山區高填方路基施工技術

林躍明

摘要：進入二十一世紀以來，隨著中國國民經濟的的飛速發展，公路交通運輸量迅猛增長，高速公路的作用日益凸顯，對于國家經濟的發展和人民生活水平的提高有著無可替代的重要作用。本文就多山地區高速公路的高填方路基施工技術進行了分析探討。

關鍵詞：山區；高速公路；高填方；施工技術

中圖分類號：U412.36+6 文獻標識碼： A

一、工程概況

六六高速公路第六合同段起點位于西北村，設巖腳服務區、巖腳互通、仙人橋大橋、岱王村隧道、彭家寨特大橋、倒馬坎大橋、六枝西互通，終點位于六枝特區新窯鄉那玉村。

合同段起訖樁號為K87+500-K98+960，路線全長11.046公里。主線采用計算行車速度80Km/h的雙向四車道高速公路，整體路基寬度24.5m，分離式路基寬12.25 m，設計荷載公路-Ⅰ級。

由于本合同段位于地表相對高差較大的山區地段，沿線所經地區易形成高填路基。依據兩階段施工圖設計及現場實際情況，本合同段高填方路基主要有以下幾段：

K90+485—K90+710 段路基最大填土高度為21.7m；

K90+900—K91+100 段路基最大填土高度為30.3m；

K91+100—K91+340 段路基最大填土高度為30.7m；

K94+805—K94+835 段路基最大填土高度為24.5m；

K95+900—K96+045 段路基最大填土高度為23.1m；

K96+540—K96+620 段路基最大填土高度為22.7m；

K98+030—K98+125 段路基最大填土高度為44.8m；

K98+300—K98+370 段路基最大填土高度為24.3m；

K98+470—K98+620 段路基最大填土高度為46.1m。

1、氣候及氣象條件

項目區氣候屬亞熱帶季風濕潤氣候，年均氣溫12.3℃，最熱月七月19.8℃，最冷月一月2.9℃，極端最低氣溫零下11.7℃，極端最高氣溫31.6℃，無炎夏酷暑。年降水量達1123.6mm，降雨多集中在五月至九月，降水量占年降水量的82.2%。由于境內地勢高低懸殊，相對高差大，氣候的垂直差異明顯。主要災害性天氣有雨雪、大霧、凝凍等。

2、工程地質條件

2.1、地形、地貌

項目區位于貴州省西部的六盤水市，由西向東縱貫六盤水市的水城縣及六枝特區。

項目地處云貴高原中部，貴州高原地貌三大區域的西部高原山區，地勢整體顯西高東低。沿線地貌受控于地質構造，山脈走向基本與構造線一致。縱觀本測區的地形地貌，路線所涉及到的地形地貌大部分地段為巖溶峰叢洼地及其過渡類型，地形較陡，沿線海拔高程1957-1180米，相對高差777m。

本合同段的地貌類型根據其切割深度、山體組合形態、溝谷形態分為高中山峰叢谷地地貌、高中山峰林洼地地貌、高中山峰叢溝谷地貌、高中山峰叢緩坡地貌、高中山巖溶丘陵地貌。

2.2、地質構造

調查區位于我國三大東西復雜構造帶之一南嶺構造帶的北面，黔西山字形構造的頭部，由于長期的地應力作用，形成了一幅比較復雜的構造應變圖像。路線走廊帶的地質構造主要表現為褶皺與斷裂，北西向、東西向構造線相對明顯，其它構造形跡比較隱蔽。北西向構造主要分布于項目區的東南部和西北部，東南部構造由一系列北西向的雁列褶皺及其相伴生的張性斷裂組成，褶皺一般輕微，產狀平緩；北西部構造由一系列北西向的雁列褶皺及其相伴生的壓（扭）性斷裂組成，褶皺一般強烈，產狀較陡傾。東西向構造主要分布于項目區的中部，由東西向的雁列褶皺及其相伴生的張性斷裂組成，褶皺一般輕微，產狀較平緩。背斜、向斜多具兩翼不對稱的短袖狀。

