬晾至最佳含水量時再進行碾壓,也可摻入適量石灰,降低含水量。摻灰后應將土、灰拌勻,其最大干密度應通過擊實試驗確定。老黃土透水性差,干濕難以調節,大塊土料不易粉碎,使用前應通過試驗決定采取的措施。路床填料不得使用老黃土,新黃土為良好填料,可用于填筑路床。黃土路基應分層填筑,分層壓實,大于10cm的塊料,必須打碎,并在接近最佳含水量時碾壓密實。

1.4.3 根據設計及時修筑外側邊緣的攔水、截水溝構造物和急流槽,將水引至坡腳以外。黃土地區應特別注意路基排水,根據設計及時修筑綜合排水設施,對地表水采取攔截、分散、防沖、防滲、遠接遠送等措施,將水迅速引離路基。要在填挖交界處引出邊溝水量,并做好出水口的回填加固。

2 路基路面排水

水是影響路基強度和穩定性的另一重要因素,許多路基病害是由水的侵蝕造成的。另外,從保護環境、保證農田灌溉等方面考慮,也須做好路基排水,形成排水系統,并與該地區排水規劃相協調。在路基施工中,應重視施工排水,防止給路基、路面施工造成損失。

2.1 地面排水

通常采用的地面排水設施是邊溝、截水溝、跌井、急流槽以及地表的排水管。較高等級公路的排水溝渠,一般都要求鋪砌防護。通常采用漿砌片石加固,混凝土預制板塊也開始廣泛采用。公路通過水網地段的路基,過去是逢溝設涵,現在有了改進,對路線兩側的灌溉溝渠重新系統布置,免去了穿越路線的排灌涵洞,從而提高了路基的工程質量。

2.2 路面排水

路面排水的任務是迅速排除路面范圍內的降水,減少水從路面滲入,且不沖刷路基邊坡。雨水排出路面有兩種方式:一是集中排水,在硬路肩外側設置混凝土預制塊攔水帶,與硬路肩路面構成三角形的集水槽流水,每隔20～50m間距設一瀉水口,與路堤邊坡急流槽銜接,使雨水排到坡腳排水溝中。二是分散排水,多用于地勢平坦、路線縱坡小于0.3%的長路段,除了硬化路肩和加固路基邊坡外,部分路段還應設置路肩排水溝,增大溝坡排水能力。

2.3 地下排水

路基地下排水多采用暗溝、盲溝、滲溝、滲井等,其特點是以滲透力式排水,當水量較大時,多采用帶滲水管的滲溝。傳統的砂礫料反濾層多改用有反濾功能的土工織物,近幾年研制的直徑為8～30cm帶有鋼圈、濾布和加強合成纖維組成的加勁軟式透水管很適用于地下排水。

3 路基防護

路基的修筑改變了地層的天然平衡狀態,加之路基暴露、遭受自然因素的侵蝕,因此必須經常進行防護。

3.1 坡面防護

坡面防護的目的是防止地表水的沖刷和坡面巖土的風化剝落,并做到與周邊環境的協調。近年來,隨著對環境保護的重視,高等級公路的邊坡多采用種草防護。邊坡較高時,采用砌石框格(方型、菱形、拱型、M型)種草防護。由于西部干旱缺水,邊坡種草防護類型的選擇很重要,現大多采用草坪植生帶,即將草籽、肥料和土均勻拌和裹于土工布內,草籽發芽長成草便可起到固土作用,之后無紡布纖維自然腐爛,不會污染環境,效果很好。石砌圬工防護仍較普遍使用。混凝土預制塊護坡多用于路堤邊坡,連片的帶窗孔的護面墻用于路塹邊坡。破裂的或易于分化破碎的巖石路塹邊坡,采用錨桿掛鐵絲網(或高強塑料網格)噴漿或噴射混凝土,或用噴射纖維混凝土防護。由于石砌圬工防護及混凝土防護的造價高且易破碎,從保護環境的角度出發,應大力推廣既能改善生態環境、美化景觀又一勞永逸的種草防護。

3.2 沖刷防護

沿河路基邊坡免受沖刷仍多采用直接防護。傳統的砌石、拋石、鉛絲石籠、擋土墻等防護措施現有所改進,用高強土工格柵代替鐵絲做石籠,用聚酯或聚氨脂類土工織物混凝土做成護面板防護,比較適合土體不均勻沉降的沿河路基路段。

3.3 支擋防護

目前擋土墻用于支擋防護仍占主體。石砌的重力式擋土墻多用于石料豐富、墻體較低、地基較好的場地;鋼筋混凝土結構的懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻和板柱擋土墻其受力比較合理,墻身圬工體積小,已廣泛用于公路路基的防護;垛式擋土墻易于調整墻的高度,并采用預制構件拼裝,是一種特殊形式的擋土墻。

4 軟土地基處理

近年來,針對軟土地基,在防止路堤失穩、沉降觀測控制、軟土地基處理技術等方面取得了顯著成果。對處理的軟土地基用沉降速率作為鋪筑路面時間的沉降控制方法進行控制,使得在軟土地基上一次建成高級路面 (而不是前期鋪筑過渡路面)的關鍵技術問題得到了解決。

