高填方路堤填筑技術(shù)的研究

張紅

摘 要：某路堤工程位于三峽庫(kù)區(qū)，填方最大高度達(dá)到74 m，如填筑施工方案不到位，極易產(chǎn)生填料浸水濕化變形從而產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)、路堤沉降問(wèn)題，將對(duì)高填方浸水斜坡路堤的整體穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。為此，該文以某高填方浸水斜坡路堤工程為依托，對(duì)高填方浸水路堤填筑技術(shù)進(jìn)行了分析，通過(guò)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，可及時(shí)了解其變形情況，從而為施工提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：高填方路堤；填筑施工；變形監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，公路建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大。當(dāng)前我國(guó)對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高度重視，持續(xù)加大資金投入，通過(guò)大量修建公路工程有效改善各個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況，努力提升人們的生活水平，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)。在施工過(guò)程中，往往會(huì)遇到高填方路堤，此類路堤極易出現(xiàn)沉降變形問(wèn)題，為有效提高路堤穩(wěn)定性，必須高度重視路堤填筑施工，選擇合理的土石填料，掌握材料性質(zhì)，規(guī)范施工工藝，從而進(jìn)一步提高施工效率，保證工程建設(shè)質(zhì)量。

1 工程概況

某高填方路堤工程為東西走向，地形變化大，25 m～70 m為路基中心填方高度范圍，邊坡最大高度為74 m。且有一定厚度軟土覆蓋于地基表層，厚度為2 m～9 m，軟土構(gòu)成成分包括粉土、軟塑黏性土等，其中粉質(zhì)黏土最大厚度為4 m，粉土厚度最大為5 m。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)取樣分析可得，此層土特點(diǎn)為土質(zhì)不均、含水量少、透水性良好，且厚度變化小等。J2S砂巖夾泥巖是下伏基巖。80 kPa為淤泥質(zhì)粉土基本承載力，2.97 MPa為壓縮模量，由此可見(jiàn)，該工程具有較差的工程力學(xué)性質(zhì)。基于經(jīng)濟(jì)性原則，該路段填料就近選擇山坡開(kāi)挖材料，象紅砂巖碎石，且含有一定量頁(yè)巖、泥巖等材料，當(dāng)碎石含量超過(guò)60 %，需在80 cm左右控制填筑粒徑。

2 土石填料性質(zhì)分析

土石間的密度、含水率等因素都會(huì)影響土石填料的力學(xué)性能，為此，該文對(duì)紅砂巖碎石填料的路用性能進(jìn)行了探討。

2.1 粗粒料軟硬程度對(duì)填料抗剪強(qiáng)度的影響

當(dāng)填料內(nèi)所含粗顆粒強(qiáng)度不同時(shí)，在含量及成型密度相似的情況下，巖石抗壓強(qiáng)度越高，則填料會(huì)具有較大摩擦角。也就是說(shuō)，粗粒土的抗剪強(qiáng)度和其顆粒的軟硬程度密切相關(guān)。

2.2 填料抗剪強(qiáng)度和含石量的關(guān)系

當(dāng)填料內(nèi)含石量達(dá)到70 %，則粗料可構(gòu)成完整的骨架，空隙也會(huì)被細(xì)料填滿。這種情況下，將大幅增加填料抗剪強(qiáng)度，當(dāng)粗粒含量不斷增多，則抗剪強(qiáng)度會(huì)隨之減小，此時(shí)也會(huì)降低抗剪指標(biāo)。

2.3 填料抗剪強(qiáng)度與干密度的關(guān)系

壓實(shí)度在90 %～93 %，隨著壓實(shí)干密度的不斷增加，填料的摩擦角也會(huì)隨之增加。當(dāng)壓實(shí)度達(dá)到95 %，摩擦角則會(huì)下降，主要原因在于隨著密實(shí)度的提升，將加快破碎顆粒的速度，降低粗顆粒間的咬合摩擦力，從而降低整個(gè)摩擦角。在一定壓實(shí)范圍內(nèi)，填料摩擦角因干密度的提升而增加，如在該范圍以外，在增加干密度的同時(shí)，摩擦角將有所減小。

