高速公路路基的填筑施工技術(shù)

李晶晶

(山西晉達(dá)交通建設(shè)工程監(jiān)理有限公司,山西 太原 030006)

1 工程概況

某高速公路是G56高速公路的組成部分之一,其起點(diǎn)樁號(hào)為K84+000 m,終點(diǎn)樁號(hào)為K178+547.620 m,全長(zhǎng)94.548 km,設(shè)計(jì)速度為100 km/h,規(guī)劃設(shè)計(jì)四車道和六車道高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。路基施工標(biāo)段為K84+000 m～K115+700 m,主線總長(zhǎng)度31.70 km,選擇應(yīng)用整體式路基,路基主要填筑材料為土方,個(gè)別位置利用開挖土方和石方進(jìn)行填筑。項(xiàng)目主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 項(xiàng)目主要技術(shù)指標(biāo)

2 高速公路路基填筑施工方案

2.1 施工設(shè)計(jì)依據(jù)

路基填筑施工遵循如下技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn):《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D30—2004、《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》JTG F80/1—2004、《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTG F10—2006、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTG B01—2003以及《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》JTJ 076—95等。

2.2 施工前準(zhǔn)備工作

(1)測(cè)量定位

施工前對(duì)橫斷面信息進(jìn)行測(cè)量、核對(duì),及時(shí)糾正差異數(shù)據(jù),同時(shí)在路基坡腳、取土坑、棄土場(chǎng)、護(hù)坡道等位置利用標(biāo)識(shí)樁作為位置標(biāo)記。

(2)地質(zhì)勘查及土樣試驗(yàn)

施工前對(duì)路基施工范圍內(nèi)地質(zhì)情況、水文情況、地下管線及障礙物分布情況進(jìn)行勘測(cè),降低不良地質(zhì)情況對(duì)施工帶來(lái)的影響。對(duì)路基填筑材料(土方、石方、挖方土體)的土樣進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

(3)防排水準(zhǔn)備

施工前通過(guò)挖設(shè)排水溝、完善防水措施,使其處于較好的防排水狀態(tài),在路基兩側(cè)臨時(shí)挖設(shè)排水溝,降低潛在水位[1]。同時(shí)將所設(shè)置的排水溝與所在位置排水設(shè)施相連接,避免排水對(duì)附近農(nóng)田或路基產(chǎn)生沖刷,為路基施工創(chuàng)造良好條件。

(4)現(xiàn)場(chǎng)清理

路基施工前,對(duì)施工范圍內(nèi)腐殖土層、樹根等雜物清理干凈,將沿線內(nèi)30 cm內(nèi)表土均計(jì)入土層清理范圍。將現(xiàn)場(chǎng)清理出的表土用于填筑棄土場(chǎng)或鋪設(shè)坡面及坡腳。現(xiàn)場(chǎng)清理完畢后,使用壓路機(jī)進(jìn)行全面碾壓,確保密實(shí)度符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 選取試驗(yàn)路段及試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

準(zhǔn)備工作完成后,選擇試驗(yàn)路段,對(duì)如表2所示的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行確定。

表2 施工主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

2.4 路基填筑施工工藝流程

路基填筑工作根據(jù)公路橋梁間隔進(jìn)行區(qū)段的劃分,施工中采取填挖結(jié)合、分段施工、平行作業(yè)的方式。遵循挖運(yùn)、平整攤鋪、碾壓、檢測(cè)的施工流程[2]。所使用的施工機(jī)械見(jiàn)表3。

表3 施工機(jī)械設(shè)備

2.5 填土路基施工技術(shù)

(1)基底處理

首先,對(duì)于坡度在1∶5以內(nèi)的地面,對(duì)表層土清理之后,對(duì)地面開展碾壓工序。對(duì)于坡度在1∶5～1∶2.5以內(nèi)的地面,在清表后應(yīng)挖設(shè)寬度在2.0 m以內(nèi)的臺(tái)階,同時(shí)向內(nèi)設(shè)置3%的坡度。對(duì)于基巖層覆蓋層較薄位置,先清理覆蓋層再挖設(shè)臺(tái)階,若覆蓋層較為穩(wěn)定,則直接開挖臺(tái)階。對(duì)于坡度大于1∶2.5的地面則視為陡坡路基,為強(qiáng)化路基穩(wěn)定性,在挖設(shè)臺(tái)階的基礎(chǔ)上還鋪設(shè)土工格柵,同時(shí)視情況設(shè)施支擋結(jié)構(gòu)。

