公路高填方路基設計要點

江端輝

摘 要：每個公路工程都有其特殊的地質地形條件、施工要求，比如高填方路基條件，其施工難度較大，特別要注意路基設計。基于此，結合工程案例重點分析了公路工程中高填方路基的設計要點，對同類型項目具有指導與借鑒價值。

關鍵詞：公路工程；高填方路基；設計要點

中圖分類號：X734 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）02-0010-03

0 引言

公路工程的結構體系龐大，路基做為其中的一個部分，是承載路面的基礎結構，承受著來自路面的行車荷載。在各種規模與類型的公路中都要重視路基設計，以提高路基成型效果，增強路基的承載力。路基受到自重、路面荷載、降雨等因素的影響，穩定性會逐步下降。特別是對高填方路基而言，填料老化后，路基的沉降、變形難以避免，如未及時采取有效的控制措施，路基將出現失穩現象，易引起公路工程的坍塌等事故，造成人員傷亡與經濟損失。因此，高填方路基設計是十分重要。

1 項目概況

高填方路基的設計施工難度大，為達到路基穩定性、安全性等要求，設計人員需根據路基條件優選填料，并做好排水等處理。

大埔縣X007線五家輋至高陂段路面改造工程，項目位于梅州市大埔縣高陂鎮境內。路線起點位于高陂鎮五家輋村，起點樁號：K11+400，途經平原、三崗，赤山村，終點于高陂鎮烏槎村，與大潮高速赤山出口相接，終點樁號：K25+700，全長14.3 km。項目處于山嶺重丘區，其中多處為路基高填方地段。施工企業需做好高填方路基設計與施工，保障路基條件符合標準。

2 高填方路基常見病害

2.1 路基下沉

高填方路基的路基高度相對較大，為保障路基達到承載力要求，在施工中必須要保障路基的壓實度。否則，后續在行車荷載等作用下可能會出現局部下沉現象，引起路基裂縫。而此裂縫延伸到面層結構后，一旦遭遇強降雨天氣，降水將沿著裂縫進入路基結構中，將會損壞路基并引起更嚴重的問題[1]。

2.2 路堤失穩

各類高填方路基中，邊坡失穩是較為常見的問題，主要由雨水沖刷、地震作用力導致。路堤失穩路基土的抗剪強度持續下降，最終誘發路堤失穩、沉降等問題。

2.3 路基邊坡滑動

高填方路基的高度較大，施工建設中應確保土體有較高的穩定性。斜坡與斜角等特殊位置上發生滑移的幾率較高，一旦產生傾斜角，填方土壤將沿著傾斜角發生結構性滑移，造成更為嚴重的質量或者安全問題。

2.4 排水溝設置不完善

高填方路基施工中，為達到路基施工標準，施工人員需根據實際要求來設置排水溝，并配置相應的排水設施，以保障路基排水的順暢性。部分高填方路基施工中，因未做好路基排水處理，出現如排水設施布設過少、未規范設置排水溝等問題，導致后續路基排水過慢。積水問題導致路基承載力達不到要求，增大了公路的結構風險。

3 公路高填方路基設計事項

3.1 前期準備

3.1.1 填料選擇

高填方路基施工中，對填料質量有著嚴格的要求。如在工程建設中路基區段內的土石方量較大，施工中可選用符合規范、級配較好的輕質巖塊作為填料，填料的最大粒徑應在層厚的2/3以內。

填石路堤施工作業中應堅持分層性原則，不僅要分層填筑也需分層壓實，每一層的松鋪厚度不超0.5 m，以保障路基壓實度，避免壓實度不達標石料之間有空隙而引起路基下沉。路床頂面以下0.5 m位置的填料，一般選擇粒徑不超10 cm、級配良好的填料[2]。

現場的逐層填筑作業中，為高效開展施工作業，有關人員需綜合現場情況設計好石料的運輸路線，并選派專人負責指揮與統籌工作。填筑時，按水平分層填筑，先低后高，從兩側向中央卸料的方式開展工作，由大型推土機推平。對現場局部不平整的地方，則需配合人工用細石填，石屑找平。如石料級配較差、粒徑較大、填層厚度大、石塊間空隙較大，需在每一層表面的空隙中嵌塞石渣和石屑，將空隙填充完全。如用人工方式鋪填粒徑超過25 cm的石料，需率先鋪填大塊石料（大面朝下小面朝上，擺放要平穩），隨后用小石塊找平，用石屑塞填石料之間的縫隙，最后完成壓實處理。

