公路高填方路基設計及施工技術

熊 雄

（育才-布朗交通咨詢監理有限公司，湖南 長沙 410000）

1 高填方路基設計及施工的重要性

路基是公路結構體系中的關鍵部分，也是承載路面的重要基礎結構，其在使用中承受源自路面的行車荷載，必須做好設計工作，并以科學的方法施工成型，充分發揮路基的承載作用，提供安全、舒適的車輛通行環境。

從實際使用的角度看，自重、路面荷載、降雨等多重因素均會對高填方路基的穩定性造成影響，加之路基填料的老化，易顯現出沉降、變形等危害。但公路使用階段的路基沉降處理難度較大，因此必須做好設計工作，形成科學可行的方案，再由高水平的施工單位將具體工作落實到位，從源頭上規避路基質量問題。填土路基流程如圖1所示。

圖1 填土路基流程

2 公路高填方路基設計要點

2.1 高填方路基高度和分級

路段的填高達到5 m以上時，施工難度明顯加大，易出現沉降。對此，可對高填方路基做分級處理，各級高度按5 m控制，總級數盡可能不超過三級，即總高度最多15 m。若因某些特殊原因而導致填方高度達到15 m以上，則考慮橋梁施工方案，從施工可行性、運行可靠性等方面對比分析，在路基和橋梁兩種方案中做出合理的選擇。

2.2 路基邊坡設計對高填方路段的影響

（1）立足于現場地質條件以及相關規范，確定合適的邊坡坡度。

（2）高填方路段施工中可采取分級放坡的方法，各級坡度的控制要求有所不同，一級最陡坡度控制在1∶1.5；二、三級適當變緩，通常以1∶1.75或1∶2為宜。同時，在相鄰兩級邊坡間設2 m寬的平臺，在平臺修筑排水溝，利用此方法減緩坡度，并減小水的沖刷作用。

（3）加強對高填方路基邊坡的防護，較為適宜的方法是植物防護方法，兼具防護、美觀多重作用。此外也可采用工程防護結合植物防護的方法。

（4）在最后一級邊坡坡腳處施工時，宜設置合適尺寸的護腳擋墻。

2.3 高填方路基施工中的填料選擇

（1）以級配良好的粗粒土為宜，例如礫類土、砂類土，其最大粒徑需在15 cm以內。

（2）不宜直接采用淤泥、強/中/弱膨脹土及易溶鹽超出標準的土等。

（3）不宜采用腐殖土、雜填土等。

（4）細粒土的液限＞50%、塑性指數＞26時，不宜作為高填方路基填筑的施工材料。

2.4 高填方路基和邊坡的計算復核

應用整體極限平衡方法，對高填方及防護做詳細地計算與分析。邊坡破裂面的形狀各異，對應的分析模式也存在差別。邊坡失穩的破裂面形狀在不同土質中存在差異，細粒土及黏性土的破裂面普遍呈圓弧形；粗粒土及砂性土破裂面以直線形為主。滑坡的滑動面形狀主要有兩種，即圓弧狀以及不規則的折線。以邊坡計算結果為依據，進一步計算高填方沉降量，應當確保各等級公路的沉降量在許可范圍內均得到有效控制，其中主干路和快速路的路基容許工后變形量為30 cm、次干路和支路則為50 cm。

2.5 路基排水設施的設計

公路施工現場存在地表水或地下水時，將有不同程度的水侵蝕作用，破壞路基的穩定性，隨水侵蝕的逐步發生，路基失穩程度加劇，局部沉降現象明顯，且此問題在高填方路基中體現得更為明顯[1]。對此應做好勘察，快速準確地認清現場水文條件，再設計合適的排水系統，以便高效排除地表水以及地下水。高填方路基施工中，可以在坡腳以及分級平臺位置修筑排水溝，此外也可采用截水溝、急流槽等相關設置。