其次,在施工時(shí),針對(duì)路基基底位置地下水會(huì)影響路基穩(wěn)定性時(shí),施工除設(shè)置排水?dāng)r截裝置外,還在路基頂部填筑透水性較好的材料(砂礫、塊石、碎石等)。同時(shí),對(duì)換填碎石土提出如下要求:土石混合料粒徑在2 cm以上且顆粒重量在總重量的50%[3]。將開挖分風(fēng)化料作為碎石料時(shí),保證風(fēng)化料的強(qiáng)度在15 MPa以上。

(2)路基填筑試驗(yàn)

通過(guò)試驗(yàn)段路基填筑對(duì)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)加以確定,明確不同路段所使用的填料大小及填料強(qiáng)度,能夠?yàn)橥活愋吐坊盍系穆坊钪┕ぬ峁﹨⒖肌１?為本次施工路基填料粒徑及強(qiáng)度參數(shù)。

表4 路基填料粒徑及強(qiáng)度參數(shù)

(3)分層填筑路基

“三線四度”為本次分層填筑施工遵循的原則,在施工中在中線和兩側(cè)邊線每隔20 m位置插放醒目的小紅旗,確保能夠清晰界定施工控制點(diǎn)。同時(shí)嚴(yán)格控制“四度”即填筑厚度、密實(shí)度、拱度和平整度。通過(guò)對(duì)填筑厚度進(jìn)行控制能夠?yàn)槊繉犹钪軐?shí)度加以保障,控制密實(shí)度后能夠保障路基沉降在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范內(nèi),合理設(shè)置拱度能夠保證雨水及時(shí)排出,控制路基平整度,可有效提高碾壓效果,避免存在積水路基段。

工程填土路基填料為取土場(chǎng)的土方和開挖路塹時(shí)的土石方,在填筑前分別對(duì)其開展碾壓試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)明確松鋪厚度、含水量控制及攤鋪碾壓施工參數(shù)等。

施工中將路床和上路堤的松鋪厚度控制在30 cm以下,將下路堤的松鋪厚度控制在50 cm以下,對(duì)每層頂面進(jìn)行整平處理后設(shè)置路拱,根據(jù)填料種類不同進(jìn)行分層填筑。在路基頂部和底部填筑透水性好的填料,在下層路堤填筑透水性較小的填料。為提升路基排水效果,分別在行車道和硬路肩頂面、土路肩頂面設(shè)置2%和3%的排水橫坡。同時(shí)為保證填筑時(shí)邊坡穩(wěn)定性,將兩側(cè)填筑寬度超出設(shè)計(jì)值30 cm,待填筑工序完成后將多出部分清理掉。施工在外在因素影響下,需中途暫停施工,此時(shí)對(duì)路基表面設(shè)置排水坡度,避免路基表面積水,并碾壓提升密實(shí)度,同時(shí)將邊坡拍實(shí)。待路基表面含水量達(dá)到碾壓標(biāo)準(zhǔn)時(shí)再繼續(xù)填筑施工。

(4)攤鋪碾壓

為提升碾壓施工效率及碾壓密實(shí)度,在土方填筑階段預(yù)先將填料大致攤平。待一個(gè)區(qū)段填料工作完成后,先使用推土機(jī)進(jìn)行大致平整,在通過(guò)平地機(jī)配合人工的方式進(jìn)行精細(xì)化平整,在攤鋪面設(shè)置3%橫坡,分層碾壓、平整,保證平整度。施工碾壓工序使用重型振動(dòng)壓路機(jī),首次壓實(shí)以靜壓的方式進(jìn)行,遵循先慢后快、先弱振后強(qiáng)振的原則,由兩側(cè)向中間始終以2～4 km/h速度進(jìn)行碾壓,設(shè)置30 cm碾壓重疊寬度[4]。為保證壓實(shí)質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)全方位無(wú)死角壓實(shí),對(duì)于橫向接頭重疊位置和相鄰兩端縱向接頭位置設(shè)置2.0 m重疊。為保證壓實(shí)質(zhì)量,還需將土壤的含水量控制在最佳含水量范圍內(nèi),施工時(shí)通過(guò)利用灑水車灑水或風(fēng)干晾曬填料,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)含水量。

(5)路基超高及加寬處理

由于案例工程平曲線半徑較曲線加寬最小半徑更大,因此曲線路面不設(shè)置路基加寬。高速公路設(shè)計(jì)速度為100 km/h,根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求在平曲線半徑低于4 000 m路段需設(shè)置超高。本次施工為整體式路基,在中央分隔帶邊緣設(shè)置斷面超高旋轉(zhuǎn)軸,使中央分隔帶保持水平,在緩和曲線內(nèi)完成線性漸變的超高過(guò)渡。同時(shí),為強(qiáng)化路面排水效果,避免積水,設(shè)置硬路肩和行車道一同超高并保證橫坡相同,將超高縱向漸變率控制在1/330以上。對(duì)超高外側(cè)土路肩橫坡設(shè)置向外3%坡度,在行車道橫坡在3%時(shí),設(shè)置內(nèi)側(cè)土路肩3%坡度,若超高橫坡在3%以上則設(shè)置橫坡和超高橫坡相同。