3.1.2 挖臺階

路基填筑作業中，挖臺階為關鍵步驟，一旦地面自然橫坡或縱坡陡于1：5，需將原地面開挖成臺階。開挖時的臺階寬度要超過2 m，為后續的攤鋪、壓實作業提供便捷。開挖的臺階高30 cm，臺階頂需做成2%～4%的傾斜坡[3]。如公路工程高填方路基施工作業中面臨的是砂性土條件，一般不采用條開挖臺階的處理方式，而需翻松原地面以下0.2～0.3 m的表土。如為覆蓋層較小的傾斜巖石基底條件，一旦橫坡在1：5～1：2.5，施工人員需挖除此處的覆蓋層，將基巖開挖成臺階。

3.1.3 原地面處理

當原地面按照相關規定完成清表處理以后，施工人員需立即恢復路基中樁、施工邊樁，并用石灰沿樁劃線標明，用此作為后續施工建設的依據。現場配備特定型號的推土機，將此機械沿著灰線間就地整平，構建單坡或者兩邊坡路拱保障排水的通暢性，避免現場有積水現象。當以上工作按照標準完成后，利用20 t光輪壓路機碾壓3～4遍，如在碾壓中存在局部“彈簧”現象，人工翻挖，并適當添加石灰拌合均勻，重新進入碾壓環節以保障壓實度達到標準。

3.2 高填方路基高度和分級

高填方路基的施工作業中，路基高度與分級是必須關注的內容。路段的填高超過5 m時，對施工的技術要求較高，操作不當可能會引起沉降現象。為避免出現這一方面的問題，施工人員可對該高填方路基實施分級處理，每一級的高度為5 m，總級數最多3級。如在一些特殊的施工條件下填方高度超15 m，施工人員則需考慮是否建橋，從技術性、經濟性等角度分析選擇最佳的施工方案。

3.3 路基邊坡設計

針對高填方路基中可能出現的邊坡失穩問題，相關人員需根據現場情況與施工要求來設計路基邊坡，主要需注意以下4個方面：①根據現場的地質條件，按施工技術規范設計，保障邊坡坡度的合理性。②高填方路段內采用分級放坡的方式，每一級的坡度各有不同，一級最陡坡度為1：1.5，二級和三級坡度應適當減緩，一般為1：1.75或1：2，相鄰兩級邊坡之間應設置寬2 m的平臺，并在此平臺中修筑排水溝，用排水溝來減緩邊坡，控制水流對邊坡的沖刷作用。③采取邊坡防護處理措施，根據邊坡特點選擇恰當的防護方式。如可選擇植物防護，這種防護方式下的效果好，美觀且實用。④應重點處理最后一級邊坡坡腳部位，設置護腳擋墻，并嚴格控制尺寸。

3.4 高填方路基和邊坡的計算復核

公路高填方路基的設計中，設計人員也需綜合多種因素來計算和復核高填方路基、邊坡。為提高計算結果的準確性，可采用整體極限平衡法，計算和分析每個參數。邊坡破裂面各有其形狀特征，在分析與計算中選擇的模式也有一定差別。邊坡失穩的破裂面形狀在不同土質中的表現不同，如細粒土、黏性土的破裂面為圓弧形，粗粒土、砂性土的破裂面為直線形，滑坡的滑動面形狀有圓弧狀、不規則折線兩種。分析和計算邊坡情況時需考慮這些因素，當得到邊坡的計算結果后，有關人員需在此基礎上計算高填方的沉降值，確保其沉降量符合相關標準。

3.5 路基排水設施的設計

高填方路基中一旦有排水不暢的現象，必將影響路基的穩定性。因此，在高填方路基設計中，需關注排水設計，特別是現場有地表水或者地下水的情況下。因為存在水的侵蝕作用，路基穩定性很難達到要求。為減小水的侵蝕破壞，設計人員需根據現場情況來設計路基排水體系，以通過排水來抑制路基失穩、沉降。為提高排水設計的合理性，前期應安排專人進入現場展開一系列調查，確定現場的水文條件，以此為參考設計排水系統，以高效、快速排出地表水、地下水。高填方路基的排水設計中，需在坡腳、分級平臺位置布設排水溝或者截水溝、急流槽。

3.6 特殊地段高填方路基地處理

每個公路工程的高填方路基段都有各自的地質地形特征，在路基設計中需考慮這種特殊性。對于特殊地段的路基設計，應具體情況具體分析，如自然地面的土質條件相對理想，承載力、含水量等關鍵指標都符合施工標準，現場處理中應先清表后填筑，將清表深度保持在0.6 m左右。部分公路工程的高填方路基地段含有雜填土層，對此施工中需將這一部分土層清理干凈，直到達到原土層再停止清理。一般清理深度為2 m，當清理結束后進入填筑環節。如雜填土層的厚度超過了5 m，施工人員可考慮采用樁基形式，對比分析清表填筑、樁基處理兩種方案的經濟性、技術性，從多個角度選出最佳的施工方案。

