探討高速公路軟基地段高填方路基施工技術

李 劍

（保利長大工程有限公司，廣東廣州511431）

因修筑高速公路的地區不同，其土質條件也會存在差異，在施工期間，常常會遇到軟基地段，若未選用適合的施工技術，則會導致軟基病害，這樣會對高速公路的安全運行構成極大威脅。所以，相關工作人員應加強對高速公路軟基地段高填方路基施工技術的研究，從而為增強我國高速公路的使用性能及安全性能打下基礎。

1 工程實況

某高速公路位于高山地區，路基多為高挖高填方。相應的合同段k47+000～+500段的路基填方，其高度為40m，填方量約為55萬m3，是國內不常見的高填方，而且，此處填方的路基地位置為軟土地段。地基處理以及路基填筑施工控制對于提升路基工程施工質量具有重要影響。因此，如何確保路基的穩定性、強度，相關施工企業對路基施工提出較高要求。

2 高填方路基施工質量病害形成原因

填方的總體高度大于18.0 m（土質）或者大于20.0m（石質）路基，稱為高路堤。高路堤的填方占地寬，數量大，施工工藝十分復雜。所以，相關工作人員在高填方的路基展開施工作業過程中，難以確保路基的填方質量。由于長年受重復載荷作用的影響，當工程施工結束后，伴隨行車載荷與時間的推移，極易引發很多病害，且難以治理。高填方的路基遇到最多的病害現象為局部沉陷、路基整體沉陷、路基滑動、路基縱向開裂、邊坡滑坍等。導致高填方路基的病害原因大體如下：

2.1 路基設計不科學

2.1.1設計計算不合理

在高速公路的路線設計存在高填方路基時，設計人員應根據相關建筑規范，仔細對高填方路基進行特殊設計，還要對沉降、穩定性進行計算。若驗算與計算需要的土工實驗資料、地質條件等無法正確反映施工現場狀況時，會導致設計計算不科學。在施工期間或施工結束時，高填方的路基則可能產生很嚴重的局部或整體下沉現象，進而影響高速公路的有效使用。

2.1.2地基處理不合理

由于公路的路基經過地區其地基顯得比較復雜，甚至有的是軟土地基，若沒有正確地選擇軟基處理方案，則地基加載后無法達到相關的設計標準，因荷載太大，使原有的自然狀態遭到破壞，產生土體剪切破壞，或重新固結，引發較大的沉陷事故。

2.2 施工方法不當

高填方的路基施工工藝往往很復雜，受到諸多因素的影響，任何環節未得以妥善處理，均可能給路基施工埋下安全隱患。

2.2.1 填料質量較差

若路基的填料土質較差，如填料里混入了腐殖土、種植土或泥沼土等，由于這種土壤里含有大量的有機物等，強度低、抗水性能差，那么，路基將會產生沉陷破壞或者塑性變形。特別是膨脹土，遇水會立刻膨脹、軟化、風化收縮、開裂，固體的穩定性能較差，將其用于填料時，伴隨土壤里水分的揮發，收縮開裂問題會更加明顯，給堤基結構構成較大危害。

2.2.2 填筑工藝不合理

在工程施工過程中，對于高填方的路基，填料在分層填筑時，需根據國家相關施工標準規定的厚度予以鋪筑施工。若任意增加鋪筑厚度，就算壓實機根據規定的碾壓遍數進行壓實，其路基的壓實度也無法達標。若填筑到路基指定的標高時，一定會產生累計的沉降變形問題，在填料自身重力與重復載荷作用下發生沉陷。并且，施工過程不可整幅分層填筑，由于路段受到諸多因素影響，需沿縱向分幅填筑，或者半填、半挖路段的處理不合理，引發路基的縱向開裂現象。

2.2.3 壓實方法不合理

未根據相關壓實工藝要求予以碾壓施工，路基工程的壓實強度不夠均勻，壓實度也難以達標，最終導致高填方路段發生嚴重的沉降變形。

3 高速公路高填方路基工程的施工技術

為了更好地解決高填方路基有可能發生的問題，工作人員必須加強工程施工后質量控制與施工技術的優化，尤其是該段路基具有填方量大、高的特點，更易發生上述質量問題，因此，采用行之有效的施工技術措施非常關鍵。

3.1 加深領悟設計意圖，選擇合適的地基處理技術

此段軟土地基處治厚度平均為8 m，設計應用了振動沉管的碎石灌注樁，土工格柵與砂墊層同步處治，陡坡地段設有臺階，臺階的開挖寬度通常設為3 m，且向內傾斜4%。

第一，對于設計意圖，有效控制碎石樁的施工質量。以碎石樁和土形成復合地基的假設為基礎，碎石樁一定要具備充足的單樁承載力，通常應大于或等于600kPa，單根碎石樁密實度即為質量控制的重要指標。施工時，不僅要選擇代表性較強的地點設置試驗樁，而且要結合試驗抽樣，構建動態的管理圖表。由于在整個施工過程中，土體/土質深度含水量不是一成不變的，使試驗樁的代表性受限。所以，試驗檢測在抽樣的時候，仔細地記錄、分析樁的貫入深度、時間、沖水量、水壓、壓入碎石量、電流動變化關系等是非常關鍵的。施工期間，結合動態管理圖表，合理調整施工參數，保證碎石樁的單核承載力與密實度達到相關標準。因此，施工中有效地應用動態管理技術十分必要。