路線走廊帶共分布有20條斷層，斷層走向以北東向為主、以近南北向與近東西向為輔，與路線有關的斷層有法都-塘上壩子斷層、青崗嶺斷層、高蘆-大水井斷層、圍桿坡斷層、彭家寨斷層、小寨斷層，對路線影響不大。

2.3、不良地質條件

沿線的不良地質現象有：巖溶、采空區、崩塌、滑坡等。

（1）巖溶

沿線的巖溶個體主要為溶洞、巖溶洼地、漏斗、落水洞、溶溝、溶槽、暗河等。

從本項目具體的工程地質情況來看，巖溶對工程的影響有限，只存在于線路的極少部位。

（2）采空區

在設計線路走廊帶的K98+100-K98+200右側76m存在聯盟煤礦采空區，但該采空區不會通過線路的下方，對線路的影響不大。

在設計走廊帶的K97+470附近遇廢棄的四角田煤礦采空區，經物探揭示，采空區巷道埋深約73米，對路線影響不大。

（3）危巖體、崩塌與巖堆

常出現在陡崖下，近于扇形，堆積松散，主要為0.5*1米的大塊石堆積而成，最大可達3*5m。巖堆的主要物質組分為塊石土和碎石土，結構較為松散，處于陡斜坡地帶，在有臨空面處時易產生滑坡，對路線方案危害極大，治理難度大，經調查路線無重大建筑物通過。

（4）滑坡

路線走廊帶未發現新近發生的大型滑坡，僅局部發育小型土質滑坡，其對路線方案的影響較少。

2.4、地震

根據《中華地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），區內地震動峰值加速度為0.05g，對應地震烈度Ⅵ度，屬基本穩定至穩定區。

3、沉降控制

3.1、為減少高填路基沉降，在填筑過程中應清除換填路基基底的覆蓋層，應加強施工控制與沉降觀測（每鋪筑4～8m高度進行一次），待已有路基穩定后再行鋪筑，應充分保證路堤的自然沉降時間。

3.2、施工過程中按照《公路路基施工技術規范》中有關要求觀測路基填筑過程中或運營過程中的地基變形動態，對路基施工實行動態監測、觀測。

二、施工部署、進度安排

1、施工部署

本合同段高填方地段計劃采用土石混填路堤，填料采用挖掘機及裝載機裝車，大噸位自卸汽車運輸；采用分層水平填筑、分層壓實、推土機平整的施工方案；采用孔斜率檢測；建立填方路堤沉降穩定觀測站進行沉降穩定觀測。施工隊伍由經驗豐富的施工作業班組進行施工。

2、人員、料具、設備配備及勞動生產率

(1)機械設備

機械設備配置情況表

(2)人員

人員配置情況表

3、料具：刀具、木樁、石灰、修理工具、鐵撬、鋼釬、雷管、炸藥、導火索、導爆管、爆泥等。

4、進度計劃

高填方是本合同段路基施工控制重點，施工進度的快慢直接影響到項目總施工進度，為此項目部在滿足業主工期要求的前提下計劃于2014年3月31日前完成。為了確保本工程如期完成，擬定以下工期保證措施：

4.1、盡量創造施工條件，備足施工材料，確保每天完成方量；

4.2、編好施工進度計劃，突出施工重點難點；

4.3、每周開一次生產調度會，用以檢查周計劃的實施狀況，調整下周計劃。

4.4、生產負責人經常加強巡視現場，對影響進度的因素，找出原因，拿出對策，采取有效措施及時補救。

4.5、作好材料供應計劃，組織好材料供應貨源，有一定的儲備量，從而充分保證施工用料的數量與質量。

三、高填方施工工藝

路堤填筑施工采用“三階段、四區段、八流程”的施工工藝平行流水作業。“三階段”包括準備階段、施工階段和整修階段；“四區段”包括填筑區段、平整區段、碾壓區段和檢測區段；“八流程”包括施工準備、基底處理、分層填筑、攤鋪平整、灑水晾曬、碾壓夯實、檢驗簽證和路基整修。