3 高填方填筑技術(shù)與施工工藝

3.1 合理選擇填料

填料的內(nèi)摩擦角、黏聚力直接影響高填方路堤的穩(wěn)定性，為此，填料可選擇黏聚力較大的材料，如砂類土、粉質(zhì)土等，按照內(nèi)摩擦角選擇，可選用石質(zhì)填料、礫石土等。同時(shí)，要保證土質(zhì)具有良好的均勻性，不允許混填，如填料粒徑過(guò)大，需及時(shí)去除，禁止將種植土混入填料。因該工程涉及高填方路堤浸水部分，在填料選擇方面，不得選用水穩(wěn)定性差的材料，應(yīng)選用滲水性能好的材料，如砂土、砂性土等。

3.2 壓實(shí)技術(shù)

通常選用水平分層填筑高路堤填筑，也就是根據(jù)橫斷面全寬，一層一層向上完成填筑施工。要求層層平鋪，以便于壓實(shí)。如果原地面縱坡在12 %以上，需縱向分層填筑，待填至路基上部位置，則需按水平分層法施工，保證各層壓實(shí)均勻。

因高填方路堤需要大量填料，為滿足填筑施工需求，分層填筑時(shí)也可根據(jù)實(shí)際情況，選用不同的材料，但不允許混合填筑，可分段、分幅填筑。各類填料層整體厚度需控制在50 cm以內(nèi)，如土的透水性不佳，應(yīng)填筑到下層，且將4%雙向橫坡設(shè)于表面，確保上層透水性填土內(nèi)的水分能夠及時(shí)排出。

當(dāng)前，在填料攤鋪施工中，可選用3種方式，象漸進(jìn)式攤鋪、混合攤鋪及后退式攤鋪。而碾壓施工時(shí)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，粗粒土碾壓施工振動(dòng)碾壓效果良好。為此，在施工中，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理配置碾壓機(jī)械，保證施工質(zhì)量。

3.3 邊坡施工

根據(jù)施工情況，邊坡最大填高為74 m，為保證施工質(zhì)量，決定選用強(qiáng)夯法施工。要求按照從上到下的順序分層進(jìn)行強(qiáng)夯加固施工，每層為6 m。要求上面2層選用滿夯施工法，其他則選用點(diǎn)夯法。每米點(diǎn)夯夯擊能為2 000 kN，且以梅花狀布設(shè)夯點(diǎn)。同時(shí)，需在每米1 000 kN左右控制滿夯夯擊能，相鄰夯印的搭接寬度不超過(guò)300 mm，以相互交錯(cuò)法布設(shè)相鄰兩排夯點(diǎn)，為提高施工質(zhì)量，每層可填筑60 cm，通過(guò)重型振動(dòng)法一層一層壓實(shí)。在強(qiáng)夯施工中，要求做好已夯部位檢測(cè)工作，具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，保證施工滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 高填方路堤動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析

4.1 深層橫向水平位移監(jiān)測(cè)

經(jīng)監(jiān)測(cè)，在K3+380路肩垂直深度20 m的位置，存在土體錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，且出現(xiàn)水平位移，長(zhǎng)45 mm，但整體水平位移在50 mm以內(nèi)；同時(shí)，在K3+480處出現(xiàn)水平位移現(xiàn)象，隨著深度的不斷增加持續(xù)增多，但最大位移可控制在50 mm以內(nèi)。

通過(guò)分析可見(jiàn)，在不斷增加填筑高度的同時(shí)，路堤水平位移在不斷增加，雖然每層都存在較低水平位移情況，但也與路堤穩(wěn)定性要求相符。

4.2 深層沉降監(jiān)測(cè)

隨著深度的不斷增加，土層沉降則成反比，76.5 mm為沉降最大值。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，沉降量在某段時(shí)間內(nèi)有所增加，主要是由于大量降雨所致。