路基排水系統如圖2所示。

圖2 路基排水系統

2.6 特殊地段高填方路基地處理

以現場的實際施工條件為立足點，經技術分析后，制定可行的設計方案。

（1）若自然地面的土質條件較好，包含承載力、含水量在內的關鍵質量指標均滿足要求，則采取先清表、后填筑的施工方法，清表深度以60 cm左右為宜。

（2）施工現場有雜填土層時，將該部分清理干凈，直至到達原土層為止（通常清理深度約2 m），在此基礎上組織路基填筑作業。

（3）雜填土層的厚度達到5 m以上時，考慮樁基處理方案的可行性，經過對清表填筑與樁基處理兩種方案的對比分析后，確定合適的方案。

（4）施工現場的地下水位較高時，將影響清表施工效果，此時可采取路基淺層片塊石換填措施，此后再填筑施工。

（5）對于軟土、膨脹土，則分情況考慮，淺層可以采取換填片塊石的處理方法；深層的處理難度較大，可以先利用樁基礎予以處理，再進一步組織路基的填筑作業。

2.7 土工格柵的應用

在高填方路基施工中，應當在其地層、分級層周邊分別鋪設土工格柵，通過此方式，使各層路基的沉降達到相對均勻的狀態。此外，每隔1 m設置一層土工格柵，可進一步增強沉降控制效果。選取土工格柵時，可根據高填方路基的施工規格、現場條件等因素而定，例如50 kN×50 kN鋼塑土工格柵是應用較為廣泛的材料，其穩定性和耐久性較為良好。

3 土方路基的填筑施工技術

高填方路基的填筑施工可采取分層的方法，各層厚度不宜超過30 cm，逐層有序填筑、壓實。為確保路基經刷坡處理后其邊緣部分依然具有穩定性，填筑施工時要求填料的寬度適當超過設計寬度，再采取合適的壓實措施，以提高路堤邊緣部位的密實度，最后在上方填筑土方。攤鋪時，將材料均勻攤鋪在路堤處，在此基礎上利用平地機整平，可以取得較好的攤鋪效果[2]。

現階段高填方路基施工中，通常采用的是大噸位的壓路機。不同等級公路的壓實要求存在差異，對于高速公路和一級公路，施工中重點考慮路面以下80～150 cm部分的上路堤，該處的壓實度≥95%。其他等級公路的路基壓實度均滿足相關規范要求。路基壓實中加強檢測，將實測結果與設計要求對比分析，及時對施工方法做出調整，確保壓實度滿足要求。每層填料應具有一致性，不可出現同一層路基多種填料混合使用的情況，否則將出現因填料的性質差異而形成薄弱面，隨之影響路基的穩定性。

3.1 軟土地基的加固處理

軟土地基的承載能力不足，可以采用土工布和砂墊層聯合作業的方法，設置排水砂墊層時，厚度以30 cm左右較為合適，必要時可在路堤下面與地表間鋪設土工織物（宜采取多層設置的方法，具體層數根據實際情況而定）。通過土工布和砂墊層的設置，可發揮出此類材料抗拉強度的優勢，用于克服地基的滑動變形，維持地基的穩定性，同時輔以超載預壓措施，加快地基的固結。

3.2 路堤基底的處理

基底清理的主要目的是給后續施工創設良好的條件，將施工范圍內的樹根和草皮清理干凈。做好基底處理工作后，可減小雜物對填料密實度的影響，使成型的地基具有足夠的穩定性[3]。

3.3 填料的質量控制

CBR值可用于表征路基土的強度，需要作為重點控制指標。高速公路和一級公路工程中，路面底以下0～30 cm范圍內所用填料的CBR值應達到8以上，下路床及下方填土的CBR值也要滿足要求。通常，液限指數超過塑限指數的材料、含水量偏高的材料、有機質含量偏高的材料、夾雜樹根的材料、泥炭以及淤泥等不宜直接用于路基填筑施工。

3.4 試驗段施工

試驗是掌握現場施工條件、驗證施工工藝可行性的重要方法。在施工范圍內選取具有代表性的路段開展試驗，試驗用土源自主線挖方段，按照規范組織試驗，根據試驗路段的施工質量對施工工藝的可行性做出判斷。經過優化，得到最具可行性的施工工藝以及相應的參數，形成一套完善的施工方案。此外，試驗期間安排專員記錄各項數據，保證數據的全面性與可靠性。

4 結語

綜上所述，公路工程項目中常遇到高填方路段，其施工難度較大，潛在諸多干擾因素，同時又是公路結構組成中不可或缺的部分，因此必須在前期做好設計工作，確定合適的施工方案，再由專員施工。設計應具有全面性，充分考慮高填方路基施工有關的要素；施工應具有可行性，采取的方法需與實際環境相適應。在專業人員的共同努力下，打造高品質的公路高填方路基工程。