四、施工方案

1、測量放樣

進行全線中線貫通，定出填筑邊線樁，并用石灰撒出路基邊線，清表預壓結束后，及時恢復路基中樁，放出填筑邊線，并用石灰撒出線路中線、填筑邊線并標出松鋪高度，以便控制填土厚度。

2、填方材料要求

2.1、在本路堤要求全部采用土石混填。石塊強度必須大于20Mpa。

2.2、為避免路堤不均勻沉降導致路面開裂，在路面底面以下鋪設三層鋼塑土工格柵，高路堤根據設計要求在路堤中上部鋪設3～6層土工格柵。

2.3、為減少路堤不均勻沉降，采用盲溝（地基處理）+填石路堤+排水層（加強排水固結）+土工格柵（減少沉降造成的路面開裂）的綜合處治措施。

2.4、材料以就地取材為原則，其粒徑不大于150mm為宜。

2.5、墻背回填應結合土石混填路堤進行施工。

2.6、雙向土工格柵抗拉強度≥50KN/m，延伸率≤3%，節點強度＞300N；土工格柵的施工應嚴格按照《土工格柵施工技術要求》執行，并保證搭接長度。

2.7、無紡土工布反濾層材料應符合規范要求，其搭接長度不得小于10cm；規格為300g/m ，抗拉強度≥10KN。

3、填方原地基處理

采用挖掘機鏟除植被、表層土，人工砍伐樹木，并配合推土機鏟除所有樹根，用自卸汽車運至棄土場，并堆放有序，對不適宜的填料要徹底清理，不留隱患，對特殊路段（低洼地段、池塘、水田等）要先排水清淤，清理后進行整平處理、原基碾壓，填前壓實度大于90%，并回填至與原地面標高。

該地基為特殊段路有泉眼露出時須設同盲溝將水引出，盲溝長度130m；寬210cm采用砂卵石或片石填筑，并用無紡土工布包裹。采用砂卵石時，其粒徑以40-100mm為宜：采用片石時，其粒徑以150-300mm為宜，無紡土工布起反濾作用，土工布搭接長度不小于200mm。在其盲溝上還須填筑不小于300mm的透水性材料，盲溝縱坡以能快速疏干來水為度（一般i＞1.0%）。

4、具體施工方法

4.1、施工前先填筑試驗段。以取得壓實設備的類型、最佳組合方式、碾壓遍數及碾壓速度、工序、每層材料的松鋪厚度、材料的含水量等有關數據以指導施工。

4.2、高填方地段施工前準備工作。施工前仔細對填方區進行現場勘查，掌握填方區地質情況，對于特殊地基，根據設計和施工規范的要求，按特殊地基處理方法進行基底處理；對于一般原地面，先將原地面樹木雜草及腐植土清除，并疏干積水、涼曬、平整，原地面橫縱坡陡于1：5的地段挖成寬度不小于1m的臺階，然后用壓路機碾壓到規范要求的壓實度。

4.3、填方區上料。運料前，挖方區的填料經試驗合格后使用。采用挖掘機或裝載機裝車，自卸汽車運輸到填方區。汽車卸料時，安排專人指揮，按每層50cm的松鋪厚度計算卸料密度，由遠及近進行卸料，一層料卸完后，即停止卸料，進入攤鋪和整平階段。

4.4、填方的平整。當填方區一層填料上料完成后，按層厚50cm的松鋪厚度、采用大型履帶式推土機初步攤平，并在初平后的填料上來回碾壓，完成初步壓實。每層初步平整完成后，并形成一定的路拱以利排水。對機械無法到達邊角處采用人工找平。

4.5、填方的壓實。碾壓前應使大粒徑石料均勻分散在填料中，石料間孔隙應填充小粒徑石料、土和石渣。

推土機完成整平后，灑水車適量灑水并安排重型壓路機開始碾壓，首先2遍靜壓，靜壓時壓路機應從低處向高處碾壓并每次重疊1/2輪寬。再開強震碾壓，行駛速度控制在3～4km／h。碾壓時水車適量灑水，碾壓應從低向高處碾壓并每次重疊2/3輪寬，在碾壓時安排6名工人帶鐵鍬用小石塊或石屑填縫，直到壓實層頂面穩定、震壓兩遍無明顯標高差異（無輪跡）、石塊緊密、表面平整為止，記錄靜壓與強震碾壓遍數以及每次碾壓的沉降差上報監理工程師，獲得同意后作為施工控制指標。

