靖-那高速泥灰巖地質路基高填深挖設計和施工分析

楊燕球

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

高速公路工程對路基穩定性、平整度、高度差等指標有著嚴格要求，但我國南方很多地區廣泛分布著泥灰巖地層，給高速公路建設帶來很大影響，一般需要對沿線路基進行必要的填方和挖方處理。廣西壯族自治區以丘陵、盆地地形為主，地質條件復雜，地下水豐富，區域內泥灰巖分布范圍廣、厚度大，在建造高速公路時需要依據實際地質條件對路基進行科學合理設計和施工。

1 工程概況

靖西至那坡高速公路(簡稱靖那高速)設計全長87.56 km，雙向四車道，路基寬26 m。本項目路段樁號為K0+000～K44+913，全長44.913 km。經地質勘查，該路段地質條件為第三系泥灰巖，厚度范圍在8.5～11.2 m，泥灰巖地層含0.5～1.0 m厚砂巖夾層，質地均勻，滲透性很差(滲透系數k=1.2×10-11m/s)。經測試，該泥灰巖質地較軟，極易開裂，遇水膨脹，膨脹率可達80%左右。為保證該高速路段順利平穩通過，需要設計填方和挖方的施工方案。

2 路基施工方案設計分析

2.1 高填方路基方案設計

本項目路段需土石方填方工程共計約380萬m3，其中斜坡和陡坡路段共計有11處高填，高填范圍在3.4～19 m。依據相關規范：若填方高度h>15 m，需要重點對基底、坡面及排水措施進行強化處理[1]。

本項目路段具體采取的措施包括：(1)坡腳設置排水溝，并在坡腳利用固定樁加固；(2)下半部分坡面采用“加筋土工布+20 cm后植被土”加固，且當地面橫坡超過20%時，每隔50 cm鋪設一層土工布，作為路堤加筋材料；(3)在坡面中部設計300 cm寬平臺；(4)上半部分坡面采用“種植小灌木”加固。具體設計方案如圖1所示。

圖1 項目路段填方路基加固方案示意圖

2.2 深挖方路基方案設計

本項目路段預計需挖方720萬m3，其中深挖路段共計22處，挖深范圍在15～40 m。挖方后邊坡處理是要點之一，在設計時遵循“緩坡率、寬平臺、固坡腳”原則[2]。本項目將原邊坡線(1∶3)削緩為17∶100，坡面平臺寬度設計為4.0 m，并且在坡面上設置深度為600 cm的排水溝(見圖2)。

圖2 挖方邊坡設計示意圖

由于泥灰巖地層易風化且穩定性差，在深挖方路段形成的高陡邊坡會存在滑塌危險，因此必須采取邊坡加固措施。本項目路段主要采取“抗滑擋土墻和錨噴”加固形式。

2.2.1 抗滑擋土墻設計

凡是本項目深挖方路段坡度>1∶2.5，均設計采用擋土墻加固。本項目應用到的擋土墻具體分為以下兩類：

(1)路塹矮墻。本項目在較低挖方邊坡、順層坡、巖體風化強烈、路塹邊坡較陡易發生小型塌方的路段設置了路塹矮墻[3]。設計墻高1.6 m，采用M7.5漿砌片石(見圖3)。

圖3 路塹矮墻結構示意圖

(2)路肩擋土墻。在本項目陡坡地段和橋臺連接路段設計路肩擋土墻，擋土墻高度范圍在6～10 m。為保證擋土墻結構安全，本項目墻身及基礎采用C15片石混凝土進行砌筑(見圖4)。

圖4 路肩擋土墻結構示意圖

2.2.2 錨噴設計

對于地形復雜、陡峭且挖深大的巖石邊坡路段，本項目設計采取主動加固措施，即“錨桿+鋼筋網+噴射混凝土”(見圖5)。將邊坡設計為臺階狀，每個臺階高度≤6.0 m，寬度設計為4～5 m。錨桿排距、間距均設計2.0 m，材質為20 MnSi，具體規格如表1所示[4]。