第二，有效理解設計階段砂礫墊層的重要功能。在鋪設砂墊層的時候，應盡可能平整場地，對于砂礫的填料，應選級配較好的級配碎石，確保濾水性能達到相關標準。而且，還要分析砂礫處治的透水性，加大地表強度，以免地基局部發生剪切變形現象。施工期間在對砂墊層鋪設時，再分層填筑厚度大約2 m的填石路基，使透水性能、地表總體強度得以提升，達到強化設計意圖的效果。基底應用填石路基予以強化，讓路基填料的透水性能、總體強度得以增強，更好地加大地基承載力，控制地基發生沉降的概率。

3.2 強化路基填料質量的控制

路基施工過程中，結合同段的挖方區(填方料源）砂巖較多、填石的路基沉降較少的特征，在高填方的路基填筑時，應盡可能應用填石路基。關于填料的粒徑確定，由于施工過程的爆破具有一定的不確定性，所以，應按照填方層厚度以及粒徑的相關要求，當石方爆破以后，在挖方區域需配備一臺破碎機強化破碎，保證填料的質量，然后進行壓實，讓路基在施工過程中密實而自然固結，降低因路基伴隨填方的增加而發生沉降的可能。

3.3 充分認識分層填筑、挖反向臺階

施工過程中，應用整幅的分層水平予以填筑，盡可能不采用分段填筑方式，因路段受到諸多條件影響，需沿縱向/橫向分幅、分段填時，就要嚴格控制高填方的路基填筑質量，禁止無搭接填筑。此路段受到T梁的預制場施工影響，規定在k47+300～k47+500部位，25m開外的部分路基應先填到路床頂。為了確保施工質量，在填筑作業時，應在每層均預留臺階作為搭接處理，同時，還要有效控制搭接長度，一般預留大于5m。當路基填至第二個平臺，發現半填半挖狀況時，可在山坡上，根據相關要求，從填方坡腳向上/向內挖成傾斜的臺階，挖臺階前必須有效清除表層的土，特別對下臥為巖層面的，應將所有表層土直到巖層面都清除。臺階生成在巖層面上，有時必須采用爆破方式挖臺階，從而消除由于巖層而產生的沉降等安全隱患。

3.4 合理組織壓實工藝

在高填方路基正式施工過程中，有效控制填料的含水量，并制定科學的壓實工藝，依據相關規定，配備有關的整平碾壓機具，按照要求操作。此路段由于填料主要為弱風化巖/強風化巖，僅需確保填筑時候的天氣，即可基本確保填料的含水量，排除對壓實的影響。在對此段高填方路基進行設計時，應用土工格柵，用沖擊碾壓、強夯對其產生破壞作用。而高填方路基一定要用重型壓實機，經過系統分析，此處的路基施工主要選用功率較大的羊足碾與常規平板壓路機聯合應用。壓實時，先用羊足碾予以強振壓實，再用推土機二次找平，用平板壓路機壓實。因羊足碾可以把石料有效破皮、破碎，使石屑經過推土機十分平整地填入填料的空隙內，增加填石的密實度，不僅確保路基的平整度、壓實度，而且給土工格柵的鋪筑提供方便，充分地發揮土工格柵的作用，排除路基滑動/邊坡滑坍的安全隱患。

圖1 k47+000～k47+500段高填方路基填土時間與填土高度、沉降速率、沉降量之間的關系曲線

4 結論

該段路基經過了21個月的填筑施工，最終填到了設計標高，分析沉降曲線圖1可知：路基沉降在路基最初填筑階段很慢，當路基填筑達到相應的平臺時，沉降速度伴隨填筑的高度增加而增大，當路基填筑至設計標高后，路基沉降又開始呈現逐漸增加的趨勢，直到路基總體穩定。但是，沉降速率大體沒有較大變化（中間段發生沉降的速度加大主要是因為填土速度過快所致），通過觀察相應沉降關系曲線可知：在設計要求以內，整體的沉降量也不是很大。究其原因，是路基在填筑施工中經處理的地基承載力大體可以承受高填土的壓力，在地基允許的承載力范圍內，出現很少的地基沉降現象，路基發生過類似的彈性變化，就是路基的沉降伴隨填土的高度上升而增加。在填土期間，沉降量均維持了基本線的彈性關系，這也是此段路基未發生過大沉降的關鍵原因。

所以，對路基沉降情況進行跟蹤式的觀測發現，此段路基在整個施工中，工作人員認真分析設計意圖，科學組織施工工序，設計最佳的施工方案。經過對施工技術方案的改進，使此段高填方的路基施工達到了較好效果。隨著路基填筑施工的結束，地基受到填方形成的土壓基本趨于穩定，沉降速率逐漸穩定，確保了此段路基的穩定性及強度。