推土機精平后，最后用YZ20E振動壓路機靜壓1遍，行駛速度控制在3～4km／h。壓實時從兩側路基邊沿向路中推進；控制壓路機碾壓輪重疊不小于50cm，從碾壓第三遍開始檢測每次碾壓后的孔斜率及沉降差值，并做好記錄，以孔斜率合格時確認碾壓密實，確認路基填筑合格后測量沉降差值，記錄好碾壓遍數、碾壓速度、最佳壓實厚度，作為土石混填路基大規模施工的指導及質量控制標準。

以上施工完成后外觀鑒定到達：

A、無明顯孔洞，大粒塊填石無松動，鐵鍬挖動困難。

B、邊坡坡面平順穩定。

4.6、壓實質量控制 ：采用壓實沉降差法，在路基上用隨機取樣的方法布設觀測點，測其高程，然后再用YZ20C壓路機振壓兩遍觀測其高程計算出沉降量。

施工中采用壓實沉降差進行壓實檢測，首先在壓實后的路堤縱向布點，點位間距離8m左右，橫向間距視現場情況而定，避免在突出的大石上和壓路機不能到的地方布點。在布好的點位上用油漆做醒目的標記，用水準儀測量測點高程，測量時為了減少誤差，準備一塊20×20cm的鋼質墊塊，墊塊中央有一個半球形突出點，在測量時，將墊塊放置在測點上，水準尺放在墊塊突出點上進行測量。然后用YZ20E振動壓路機振壓兩遍，用水準儀檢測各測點高程，各測點在碾壓前后的高差就是測點的壓實沉降差。壓實沉降差單點值小于5mm，檢測頻率為40m檢測一個斷面，每個斷面檢測5-9個點。

5、控制標準

5.1、土質路堤

路基壓實要求采用重型擊實實驗法，檢驗要根據不同種類填土的最大干密度和最佳含水量檢查控制填土含量，正確選擇和使用壓實機械。路堤、路塹和路堤基底均應進行壓實。具體要求見下表：

高速公路填方路基壓實度及填料最小強度要求

注：表列壓實度數值系指按《公路土工試驗規程》（JTG051）重型擊實試驗法求得的最大干密度的壓實度。

5.2、填石路堤

利用挖方石料或土石混合料填筑路基時，當填料中石料（粒徑大于40mm）含量超過70%時，應按填石路堤壓實標準控制。

填石路基不同強度的石料，應分別采用不同的填筑層厚和壓實控制標準，填石路堤的壓實質量標準宜用孔隙率作為控制指標，應符合下表的技術要求：

硬質石料壓實質量控制標準

為保證填料均勻、密實、強度高和減少不均勻沉降，填石路堤要求分層填筑，分層壓實。逐層填筑時，應安排好石料運輸路線，專人指揮，按水平分層，先低后高、先兩側后中央卸料，并用大型推土機攤平。個別不平處應配合人工用細石料、石屑填平。當石塊組配較差、粒徑較大、填層較厚、石塊間的空隙較大時，可于每層表面的空隙內掃入石渣、石屑、中粗沙，再以壓力水將砂沖入下部，反復數次，使空隙填滿。要求路面底面以下80cm內填土或碎石土填筑封層，并分層壓實，且在土石分界處設置30cm厚的石屑整平層。

當采用孔隙率作為壓實質量的控制標準有困難時，填石路堤的壓實質量也可以用壓實沉降差進行控制。若采用壓實沉降差進行控制，建議對壓實沉降差檢測采用如下標準：壓實沉降差為采用施工碾壓時的重型振動壓路機（18t以上）按規定碾壓參數（強振，2-4km/h速度）碾壓兩側各測點的高程差。壓實沉降差平均值應不大于5mm，標準差不大于3mm。

