論路基防護與排水施工技術在高速公路工程中的應用

收稿日期：2024-01-19

作者簡介：賈曉霞（1980—），女，本科，工程師，研究方向：道路與橋梁。

摘要 路基是公路結構的重要組成部分。為充分發揮路基防護與排水施工技術優勢，保證高速公路路基結構的穩定性，文章以山西省某高速公路為實例，從路基拱形骨架邊坡防護、邊坡植草防護等方面論述路基防護施工的技術要點，從排水溝槽、中央分隔帶、地下排水施工等方面論述路基排水施工的技術要點，明確施工關鍵要素以及注意事項，以期能夠為相關從業人員提供參考借鑒，保障公路交通穩定發展。

關鍵詞 高速公路工程；路基防護；路基排水；施工技術

中圖分類號 U418.5文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）09-0074-03

0 引言

高速公路是連接城市和交通樞紐的重要干線，對于保障人民出行、促進經濟發展具有不可替代的作用。路基防護和排水施工是高速公路工程的關鍵一環，直接影響著公路的使用壽命和安全性。路基防護技術主要是為了保護路基免受外部影響，排水施工技術則旨在有效排除降雨所產生的積水，防止公路因積水而出現滑動或發生其他危險事故。基于此，結合實例深入研究和分析路基防護與排水施工技術的應用，對于高速公路工程更好地適應復雜多變的自然環境和交通需求，為人民出行提供更加安全、便捷的通道等具有重要意義。

1 工程概況

山西省某高速公路全線總里程為118.64 km，采取雙向八車道設計，設計行駛速度120 km/h，為整體式路基，寬度為42 m。通過對工程沿線地質情況勘查發現，地質層巖性包括砂土夾砂層、粉質黏土層、粉土層等，在底部位置夾雜24～37 cm厚度的黑色淤泥。公路的互通區位置橫跨一條河流，在勘查時河流寬度11.5 m，深度3.5 ～5.5 m，含水層的土質以砂土和粉土為主，地下水水位標高的變化范圍為21.45～23.64 m。通過匯總近年來該河流的水位情況，發現其變化幅度在±0.5 m范圍內。同時，觀察公路沿線施工環境，該區位分布多處農田和灌溉河流，水的存在將對路基結構穩定性帶來一定影響。因此，為保證高速公路路基結構具有良好的穩定性，應對路基防護和排水施工高度重視。

2 高速公路路基防護施工技術要點

2.1 路基拱形骨架邊坡防護施工

2.1.1 防護結構及作用

路基拱形骨架邊坡防護是一種利用預制的拱形鋼筋混凝土骨架與坡面土體結合的防護方法，其技術優勢主要有以下兩點：

（1）骨架與土體結合緊密，能夠有效提高邊坡的整體抗滑能力和穩定性。

（2）預制骨架具有較高的承載能力和剛度，能夠有效分擔坡面土體的荷載。

該工程路基拱形骨架防護結構的組成、參數以及作用如表1所示[1]。

表1 路基拱形骨架防護結構及作用

序號 結構組成 參數及作用

1 主骨架 為“U”結構，寬度0.6 m，以3 m×3 m為布置結構；與路基邊坡土體形成拱形，增加穩定性

2 次骨架 為“L”結構，寬度為0.5 m，在路基邊坡中錨入0.5 m后和主骨架連接；使拱形骨架具有更好的剛度與整體性

3 截水溝 設置在路基的外部，深度和寬度均為0.1 m；用于將坡面的積水排除并收集

4 混凝土 所用混凝土標號為C25，確保防護結構具有更高的耐久性和強度

5 伸縮縫 在路基拱形骨架護坡的沿線范圍內，以15 m為間隔設置一處，寬度為0.02 m；為了避免因為穩定變化而引起的形變，在其縫內塞入瀝青麻筋

6 踏步 寬度為1.2 m，以100 m為間隔進行設置，直至路肩頂面；在路基邊坡單級10 m以上位置時，同時在一側設置扶手欄桿

2.1.2 開挖基槽施工

對基槽進行開挖，以提供穩定的基礎，具體開挖流程如下：

（1）根據設計和規范要求，沿著拱形骨架邊坡的輪廓線進行開挖，確保深度、寬度等符合技術要求。

（2）基槽的底部平整光滑，沒有凸起或凹陷的部分。

（3）在開挖基槽的過程中，對于松散或破損的土體，應及時進行清理和修復，確保基槽的穩固性。

（4）為確保拱形骨架具有良好的平整度，在橫向和縱向均使用掛線進行控制。

（5）開挖時由上至下，有序進行，并根據施工安排確定開挖長度，以免因長時間暴露出現邊坡失穩等情況。

完成基槽開挖施工并對表面進行初步處理后，對基槽內側模板進行安裝。對于模板轉角拼接位置，使用橡膠條密封嚴密，避免在混凝土澆筑時出現漏漿情況。為保證模板結構的穩定性，預先在邊坡內部打入鋼管穩定架，可對模板體系起到支撐作用[2]。根據拱形骨架的設計尺寸與形狀，確保模板線性符合要求。在模板內部均勻涂抹一層脫模劑后，組織進行混凝土的澆筑施工。