(6)填土路基質(zhì)量檢驗(yàn)

施工中為保證填土路基質(zhì)量,基底及每層路基施工完成后對(duì)壓實(shí)度、彎沉值(0.01 mm)、寬度、平整度等指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),待檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行上層施工。其中壓實(shí)度由下列公式進(jìn)行計(jì)算

(1)

式中:k為壓實(shí)度,%;ρd為現(xiàn)場(chǎng)填料壓實(shí)后的干密度,g/cm3;ρdmax為現(xiàn)場(chǎng)填筑相同的填料在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的最大干密度,g/cm3。

其中k越接近100%表示壓實(shí)度越高。施工土方路基填筑質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目以及標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。

表5 土方路基填筑質(zhì)量檢驗(yàn)參數(shù)

2.6 填石路基施工技術(shù)

填石路基施工前,依據(jù)填料來(lái)源使用18 t以上的振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)其進(jìn)行試壓試驗(yàn),以此為基礎(chǔ)確定石方填筑厚度、最大粒徑、攤鋪碾壓參數(shù)等。在施工中保證填筑材料強(qiáng)度在15 MPa以上,材料粒徑控制在10 cm以內(nèi),每層松鋪厚度在30 cm以內(nèi)。對(duì)于填石縫隙使用砂礫、碎石或石碴進(jìn)行填滿,不可使用風(fēng)化軟巖石,填滿后利用重型壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。填石路基施工時(shí),每填筑一層則使用重型壓路機(jī)根據(jù)試驗(yàn)段碾壓參數(shù)進(jìn)行壓實(shí)。根據(jù)壓實(shí)沉降差法對(duì)填石路基施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),具體檢驗(yàn)流程如表6。

表6 填石路基質(zhì)量檢驗(yàn)

在施工中,每填筑碾壓一層,隨即開展質(zhì)量檢驗(yàn),待下層檢驗(yàn)合格后方能進(jìn)行下層的填筑工作。

2.7 高填路基施工技術(shù)

高填路基為路基填筑土坡高在20 m以上的路堤。為保證路基穩(wěn)定性,最大程度避免出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象,在施工中于路基1/2以下位置以1 m為間距鋪設(shè)三層土工格柵,并在上路床和下路床分別鋪設(shè)一層土工格柵。另外,在施工中為避免高填路基出現(xiàn)差異沉降,使用液壓式壓路機(jī)對(duì)原地基和下路基位置進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)碾壓。

2.8 路基邊坡及邊坡防護(hù)

(1)路基邊坡

根據(jù)路基填筑材料種類、邊坡高度及水文地質(zhì)情況的數(shù)據(jù)資料確定填方路基邊坡。根據(jù)路基填土高度對(duì)路基邊坡坡率進(jìn)行劃分:高度在0～10 m時(shí),路基邊坡坡率為1∶1.5,在10 m位置設(shè)置2 m平臺(tái),次級(jí)邊坡頻率為1∶1.75。項(xiàng)目由于經(jīng)過(guò)農(nóng)田、土地,為避免大量占用土地,選擇在邊坡設(shè)置路堤擋土墻。

(2)邊坡防護(hù)

施工使用生態(tài)防護(hù)技術(shù)對(duì)邊坡坡面加強(qiáng)防護(hù),綜合分析邊坡坡率、高度等參數(shù)并結(jié)合排水措施、降雨量以及不同植物的防護(hù)能力合理確定生態(tài)防護(hù)措施。對(duì)于邊坡高度在4 m以下的路堤選擇三維網(wǎng)植草和灌木混播的方式進(jìn)行防護(hù);對(duì)于邊坡高度在4 m以上的路堤,通過(guò)現(xiàn)澆設(shè)置拱形骨架防護(hù),并在骨架內(nèi)混播植草和灌木。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,在高速公路建設(shè)工程中,路基發(fā)揮著關(guān)鍵性作用,路基填筑施工作為公路路基施工重要環(huán)節(jié),填筑質(zhì)量直接影響路基穩(wěn)定性,進(jìn)而關(guān)系著公路工程通車后的安全性。結(jié)合某高速公路具體工程實(shí)例,詳細(xì)論述該工程建設(shè)中路基填筑施工技術(shù)要點(diǎn)及質(zhì)量控制對(duì)策,經(jīng)路基施工質(zhì)量檢驗(yàn),符合設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求,同時(shí)在路基邊坡防護(hù)中應(yīng)用生態(tài)防護(hù)技術(shù),與當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展理念相契合,對(duì)于提升施工經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益具有積極影響。