表1 錨桿參數表

圖5 錨桿噴射混凝土邊坡加固示意圖

3 施工工藝要點分析

3.1 高填方路基施工要點分析

3.1.1 “換填法”施工

由于泥灰巖水穩定性很差，為保證高填路基穩定性，某些路段不能直接在較厚的泥灰巖之上填筑，因此需要采用“換填法”進行處理。本項目遵循就地取材原則而采用黏性土。高填方路基施工要點有以下幾個：(1)保證放線的準確性，即開挖和填筑的范圍、坡腳線位置必須準確定位；(2)開挖深度符合要求，現場技術人員對需要采用“換填法”路段進行劃定范圍，開挖時需時刻檢查深度及土質，若與設計不符則實施調整方案；(3)控制好坡度，包括本項目底面橫坡控制在4%左右，排水溝內側坡度為1∶1，平臺坡度為8%左右[5]。

3.1.2 土工布加筋施工

本項目凡是土工布加筋邊坡坡度設計為1∶1，路基填筑層每隔0.5～0.8 m設置1層土工布，加筋帶設計強度為190 kN/m。要求土工布沿邊坡軸線鋪設，完成后應立即填土以避免陽光直射，采用“模板支護法”施工，距離模板1 m處需用細料回填，以保證邊界處飽滿。且利用人工碾壓，杜絕壓路機碾壓。

3.2 深挖路基施工要點分析

3.2.1 土方開挖施工

本項目深挖路基按照“由上到下、分層開挖”方式進行，每個臺階分兩次開挖，每次開挖高度在3.0 m左右，長度為40 m。若局部路段過于軟弱，則應分多次短距離開挖(分4次，每次長度控制在10 m左右)。在易塌方路段采取“短開挖、早加固”原則，每層開挖厚度也適當減小(<2.0 m)，及時安裝鋼筋網和噴射混凝土，待一段到達預定深度且加固完成后再進行下一段施工。

3.2.2 錨噴施工

錨桿鉆孔與水平面呈30°角，為保證鉆孔注漿飽滿，采用孔底灌漿法。灌漿作業不得中斷超過10 min，否則清孔重新灌注。錨桿端部帶托盤(20 cm×20 cm)壓緊鋼筋網。本項目鋼筋網設置兩層，下層網格規格為10×10 cm，上層網格規格15×15 cm。上、下層鋼筋網分塊搭接，要求搭接長度≥20 cm，兩層網的搭接位置應錯開[6]。

混凝土噴射遵循“先下后上、自內而外”施工原則，下層鋼筋網和混凝土粘接牢固后再綁扎上層鋼筋網并噴漿。本項目混凝土噴頭和受噴面距離要求在1.0 m以下，噴射壓力控制在0.5 MPa。

4 結語

路基穩定性是高速公路工程的重點問題之一，

而地質條件對其有著決定性影響。本項目采用高填和深挖的方法來保證該段高速公路順利通過泥灰巖地質條件，有效實現了路面的平穩性。本項目邊坡設計嚴格依據路段實際情況進行施工，做到了因地制宜，在投入使用后沒出現任何問題，取得了較好的經濟和社會效益。

[1]翟文靜.山區公路路基施工技術及質量控制[J].北京建筑工程學院學報，2011，27(1)：65-68.

[2]張 輝.淺談沈陽繞城高速公路改擴建路基工程質量控制要點[J].北方交通，2013(5)：9-12.

[3]黃小林.舊路改建工程施工質量控制要點[J].公路，2009(8)：206-210.

[4]宋海兵.山區公路路基施工技術和質量控制要點[J].交通世界，2015(4)：98-99.

[5]李文華.淺談橫江車站高填深挖路基邊坡的設計與施工[J].路基工程，2001(2)：45-46.

[6]賈致榮.包邊填砂路基邊坡穩定性分析[J].鐵道建筑，2008(5)：70-73.