4.3 土應(yīng)力監(jiān)測(cè)

地基應(yīng)力監(jiān)測(cè)中，其主要是對(duì)受力狀態(tài)下土體內(nèi)土壓力的測(cè)定，通過(guò)地基應(yīng)力分布情況的分析，可掌握隨時(shí)間變化，土體強(qiáng)度的變化情況，從而對(duì)施工速度進(jìn)行有效控制。作為土壓力測(cè)定的一種專門(mén)儀器，土壓力計(jì)類型較多，應(yīng)用范圍也有所不同，具體見(jiàn)表2。

在前5個(gè)月內(nèi)，土體壓力呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，到了后2個(gè)月，已逐步處于穩(wěn)定狀態(tài)。其主要原因在于前5個(gè)月路堤填筑還未完成，后2個(gè)月已施工到排水溝，表面荷載變化小，基于此，土壓力的變化趨勢(shì)為“增長(zhǎng)-平穩(wěn)”。

4.4 土工格柵加筋效果監(jiān)測(cè)

前5個(gè)月，土工格柵所處狀態(tài)為平穩(wěn)拉伸狀，后2個(gè)月逐漸收縮，此時(shí)將減小土工格柵拉力，隨著時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，加筋效果將大打折扣，則表明土體位移較小。

4.5 路堤邊坡三維監(jiān)測(cè)

4.5.1 縱向位移

在邊坡左右兩側(cè)都出現(xiàn)位移現(xiàn)象，其中左側(cè)點(diǎn)位移呈正值，右側(cè)點(diǎn)位移呈負(fù)值，由此可見(jiàn)，邊坡兩側(cè)都向坡體中心產(chǎn)生縱向位移，但位于坡體中心部位的點(diǎn)則未位移現(xiàn)象，其中路肩位移最大值為54.5 mm。由整體分析，坡體兩端呈現(xiàn)出不斷向中心縱向位移的狀態(tài)，隨著時(shí)間的不斷增加，縱向變形越來(lái)越大，但增加幅度較小。

4.5.2 橫向位移

經(jīng)監(jiān)測(cè)，橫向負(fù)位移現(xiàn)象存于橫向所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)，也就是說(shuō)坡體在不斷移至臨空方向，邊坡兩端監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移不大，而坡體中心位置的位移較大，其中路肩位移最大值為45.6 mm。由整體分析，坡體整體呈現(xiàn)出向臨空方向產(chǎn)生橫向位移，隨著時(shí)間的不斷增加，橫向位移逐步增大，但增加幅度不大。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)眾多重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)入迅速發(fā)展時(shí)期，從而加劇了建設(shè)用地與土地資源緊張之間的矛盾，為此，在荒坡荒區(qū)建設(shè)大型項(xiàng)目已成為必然趨勢(shì)。為滿足運(yùn)輸發(fā)展要求，山區(qū)高填方工程日益增多。高填方工程具有較高填方高度，甚至達(dá)到100 m以上，且壓實(shí)度難度大，極易出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象。為工程通車運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了巨大安全隱患，此外，還會(huì)大大增加后期維護(hù)成本，造成嚴(yán)重浪費(fèi)。為此，必須在充分了解填料性能的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際情況，做好高填方路堤填筑工作，最后通過(guò)施工監(jiān)測(cè)，保證路堤整體穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]張國(guó)立，曹飛.試論公路工程高填方路基施工技術(shù)與質(zhì)量控制[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2017（3）：103，105.

[2]劉建新.公路工程高填方路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用[J]. 工程技術(shù)研究，2017（5）：49-50.

[3]彭子江.淺析公路工程中高填方路基施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2014（1）：48.

[4]李小勇. 公路工程高填方路基施工技術(shù)的討論[J].四川水泥，2016（2）：249.

[5]陳海.公路工程中高填方路基施工技術(shù)探討[J].黑龍江交通科技，2012（8）：58.

[6]劉廣發(fā).公路工程中高填方路基施工技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（14）：121.