4.1 灰土擠密樁

當軟土地層含水量過大或過小時,采取灰土擠密樁。含水量過大,可往孔內填干粉或石灰,以吸收部分水分,或快速成孔澆灌,或邊成孔邊下套管,或成孔后下套管;含水量過小,應預先浸濕加固范圍內的土層,成孔順序應先外圈、后里圈,并間隔進行。對已成孔,應防止受水浸濕,且當天回填夯實;為避免夯打造成縮頸堵塞,應打一孔,填一孔;當孔樁較密、土質松軟時,應采取間隔跳打夯實。孔填料要拌和均勻,并控制其含水量,每個孔填料用量應與計算用量基本相符。夯錘重不小于100kg,錘型以梨型或棗核型較合適,不宜采用平頭夯錘,以有利于夯實邊緣土,落距一般應大于2m。若地下水位較高,應降低水位后再回填夯實。若出現疏松、斷裂或夾層,應全部鏟除,按規定重新填夯灰土,以達到設計要求。嚴格按照操作規程施工,灰土要按配合比稱重,攪拌要均勻,干濕要適度,每次下灰厚度、數量、落錘高度、夯實次數按試驗規定做到前后一致,施工中嚴格按質量評定標準抽樣檢驗。

4.2 輕質路堤

用輕質材料填筑路堤可降低對路基承載力的要求。目前國內已有應用粉煤灰填筑路堤的成功試驗,使路堤自重減輕25%左右。粉煤灰路堤邊坡表層1～2m要用黏質土包裹,以穩定邊坡和利于長草,路床頂面用粗粒土封閉,厚度控制在0.3～0.5m。

4.3 土工合成材料加固

淺層(一般厚小于3m)的軟土地基先在地表鋪筑土工布,再填筑路堤,土工布起著分隔、過濾、排水和加速固結等作用,可取代常規的置換方法。軟土層厚度3～5m時,采用土工布與砂墊層聯合處治,排水砂墊層的厚度可由50cm減薄至30cm。也可在路堤下面與地表之間鋪設多層土工織物,利用材料的高抗拉強度克服地基的滑動變形來保持穩定,通過控制填土速率,配合超載預壓,使地基迅速固結。采用聚丙烯或聚乙稀土工隔柵以及網箱席墊處理軟土地基,其主要作用是使地基土和填料向上和向兩側的位移受到限制,減少局部荷載。采用網箱席墊可減少總沉降量40%左右。

5 黃土陷穴處理

黃土陷穴是黃土地區路基施工常見的病害。黃土陷穴處理范圍視具體情況而定,一般在路基填方或挖方邊坡外上側50m、下側10～20m。若陷穴傾向路基在50m以外,仍應作適當處理。對串珠狀陷穴要徹底處治。處理時,采用灌砂、灌漿、開挖回填等措施,開挖方法采用導洞、豎井和明挖等。

(1)灌砂法適用于小而直的陷穴,以干砂灌實整個洞穴。

(2)灌漿法適用于洞身不大但洞壁起伏曲折較大并離路基中線較遠的小陷穴。施工時先將陷穴出口用草袋土堵塞,再在陷穴頂部每隔4～5m打鉆孔作為灌漿孔,待灌好的土漿或水泥漿凝固收縮后,再在各孔作補充灌漿,一般須要重復2～3次。

(3)開挖回填夯實適用于各種形狀的陷穴,填料一般就地用黃土分層夯實。

(4)導洞和豎井適用較大、較深的洞穴,由洞內向外逐步回填夯實,在回填前,應將穴內虛土和雜物徹底清除干凈。當接近地面0.5m時,應用老黃土或新黃土加10%的石灰拌勻回填夯實。處理好的陷穴,其上層表面用石灰與土比例為3∶7的石灰土填筑夯實,或鋪填老黃土等不透水材料加以改善。石灰土厚度按設計要求嚴格執行。如原設計未作要求,其厚度不小于30cm。須將流向陷穴的地面水引離,防止形成地表積水或水流集中產生沖刷。

結束語

近年來,伴隨著我國公路事業與公路建設的快速發展,公路建設步伐明顯加快。作為公路主體工程的公路路基綜合穩定技術取得了明顯進展,一是采用了先進的勘察、測量手段為公路路基設計提供了可靠的技術資料。二是研制出了一大批應用于路基工程的新材料 (如土工布、土工格柵、高強度塑料網、塑料排水板、加勁軟式透水管、軟硬塑料排水管、草坪植生帶、輕質填料等)和新型工程機械(如大噸位振動壓路機、加固土拌和機、塑料排水板插板機、土工布沉鋪機、深層粉體攪拌成樁機等)。三是新技術、新工藝(如粉體攪拌法、塑料排水板法、錨固技術、噴錨支護、輕質路堤、網箱席墊、加筋技術等)得到了充分應用,應用這些新技術的各類專業化施工企業也運用而生。所有這些都為路基工程專項施工奠定了良好的基礎。

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