黃土地區高速公路路基填筑方法

蘭建義

(山西路橋集團國際交通建設工程有限公司，山西太原 030006)

0 引言

我國的黃土廣泛分布于黃河流域的陜西、青海、甘肅、寧夏、山西等省，由于黃土特殊的結構和水理性，黃土受水浸濕后，土的結構會被迅速破壞而發生顯著的附加下沉，從而破壞土體的結構。在黃土地區修建高速公路，如果路基填筑處理不當，路面就會很容易出現滑坡、路堤崩塌、沉陷變形、沖蝕等多種病害，從而影響高速公路的使用壽命，也使日后養護公路的費用增加，更加不能保障過往車輛的通行安全[1]。

1 黃土地區高速公路較常見的路基病害

路基的構筑方式、填料物質組成、結構形式及所處的自然環境等因素決定了黃土地區高速公路的路基病害類型，其主要類型有以下幾種[2]:

1)路基坍塌。

黃土地區高速公路的路堤邊坡常常由于路基的填筑方式的不合理設計而出現一種淺層的坍落的變形現象，這就是我們說的路基坍塌。路基由于受到路面積水的長期浸泡，或是壩式路堤由于蓄水后就會導致坡腳的軟化，進而使路基的上部坍塌。如果路基坍塌嚴重的話，就會影響到路面，路面受損后就會影響到過往車輛的通行安全。

2)路基的沉陷變形。

路基的沉陷變形是在黃土地區修建高速公路時路基設計時較容易出現的問題。因為黃土是一種比較松散的顆粒物，黃土在經過自然的侵蝕后，隨著時間的持續，其物理力學性質往往會出現比較大的變化。黃土在受到長時間的侵蝕后其體積會出現膨脹、壓密、濕陷等現象，這種現象如果得不到改善就很容易出現路基的沉陷變形。路基的沉陷變形的另一個原因是因為受到變化的邊界條件的影響，變化的邊界條件包括原有滑移山坡的出現、沉陷的路堤基底等。路基的沉陷變形的最重要原因是路基的填筑方式設計的合理性，以及在實施填筑時是不是有一個比較好的質量。因此，設計一個符合地形的路基填筑方式是防止路基沉陷變形的重中之重。有報道稱填挖方相接地段是發生路基沉陷量最多的地段。

3)路基沖蝕的發生。

由于長時間的降水，就會對高速公路的坡面造成一定的沖刷，坡面在長時間的沖刷后就會發生沖蝕的現象。坡面在經過沖蝕后就會形成一個溝槽，或者只是部分的坡面形成片蝕。如果坡面的植物根系被沖蝕成孔或者坡面形成溝槽時，就會有一個地段比較容易形成落水洞或者是陷穴，由于受損的坡面，路堤的穩定性就會受到影響，這也是發生通車危險的一個重要原因。

4)滑坡的發生。

由于黃土地區修建高速公路時很容易形成一個滑動面，在路基填筑時路堤就會沿著滑動面發生失穩滑動，這就是我們說的滑坡現象。滑坡是最嚴重的一種填土路堤危害類型。路基填筑方式設計的不合理以及不良的施工方式是造成滑坡發生的重要原因?；驴煞譃榍懈罨谆瑒?、沿路堤基底滑動、沿堤內某軟弱面滑動三種類型。只有設計一個合理的路基填筑方式加上精良的施工，才有可能將滑坡發生的可能性降到最低。

2 黃土地區高速公路路基填筑方法

本文以近期黃土地區高速公路的路基填筑設計一個工程為例，闡述了黃土地區高速公路的路基填筑常用的方法、措施。

2.1 黃土地區高速公路路基填筑施工前的準備

在進行路基填筑前施工人員一定要先熟悉相關的施工設計，包括了解黃土地區地貌的特點、對填料方式進行分析、填筑前對路基進行清理以及選好需要的機械設備。

1)了解黃土地區地貌的特點。

本工程中高速公路所在地為一個低階地，其黃土的結構比較松散，壓縮性也比較高。黃土中砂粒占18%～25%，粉粒占50%～65%，粘粒占16%～20%，其黃土的物理學指標見表1[3]。

表1 黃土的物理學指標

2)施工材料的準備。

在高速公路路基填筑時，不同的地區要選擇不同的填筑材料，這樣才能保證路基填筑的順利實施。所以在進行路基填筑施工時我們首先要對黃土的天然含水量、密度、液限、塑性指數、空隙比、壓縮指數等黃土的物理學指標進行調查分析，只有了解了黃土的物理學指標，才能確定適合該工程中路基填筑的材料。一般來說有機物含量過高、含水量太高、液限及塑性指數過高、易腐蝕性的材料是不適合來做黃土地區路基填筑材料的，如泥炭、沼澤土、淤泥等。路基填筑時建議使用的碎石應該保持干燥、潔凈，碎石的形狀應該是要有棱有角的，最好不要有軟質等雜質，其含泥量不能大于5%，粒徑建議使用范圍在4.80 mm～19.60 mm。

開工前一定要進行試樁施工，而且最好不要少于5根，試樁施工時要注意對虛填厚度、灌入碎石量、配合比以及擊實次數等各項指標進行記錄。記錄下來的指標可以作為路基填筑施工時的參考。試樁施工完成后，要用其中2根來進行一個荷載試驗，另外的3根則用來做一個標準的貫入試驗，通過這兩個實驗來檢驗路基填筑所選用的設備以及填筑的方式是否合理以及施工方法是否符合填筑的設計要求。