2.1.3 混凝土工程施工

該工程防護結構所用混凝土標號為C25，嚴格依照強度和配合比要求進行材料的制備。澆筑作業前，由施工人員全面檢查模板體系的穩定性和線形是否良好。在汽車吊機的輔助下，配合料斗完成混凝土澆筑，澆筑順序為先基礎，再拱架，最后為平臺。澆筑的同時，由施工人員跟進檢查是否存在空洞、裂縫等情況，對于遺漏位置應及時予以補充。完成混凝土澆筑后，在結構表面全面覆蓋一層塑料薄膜，定期予以灑水養護。該工程在混凝土養護期間，環境情況良好，在養護3 d后即進入模板拆除及施工縫工序。

2.1.4 模板及施工縫處理

在混凝土澆筑養護3 d后，結構達到了設計強度的85%，即可安排模板拆除施工[3]。施工人員嚴格依照拆模順序完成模板體系的拆卸，以混凝土表面及邊角無缺陷和損傷為合格標準，禁止暴力拆模行為。如圖1所示為邊坡拱形骨架護坡結構的示意圖，為使骨架間具有更好的連接強度和密封性，應以一定間隙設定0.02 m寬的施工縫，并填充施工材料。

圖1 邊坡拱形骨架護坡結構示意圖（cm）

2.2 路基混凝土空心塊施工

對拱形骨架防護結構進行空心塊施工，可為后續的路基邊坡植草創造良好的生長條件。具體施工技術要點如下：

（1）對邊坡雜物等進行全面清理，根據施工設計圖紙完成放線定位，確定混凝土空心塊的位置和線形。

（2）對溝槽予以開挖，確保其底部和側壁具有良好的光滑性和平整性。在底部均勻鋪設一層水泥砂漿，作為混凝土空心塊的底層。在鋪設空心塊施工時，應結合邊坡的線形從下至上有序進行，確保不會出現錯位和縫隙等情況。每間隔15 m設置一處伸縮縫，在縫內填充瀝青麻筋。

（3）將具有豐富營養物質的土壤回填至空心塊，確保土壤厚度全面覆蓋空心塊內部的鋼筋網。該工程所用邊坡結構空心塊為正六邊形。

2.3 路基邊坡植草防護施工

（1）由施工人員檢查沿線范圍內的孔洞和坑槽，及時予以填補，檢查排水系統的暢通性，減少積水對邊坡的侵蝕。

（2）完成路基邊坡檢查后，將根系發達且枝葉濃密的草籽撒播在混凝土空心塊，草種撒播量控制為20 g/m2。

該工程所用草種為抓根草、三葉草等[4]。

（3）完成草籽撒播后，應定期進行灑水養護，為草的生長提供充足的水肥條件。為了避免雨水對草籽形成沖刷，灑水養護后應及時覆蓋塑料薄膜。待草籽發芽成苗后，對缺苗位置進行及時補種。

3 高速公路路基排水施工技術要點

3.1 落實施工準備，完成測量放樣

為確保路基排水施工順利進行，應強化質量控制。該工程路基排水施工準備包括以下幾點：

（1）全面檢查施工中所用材料的質量，如土工布、排水管、水泥砂漿等材料。

（2）要求操作人員對施工設備性能進行全面檢查，有序組織施工人員進場。

（3）組織施工人員技術交底，詳細交代路基排水施工技術工藝、注意事項以及質量標準等。

完成施工準備后，組織測量放樣施工。為確保樁點定位的準確性，對施工現場中線的起止點進行測量，完成樁點定位。該工程在坑槽挖設時借助于施工機械進行，以10 m為間隔設置8 cm×20 cm的坡度板。確保坡度板埋設牢固，使其高度始終低于地面，控制伸出槽的長度不小于30 cm。安裝完成后，坡度板表面管線中心釘與高程板的高程釘應為垂直關系。

3.2 排水溝槽施工

3.2.1 確定溝槽斷面參數

施工中常使用垂直開挖和放坡開挖，結合該工程沿線范圍內土質情況以及開挖溝槽時深度參數，最終確定為垂直溝槽。使用非金屬管道進行排水，不同管道外緣寬度下的工作面寬度參數[5]如表2所示：

表2 不同管道外緣寬度下的工作面寬度參數

管道外緣寬度/mm 工作面寬度/mm

＜500 400

500～＜1 000 500

1 000～＜1 500 600

1 500～＜3 000 800

3.2.2 開挖溝槽

采取機械開挖和人工協作的方式進行溝槽的開挖。使用機械設備進行開挖，當機械開挖達到槽底30 cm深度后，由人工代替機械進行后續的開挖和修整工作，以減少對土壤結構的破壞，確保溝槽的穩定性和安全性。為避免多余土方對溝槽壁產生過大的荷載壓力，確保溝槽的穩定性，在開挖過程中應將產生的多余土方及時由運輸車輛運送至指定位置。

