利用隧道棄渣填筑V型溝谷超高填方路基施工技術

摘要：V型溝谷超高填方路基工后沉降量大，地下滲流大，坡腳受河流影響反復浸水，填方體穩定性差，施工控制難度大。利用水穩性好、強度高的隧道洞渣作為路基填料，通過控制壓實質量，提高填料的抗剪強度確保填筑路基質量，在奉云高速公路奉節東互通立交高填方取得成功.其工程實踐對以后類似工程具有借鑒意義。

關鍵詞：隧道洞渣;V型溝谷;超高填方;變形觀測;質量控制

前言

奉節東互通立交V型溝谷超高填方位于吳家灣“V”型溝谷內，瀕臨長江支流梅溪河，溝下游攔渣壩距線路中心平面距離160m，垂直填筑最大高度為58m，填方坡腳至路面最大填方高85m，填方量108萬方。填方主體部分位于175m三峽水位以下，受三峽水位變化影響較大。

2、主要施工技術

2.1填料要求

隧道棄渣作為高填方填料應具備以下要求

（1）路堤填筑區：最大粒徑對于硬質巖不大于400mm，對于較軟巖石不應大于300mm，對于軟巖石應不大于200mm不均勻系數控制在10-30，同時粒徑大于200mm的填料含量應在40%以下，粒徑在20mm以下的填料含量在10%以上。0.074mm以下的顆粒不應大于10%。

（2）反濾層粒料20%通過量時的粒徑為10-40mm，與被保護的填料20%通過量時的粒徑比值為2-4.

2.2填筑參數確定

壓實度沉降差法沒有考慮層厚的影響，單點測量誤差大，難以保證高填方壓實質量。本工程采用隧棄渣作為填方體唯一填料，填料粒徑組成可以通過隧道爆破進行控制，填料性質穩定。通過室內擊實，試驗確定的填料最大干密度，能夠比較真實的代表填料的最大干密度，但現場干密度檢測麻煩，不利于現場機械化快速施工。我們在試驗路段時采用灌水法檢測壓實度，并通過記錄路基對應沉降量，計算沉降率作為施工檢測標準。通過試驗段，總結出石料填筑松鋪厚度、固定機具組合的碾壓遍數、碾壓速度和沉降率的理想配置。

在試驗段施工時，分別按45-80每5cm一個級別，分別進行試驗，記錄填料每次振壓后的沉降量、碾壓遍數，用YZ18C振動壓路機進行碾壓先靜壓一遍，振壓5遍后，然后每碾壓一遍進行一次壓實度檢測直至壓實度滿足要求。根據實驗數據繪制相關曲線，確定最佳填筑組合參數。

試驗段確定施工參數為：松鋪厚度60cm，YZ18B無錫壓路機（靜壓1遍+振壓8遍+靜壓1遍）壓實度達到95%以上，得到的沉降差為3-4mm，沉降率為15.4%-16.5%。碾壓速度控制在3-4km/h.

2.3工藝流程

施工作業程序化、標準化：路基填筑過程分為“三階段、五區段、九流程”施工工藝組織施工。見下流程圖。

施工工藝流程圖

2.4施工要點

2.4.1、坡腳攔渣壩施工

V型沖溝超高填方，先擋后填，確保坡腳穩定，減少水平位移。填方施工前首先施工施工攔渣壩，根據壩體的施工進度展開填方施工。壩體高于填筑面1-2米。

2.4.2基地處理

V型溝谷底部為沖刷形成的巖石面，承載力滿足施工設計要求：兩側為風華堆積物，承載力較低。施工前首先清除表面扎物，對于地面橫坡陡于1：5的應挖成臺階，臺階寬度不小于2m。地表清理后碾壓密實后采用觸探儀進行承載力檢測，承載力不低于200KPa。不滿足地段采用碎石換填。

2.4.3、排水系統

2.4.3.1反濾層設置

擋墻背后路基隨江水漲落存在反復浸水，為防止填方細小顆粒流失，引起路基沉降，必須加強反濾層設置。緊貼擋土墻9米范圍內設置反濾層，常水位以下采用繼配良好的卵碎石填筑，卵碎石采用三層土工布包裹。

2.4.3.2盲溝設置

為引排溝谷上有排下來的水，確保填方體穩定。在沖溝原地面上設左、中、右三條排水盲溝，溝內采用級配碎石加中粗砂，四周鋪土工布，盲溝出口接擋護工程排水孔，排水縱坡大于4%。用于排出溝谷上游滲留下來的水。