填石路堤的質量控制:填石路堤的壓實質量適宜采用施工參數（壓實功率、碾壓速度、壓實遍數、鋪筑層厚等）與壓實質量檢測聯合控制。

填石路堤施工應采用大功率推土機與重型壓實機械施工，在施工前，需通過鋪筑試驗段來確定合適的填筑層厚、壓實工藝以及質量控制標準。

填筑過程沉降差檢測 碾壓密實后的填筑面

6、補強壓實

對于高路堤，每填筑2m高度，應采用沖擊碾壓進行補強。沖擊壓路機要求：最大瞬間沖擊力不小于250t,輪重為16t，動力不小于400馬力，行駛速度不小于12km/h。

用沖擊壓路機沖碾路基時需大面積的進行，如果工作面積小于1000m2時，或不滿足沖擊壓實機械施工條件的小范圍路段可不進行沖擊壓實處理，但需采用液壓傳動超重噸位拖式振動壓路機或超重噸位壓路機等機械使該處壓實度≥95%。路床不做沖擊碾壓。沖擊碾壓遍數初定為不少于20遍，具體以試驗段數據為準。

由于沖擊碾壓屬沖擊荷載，對構造物有一定的破壞作用，為保證構造物的安全，對其安全距離的控制要求列表如下：

構造物沖擊增強補壓水平安全距離表

沖擊碾壓補強臨近建筑物的沖擊補強

五、質量保證措施

1、成立以總工程師為組長，路基工程師、質檢工程師、試驗工程師、測量工程師為組員的質量管理領導小組。

2、加強測量復核工作，測量放樣嚴格執行復核制度，確保工程位置的正確，結構尺寸準確。

3、嚴格按施工規范和設計文件進行施工，嚴格自檢、互檢、交接檢制度。

4、每層填筑經監理工程師抽檢合格同意后才進行下一道工序的施工。

5、做好路基防排水工作，施工前挖好兩側縱向臨時水溝及挖方段截水溝。

6、開工前對施工隊伍全員進行技術交底，學習技術規范和技術性較強的工序和工藝；全體施工人員在上崗前進行專門培訓，樹立質量第一爭創全優工程的思想。

7、質量檢查：建立形成文件的檢驗和試驗程序，按程序規定對施工過程的工程質量進行檢驗、控制和試驗。并按程序規定的種類格式和方法以記錄、歸檔。強調各關鍵工序，建立關鍵工序控制點。

8、工程質量檢驗標準：

土方路基實測項目

六、施工監控

1、施工監測樁布置

在高填方段路床頂面的路肩位置埋設路肩沉降板，在填方各級平臺和路堤坡腳處（排水溝內外側）埋設位移墩。

沉降板采用鋼板，測桿宜為鋼管，與沉降板焊接一體，套管為塑料管，必須有足夠的剛度和強度。埋設時，沉降板底槽應平整，其下鋪設60×60×20cm砂墊層，沉降板的測桿垂直度偏差應不大于1.4%。

位移墩布置在高路堤平臺、坡腳及外側20m處，位移墩采用鋼筋砼墩，頂部尺寸為10cm×10cm、底部尺寸為20cm×20cm，高度為50cm，樁頂露出埋置面不大于10cm。

2、穩定性監測

監測水準點應設在不受垂直向和水平向變形影響的堅固地基上或永久性建筑物上。

觀測儀器采用S1、S3型水準儀，以二級中等精度要求的幾何水準測量高程，觀測精度應小于1mm。

路堤填筑速率要求邊樁位移量每晝夜不大于5mm，邊部沉降連續2個月觀測的沉降量每月不超過5mm，方可開始路面的鋪筑。

七、施工總結

1、加強路基高填方基底的處理以及填挖交界和陡坡路段臺階的挖設碾壓，使處理后的基底嚴格滿足設計及規范指標要求。

2、嚴格控制填筑過程質量，精選路基填料（以土石混填料為佳），嚴格按照試驗路段所總結出來的工藝和控制參數來指導施工。

3、高路堤填筑過程中，每填層高2m左右，進行一次沖擊碾壓進行壓實補強。

4、高路堤施工至路床頂面標高后，至少經過一個雨季的工后沉降，再施工路面結構層為最佳。