3.2.3 溝槽排水方式及施工注意事項

該工程路基溝槽采取明溝排水法，使溝槽、排水溝以及集水井之間形成良好的連接體系，確保積水可以順利排除。該工程溝槽排水施工注意事項總結為如下幾點：

（1）在設置排水溝時，適宜加大工作面寬度，減少水流對溝底和溝壁的沖刷和磨損，延長排水溝的使用壽命。

（2）若管道內存在防水層，則以800 mm作為工作面寬度。

（3）若無管座，則在計算結構寬度時以管道外坡為參考。若有管座，則以管座外坡為參考。

（4）該工程施工管道的外緣寬度不足500 mm，確定工作面寬度為400 mm。

（5）由于采取垂直開挖工序，應確保施工時坡面和坡頂具有一致的開挖寬度。

3.3 中央分隔帶排水施工

如圖2所示為中央分隔帶排水示意圖，其整體為凸形結構，在兩側對預制護欄進行砌筑，將灌木等綠植栽植在中間位置。具體排水施工技術措施如下：

（1）根據設計要求確定盲溝的尺寸和深度，并在地面進行標記，為后續開挖做準備。

（2）依據橫斷面尺寸進行挖掘作業，確立上底寬度與下底寬度。在挖掘量較大的路段，使用機械設備進行挖掘，隨后通過人工進行修整，處理挖出的土方。針對挖掘量較小的路段，僅安排人工進行挖掘，以確保挖掘的精度。完成挖掘工序后，進行質量驗收，合格后再展開后續施工。

（3）對基坑質量進行全面檢查，鋪設土工布并固定，將開好孔的波紋管設置在中央分隔帶的中心位置，波紋管之間應使用接頭連接，以加強基坑的土體支護和排水效果。

（4）排水管道沿著橫向和縱向布置，使用水泥砂漿在橫向和縱向排水管的位置實施找平處理，降低滲漏風險。為了增強排水系統的嚴密性和防水效果，在鋪設土工布前，應對瀝青材料進行涂抹，完成土工布鋪設后，再次進行瀝青油的涂抹。

（5）完成碎石材料表回填后，施工人員對現場進行整平處理，鋪設過濾層土工布。

（6）為了確保排水系統的暢通，增強其抗沖擊能力，該工程所選的橫向排水管材料為U-PVC管，規格φ150 mm，在管底位置設置2%的縱坡，將急流槽和防護設置修剪在出口位置[6]。

3.4 地下排水施工

結合該工程水文地質勘查報告，受周邊灌溉水渠的影響，在K12+240～K12+680、K54+370～K55+350等路段存在稍高的地下水位。為了減少地下水層對路基結構穩定性的影響，有效攔截地下含水層，應采取修建滲溝進行地下排水施工。

（1）地下排水的滲溝為矩形結構，為了確保滲溝的正常運作，需要選擇適當的填筑材料并進行層次構建。根據提供的信息，滲溝底部填筑大粒徑碎石和卵石，并在其上方及兩側分層填筑細顆粒的粒料作為反濾層。

（2）在硬塑管上均勻開設孔徑為1 cm的小孔，使用土工布進行包裹，將大于孔徑的碎石回填在管道的周圍，形成滲溝。

（3）完全封閉滲溝頂部，對防滲材料進行鋪設，并在其上方鋪設0.5 m的土層進行夯實。

（4）為確保良好的排水效果，滲水材料的頂部要高于原地下水位。

圖2 中央分隔帶排水示意圖

4 結束語

綜上所述，路基防護與排水施工技術在山西省某高速公路工程中得到充分運用，采用邊坡植草進行拱形骨架邊坡防護可有效提高路基穩定性。在路基排水施工時，應從排水溝槽、中央分隔帶、地下排水等多維度強化排水效果。該公路通車至今，路基結構未受地下水層影響，未出現邊坡失穩、路基塌陷等質量病害，為高速公路的安全運營提供了可靠保障。

參考文獻

[1]姚智. 路基防護與排水施工技術在高速公路工程中的應用[J]. 工程技術研究， 2023（2）： 61-63.

[2]林福龍. 路基防護及排水施工技術在高速公路工程中的應用[J]. 工程機械與維修， 2022（2）： 138-140.

[3]方瀟瀟. 高速公路路基防護和排水工程施工管理研究[J]. 建筑工程技術與設計， 2021（14）： 1910.

[4]劉凡. 高速公路建設中的路基防護及排水工程施工工藝[J]. 中國高新科技， 2021（23）： 115-116.

[5]胡志鵬. 公路路基和路面防排水施工方案研究[J]. 交通世界， 2023（18）： 17-19.

[6]葉芳峰， 王海濤， 官茂林. 整體式路槽路路基附屬工程與主體工程同步交驗施工技術研究[J]. 磚瓦世界， 2023

（6）： 157-159.