2.4.4、布料攤鋪

路基填筑采用水平分層，從低到高逐層填筑。路基填料的攤鋪采用漸進式攤鋪方法。路基施工時填料的卸料和攤鋪同步進行。自卸車沿事先安排好的石料運行路線，按水平分層，先高后低，先兩側后中央卸料的方法攤鋪出一個工作面，并用大功率推土機進行初平;隨后運來的填料都直接堆放在這個表面上再由推土機向前攤鋪。

2.4.5、碾壓

攤鋪整平后，松鋪厚度、平整度和含水量等符合要求即開始碾壓。根據工藝性試驗確定的施工參數，采用18t振動壓路機進行壓實。碾壓方法：第一遍靜壓，然后先慢后快，由弱振至強振碾壓密實，然后采用靜壓的方法將路面處理平順。碾壓時根據填料的含水量情況適時灑水，保持含水量在3.5%左右。

2.4.6、土工格柵加固邊坡

為穩定邊坡，降低不均勻沉降的影響，采用分層鋪設土工格柵進行處理，在邊坡4-6米范圍內，每50cm鋪一層。

2.4.7強夯加固

2.4.7.1參數確定

超高填方每5米進行一次強夯。根據設計要求，并結合場地實際情況確定試夯參數，并在施工過程中進行修正：

（1）夯擊能：第一、二遍為高能量點夯，夯擊能2000KN·M，第三遍滿夯夯擊能1000KN·M。

（2）夯點布置和夯點間距：點夯夯點按梅形布置，夯點間距為5m，強夯二遍點夯，采取一序完成。夯點布置見下圖

（3）夯后地基承載力特征值≥200kpa，壓實系數≥0.96

2.4.7.1-1強夯參數表

強夯區域

單擊夯擊

能（KN·M）

有效加固

深度（m）

夯點間距

（m）

布點形式

夯點擊數

第一遍

2000

5-6

5

方型

6-8

第二遍

2000

5-6

5

方型

6-8

滿" 夯

1000

1-2

夯點搭接≥1/3D

2-3

2.4.7.2強夯影響深度的確定

影響強夯有效加固深度的因素很多，除夯擊能量外，還同填料的阻力性質、夯錘的形狀、錘底的單位壓力、骨架孔隙中存在的氣體、夯擊后孔隙水排隊的可能性，不同的厚度和埋藏順序，夯擊的次數等因素有關。根據理論和現場實踐，我們采用修正后的梅納公式計算。

D=K（WH/10）^{1/2""""""""""" （}2.4.7.2-1）

D——有效影響深度m

K——影響深度折減系數" 泥巖類填料取0.5～0.7

W——夯錘重量KN

H——夯錘提升高度m

本工程夯錘150KN，高能主夯夯錘提升高度13.5米，低能滿航高度為7米。

2.4.7.3、最佳夯擊能及單點夯擊數

最佳夯擊能又稱最大夯擊能，是指在某一夯擊能作用下出現孔隙水壓力達到土的土履上壓力的夯擊能，達到最佳夯擊能的夯擊數為夯點每遍的夯擊次數。單點夯擊數過少，則強夯達不到預期的加固效果，單點夯擊數過多，不僅無助于提高加固效果，對飽和性粘土可能產生“橡皮土”，強度反而會降低。

根據地基強夯試夯結果，按下面三個條件控制：

A、最后二擊夯平均沉降量≤50mm。

B、夯點周圍地面最大隆起高度不大于30cm。

C、在發生起錘困難情況下停止該夯點夯擊（坑深大于1米）。

2.4.7.4施工注意事項

（1）夯點測放

先由測量人員將場地邊線及各區分界線以木樁、白灰標出，再由各機組施工技術人員按每區不同的夯點間距以白灰標出待夯點。確定各夯點施工次序和吊車移位路線，將吊車就位，校正夯錘落距。