3.7 土工格柵

高填方路基施工作業中經常應用土工格柵來提高路基穩定性。一般是在地層、分級層周邊鋪設土工格柵。采用這一處理方式可保障各層路基沉降的科學性，將沉降量控制在正常標準內。每間隔1 m就需設置一層土工格柵，以通過這一方式來強化沉降控制效果。為發揮土工格柵的作用，有關人員需注意選擇土工格柵，具體可參考高填方路基情況來確定。很多高填方路基均采用的是50 kN×50 kN鋼塑土工格柵，這類型材料的穩定性、耐久性相對理想，基本可達到施工要求。

4 公路高填方路基施工技術要點

4.1 準備工作

高填方路基施工的技術要求較高，為提高施工質量，前期的準備工作十分重要，施工人員主要需做好以下準備：①正式進入施工作業之前做好技術交底，使每個施工人員都掌握相應的施工要求、技術規范，從思想上重視高填方路基施工，并明確每個施工細節。②以施工要求為參考，在企業內組建一支高素質的施工團隊，根據施工現場的情況和要求合理安排材料、設備進場，并在此過程中分配專業的管理人員負責材料的質量驗收、機械的性能測定，避免不符合要求的材料和設備入場。③嚴格按照設計圖紙的規定，由專人完成路基兩側邊線、道路中心線的測放，規范設置控制樁，間距保持在50 m左右，以作為后續施工的參考。④填料質量對高填方路基穩定性、承載力的影響較大，現場施工作業中應在正式施工之前完成填料的抽樣檢測，判定填料質量是否與施工要求相一致。⑤如現場有軟基條件，施工人員需采用清淤換填處理方式。

4.2 攤鋪作業

施工人員在高填方路基施工現場，應結合填料供應地、施工現場的距離、位置等，提前規劃一條運輸距離短的路線，并配備特定型號的自卸車，為材料運輸提供便捷。自卸車裝料以后，應始終沿著規劃路線運輸，避免因為材料供應不及時而無法保障填筑連續性的情況。填筑施工中應遵循水平分層原則與要求，按照先低后高、先兩側后中間的順序來卸料，參考工程項目中路基邊緣的穩定性規范，每側鋪設寬度需超過設計寬度0.5 m，并做好超出部分的壓實工作，提高壓實度。攤鋪處理中先利用推土機粗平，再使用平地機精平。

4.3 含水率的控制

高填方路基的填筑施工中，將含水率控制在合理的范圍內是重要的施工要求，施工人員要在現場開展擊實試驗，通過處理和分析試驗結果來得到最佳含水率，以此為基準控制含水率指標，減小偏差。如在現場作業中的含水率較大，可通過晾曬方式來降低含水率。如含水率較低，需適當灑水。

4.4 碾壓作業

碾壓作業環節除了要保障所選擇的碾壓設備符合要求外，還需嚴格遵循碾壓操作規范，公路工程的高填方路基作業中，碾壓可配備振動壓路機。碾壓操作時從兩側靠路肩部位開始，逐步向中間推進。壓路機的運行中應保持速度的均勻性，一般速度需保持在2 km/h，避免速度過大或者過小。碾壓操作中也需從底部向高處推進，對于中線段則需按照先兩側、后中間的順序實施，前后相鄰區域需有100～150 cm的重疊，以確保銜接部位的碾壓施工達到相關標準。針對路基邊緣部位的碾壓作業，施工人員需根據要求適當調整壓路機的姿態，使其與線路橫斷面呈45°，正常完成碾壓處理，保障碾壓的完整性，避免漏壓。

4.5 排水固結措施

在現場實施排水固結處理可大大降低地基的含水量，使短時間內地基能固結。路基施工作業中，排水砂墊為排水系統中的關鍵構成部分，其寬度一般超過路基邊緣寬度1 m以上，與豎向排水設施相配合，排水效果相對理想。現場的排水固結處理中，施工人員要在地基上鋪設0.3 m以上的排水砂墊，將其與豎向排水結構相連接，在排水的同時實施壓密處理，保持地基穩定性。

5 結語

高填方路基是許多公路工程建設中的突出問題，為達到最佳的施工效果，工程企業需結合高填方路基施工段的具體情況，參考行業內的相關技術標準，采用先進的設計理念與方法，提高高填方路基的設計質量。

參考文獻

[1] 劉洪波.公路軟基地段高填方路基施工技術[J].低碳世界， 2020，10（5）：138-139.

[2] 張曉.某高速公路路基塌陷綜合治理技術研究[J].黑龍江交通科技，2020，321（11）：65-66.

[3] 苑藝.公路高填方路基設計及施工關鍵技術[J].工程技術研究，2021，6（16）：207-208.