3)路基填筑機械的準備。

機械的規格不同，對路基填筑的效果也會不一樣。如果黃土成分主要是粘土時，那么在壓實的操作過程中要想有效的壓實路基就要相應的配備一個能夠提供較大的持續作用力的機械。因為如果黃土成分主要是粘土，黃土就會表現為粘結性很強、含水量過高、內摩阻力過大等特點。路基填料與壓實機械的比配度見圖1。

圖1 不同機械對路基填料的適用性

4)路基的清理準備。

高速公路在進行路基填筑時，應注意草皮、樹根的清除深度不能小于35 cm，注意要清理干凈路堤基底，同時要注意壓實時一定要進行多次壓實。如果施工的地段是在耕地地段，就要注意對該地段反復打碎、翻松、夯實、壓平等。如果施工的地段是在水田類地段，因為這一類地段含水量較高，施工時就要注意根據施工現場的環境對路基進行換填、排水疏干、拋石擠淤等，只有這樣才能保證填筑出一個穩定的路基。如果在斜坡上進行施工時，就要注意設計一個有一定內傾斜坡的臺階頂面，內傾斜坡設計后才能繼續進行施工。

2.2 路基的填筑

路基的填筑包括上料、整平、壓實，重點是要控制路基的沉降。

1)黃土地區高速公路路基的填筑上料。

在進行路基填筑時，首先要檢測運輸的材料，只有符合要求才能使用，如若不然，只會浪費人力物力。一般建議使用裝載機裝車，再用自卸車將材料運到施工地段。必須安排一些專業人員在卸料過程中指揮，卸料的密度應嚴格按照每層35 cm的松鋪厚度來進行。

2)黃土地區高速公路路基填料的整平。

卸料完成后，再以35 cm的松鋪厚度進行機械攤平，機械攤平后再在填料上來回進行碾壓。這里的碾壓只是一個初步的，有利于下一步對路基的真正碾壓。當完成一層填料的工作后就要接著進行下一層的填筑上料、碾壓，一直重復到所規定上料工作的完成。所有的上料工作完成后應使用平地機再進行細致的攤平，同時要注意在填筑的地段形成一個特定的路拱，路拱的形成主要是用來排水的。

3)黃土地區高速公路路基的壓實工作。

路基經過上料、整平后就可以開始進行壓實了。如果碾壓的路基呈小半徑式的曲線時，就要從內向外進行壓實，如果碾壓的路基呈直線時，就要從路基兩邊向路基中間進行壓實。在碾壓時，應該按照縱向進退的方式碾壓，同時應注意將碾壓機的速度控制在1.15 m/s。剛開始應使用靜壓進行碾壓，后面的碾壓可以使用振動壓，碾壓次數是由試驗施工階段所得的信息決定的。壓實工作完成后，應對壓實度進行檢測。檢測時應保證每一層的壓實度與路基填筑設計的要求一致，如果不一致的話一定要重新進行壓實。

2.3 路基填筑的注意事項

黃土地區高速公路路基填筑時要注意控制路基的沉降。

在黃土地區修建高速公路時最常見的病害是路基沉降。如果不能較好的處理路基的沉降問題，勢必會影響到高速公路的質量，危害到過往車輛的安全。

1)化學加固法在黃土地區高速公路路基填筑中的應用。

在已建成的黃土地區高速公路中，化學加固方法可以比較好的消除高速公路的路基病害?；瘜W加固法的優勢是其在路基施工時不用破壞路面、不需要中斷交通、不污染環境、綜合成本低，再者水泥漿經過水化后，路基的強度可以得到進一步加固。化學注漿可以利用路基的結構強度，使用以土治土的方法，可以形成水穩性更好、承載力更好的路基，同時可以對深層的路基進行加密。所以化學加固法在高速公路路基填筑時的應用可以更好的消除路基沉降的病害[4]。

2)排水工程在黃土地區高速公路路基填筑中的應用。

在進行路基填筑時為防止路基沉陷的發生，可以設置一些邊溝、排水溝、盲溝、急流槽、截水溝等排水設施，并將這些設置的排水設施與天然的溝渠形成一個綜合的排水系統。這個綜合的排水系統可以排除經常出現在路基、路面的地下水和地表水，以利于環境的保護和水土的保持。

3 結語

由于黃土地區的地貌特點，在修建高速公路時如果不能很好的處理路基問題，在運營一段時間后路面就很容易出現滑坡、路堤崩塌、沉陷變形、沖蝕等多種病害，因此在進行路基填筑時應注意做好施工前的準備，施工時注意控制路基沉降的發生，這樣才能保證過往車輛的安全。

[1] 劉玉松.公路地基處理[M].南京:東南大學出版社，2009:331-335.

[2] 龔曉南.復合地基理論及工程應用[M].北京:中國建筑工業出版社，2010:145-148.

[3] 程 驍.土建注漿施工與效果檢測[M].上海:同濟大學出版社，2009:132-134.

[4] 王國慧.高填土路基沉陷成因及防治[J].黑龍江交通科技，2010(36):20-22.

[5] 郎建軍.探析公路路基工程質量問題及對策[J].山西建筑，2011，37(21):137-138.