（2）對測放好的待夯點進行第一遍點夯

強夯置換錘夯點中心位移偏差應小于d/5，當夯坑底傾斜大于200時，應將坑底填平后再進行夯擊;以最后兩擊的最終沉降量不大于5cm。

（3）第一遍點夯結束后，推土機將該已夯區推平，間隔一段時間（根據現場確定）后，然后進第二遍點夯。

（4）推平夯坑，整平，對場地進行夯后10m×10m的方格網高程測量，與設計標高比較，合格后，進行驗收。

2.5質量控制

V型溝谷超高填方受水流影響較大，超高填方本身沉降量大，穩定性差。為保證填筑質量對填料性質、壓實控制，變形監測、排水系統設置采取嚴格控制措施。

2.5.1填料控制

在進行填筑前必須全面了解填料的物理特性、力學特性、工程特性，了解填料強度、級配、視比重、吸水率，每個料場每5萬立方米至少應進行一次試驗。嚴格控制填料的粒徑。

2.5.2壓實機械控制

為保證充分壓實，壓實機械選用18噸以上重型振動壓路機。根據現場試夯表明，在單擊夯擊能相同時，重錘低落距較輕錘高落距加固效果更好，宜采用較重的夯錘15噸以上。

2.5.3壓實控制

填石路基松鋪厚度控制在60cm內，攤鋪后應用鋼尺測量每層的松鋪厚度，每20m一個斷面，每個斷面4處，每處以3測點的厚度平均值作為測點厚度值。壓實過程嚴控壓路機碾壓變數及碾壓速度。以保證填筑路基的壓實效果。碾壓過程和完成后，應進行目視管理，檢查巖石的大塊數，每2000m²檢測6處，每處抽檢1m²的范圍內尺寸大于20cm的大塊數不得超過10塊。整個工作面內不得有超尺寸石塊，否則應就地解小或挖除更換。大塊石料不得集中，壓實后表面不得有寬度大于2cm的縫隙，否則應將大塊石料分散，并填充嵌隙材料。

2.5.4壓實度檢測

采用沉降觀測法及壓實干密度灌水法進行檢測填石路堤的壓實質量。在施工過程中每一層壓實度的檢測采用沉降觀測法進行填石路堤壓實質量控制。在每填高5米強夯之前的層面上開展階段性施工質量檢測。采用較為精確得灌水法檢測試驗。一檢測填筑體密度;二檢查填料的粒徑組成情況看是否有大量超徑的石料存在，三是就破碎情況進行調查。

2.6變形觀測

2.6.1觀測目的

高填方沉降量大，填方體穩定性差，結合本工程的實際情況進行施工過程沉降及工后沉降變形監測以及攔渣壩墻背的土壓力監測。通過監測掌握沉降變化速率與填土速度的關系判斷填土施工速度的合理性，當沉降速率偏大時，應及時調整施工進度;通過工后沉降變形觀測，預測工后總沉降量及填方體的穩定性，指導下一步施工。

2.6.2觀測方法及元件

序號

監測內容

監測儀器

觀測時間

觀測頻率

1

施工沉降觀測

沉降板、觀測樁

填筑期

每填筑層一次，不超過3天

2

工后沉降觀測沉

沉降計、地表觀測樁、

填筑后

前3個月每15天一次，后3個月每月一次。

3

工后方水平位移

測斜管

填筑后

前3個月每15天一次，后3個月每月一次。

4

土壓力監測

土壓力盒

填筑期間

前3個月沒15天一次，通后3個月每月一次。

2.6.3觀測元件布設

觀測樁及沉降板選取典型斷面布置見下圖。測斜元件及沉降計在在筑填路基施工完成后，通過地表打鉆內布設。布設斷面與觀測樁監測斷面基本對應，其中每個斷面布設2-3個側斜孔和兩個沉降觀測孔，孔深30～50m;沉降觀測孔主要布設在最高處的兩側附近，沉降計在鉆孔中垂向上每8～10m布設一個。

觀測樁布置圖

2.6.4數據分析

根據觀測的數據及時繪制“填筑高度-時間-變形量”、“填筑高度-時間-土壓力”曲線圖。以便分析填方體的穩定性、預測填方體最終沉降量。

3、總結

3.1V型沖溝超高填方，先擋后填，確保坡腳穩定，減少水平位移。結合擋護工程處理地下徑流，減少填方體內蓄水，提高填方體穩定性。

3.2隧道棄渣均勻、透水性好，是比較好的高填路基填料，充分壓實路基的抗剪強度高。

3.3、運用分層填筑和強夯加固相結合，加速路基沉降及基礎固化，提高施工速度。

3.4、采用合適的檢測方法和先進觀測手段，有效控制和檢測路基的填筑質量，能夠做到操作簡單，量測迅速，性能可靠，數據處理快，現場易操作性強。

3.5通過變形觀測確定填筑的合理速度，并根據觀測結果推測最終沉降量指導下一步施工。

參考文獻：

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