柯賽華，謝 群，曹俊昌

（江西贛北公路勘察設(shè)計(jì)院，江西 九江 332700）

0 引言

省道S304修水縣遼源至南樓嶺段公路是江西第一橫（省道304）中一段，為出境公路，連接湖北通城與江西修水，交通量較大。本次施工按照一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改建。原公路線形較差，個(gè)別路段有回頭彎等盤山線形。分水嶺進(jìn)出口高程差達(dá)70m，直線長(zhǎng)度1 000m，如果采用隧道方案，難以滿足規(guī)范要求，且工程投入也較大。為了通過(guò)該區(qū)域，使路線達(dá)到一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，決定采用填挖方案。由于該路段地質(zhì)為全風(fēng)化巖層，如采用上述方案，會(huì)涉及到高填深挖路基邊坡的穩(wěn)定分析、高填方路基質(zhì)量控制、填筑沉降計(jì)算分析及涵洞等附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四大問(wèn)題。

1 邊坡穩(wěn)定性分析

由于路堤填挖土為砂性土，路堤及路塹邊坡穩(wěn)定性分析采用直線力學(xué)分析法。邊坡破壞時(shí)，破裂面近似于平面，土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，黏聚力較小，其穩(wěn)定系數(shù)K采用（1）式進(jìn)行計(jì)算：

式中：F為沿破裂面的抗滑力（kN）；T為沿破裂面的下滑力（kN）；G為土楔體重量及車載換算重量（kN）；ω為破裂面對(duì)于水平面的傾斜角（°）；φ為路堤土體的內(nèi)摩擦角（°）；c為路堤土體的單位黏聚力（kPa）；L為破裂面的長(zhǎng)度（m）。

本土體經(jīng)過(guò)土工試驗(yàn)確定內(nèi)摩擦角為25°，單位黏聚力為10kPa。通過(guò)多個(gè)破裂面的試算，高填方路堤堤身穩(wěn)定性計(jì)算值為1.423。深挖方路塹堤身穩(wěn)定性計(jì)算值為1.273。陡坡路堤堤身穩(wěn)定性計(jì)算值為1.664，路堤沿斜坡滑動(dòng)的穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。由此可知，填方邊坡采用三級(jí)邊坡（1.5∶1.75∶2.0），挖方邊坡采用四級(jí)邊坡（1.0∶1.25∶1.5∶1.75）。穩(wěn)定性要求可以滿足。個(gè)別特殊路段采用上下?lián)鯄Φ淖o(hù)坡輔助方式，可使邊坡達(dá)到計(jì)算要求。在實(shí)際開挖過(guò)程中，挖方路段弱風(fēng)化巖較多，更有利于邊坡的穩(wěn)定。

2 高填方路基質(zhì)量控制

2.1 路基填筑試驗(yàn)

K508+800～K511+000路段內(nèi)，填挖土方共計(jì)85萬(wàn)m3，工程量較大，利用外運(yùn)土明顯不經(jīng)濟(jì)，利用原挖方土則更為實(shí)際。

本路段內(nèi)都是風(fēng)化花崗巖，表層是10～40m不等的強(qiáng)風(fēng)化砂性土，簡(jiǎn)稱白砂土。在江西省九江市，對(duì)該土的高填深挖施工還屬首次。為了避免填筑后出現(xiàn)難以處理的病害，滿足路基規(guī)范要求，需在填筑前進(jìn)行填筑壓實(shí)試驗(yàn)和土工試驗(yàn)，掌握該土的填筑特性。

工可階段進(jìn)行了土工試驗(yàn)，掌握了詳細(xì)的土工數(shù)據(jù)。該砂土為中砂土，相對(duì)密實(shí)度為0.71g/cm3，為密實(shí)土，整體強(qiáng)度較高。

路基的層間壓實(shí)是路基填筑控制的重點(diǎn)，路基壓實(shí)度是保證路基強(qiáng)度和路面使用質(zhì)量的關(guān)鍵，直接影響到路面的使用性能及壽命。如果路基壓實(shí)度不足，運(yùn)營(yíng)過(guò)程中路面就可能產(chǎn)生轍槽、裂縫、沉陷等病害，使路面產(chǎn)生剪切破壞。填筑試驗(yàn)選在K508+800～K509+000填方段，填高為25～28.62m。按照10m一層控制壓實(shí)度，最底層壓實(shí)度≥95%，表層壓實(shí)度≥97%。分層填筑分層碾壓，攤鋪厚度控制在25cm內(nèi)，填筑效果較好。

2.2 路基填筑施工及監(jiān)控

采用水平分層填筑法施工，機(jī)械壓實(shí)過(guò)程中，分層的最大松鋪厚度不應(yīng)超過(guò)25cm。填筑至路床頂面最后一層的最小壓實(shí)厚度，不應(yīng)小于8cm。路堤邊緣往往壓實(shí)不到位，土體較松散，易造成雨后滑坍，故在施工過(guò)程中邊緣部位要求寬填50cm，以保證全寬路基的壓實(shí)。碾壓時(shí)，要求按由外側(cè)向內(nèi)側(cè)的順序進(jìn)行，碾壓遍數(shù)應(yīng)與試驗(yàn)路段中確定的相符，以保證每層達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的壓實(shí)度。施工中松鋪厚度的控制采用插桿掛線，隨機(jī)挖孔及水準(zhǔn)量測(cè)綜合控制。

填筑過(guò)程中，K510+000～K510+100填方段，路基換填沒(méi)有處理到位，雨季出現(xiàn)過(guò)透水崩塌病害。經(jīng)研究，重新處理路基，做好硬面護(hù)坡、邊溝和截水溝排水，有效避免了類似情況的再次出現(xiàn)。

3 填筑沉降計(jì)算分析和病害監(jiān)控

路基沉降主要是自重作用。在填筑階段控制好填筑質(zhì)量，處理好路基下部的換填和加固工作，就可以準(zhǔn)確分析出最后路基填筑的最大沉降量。最大填筑沉降量由兩部分組成：路基沉降和路堤固結(jié)沉降。實(shí)際施工過(guò)程中，按照表1所示進(jìn)行質(zhì)量控制和病害監(jiān)控，效果較好。

表1 沉降控制和病害監(jiān)控表

K508+990～K509+000填方段，路基填高達(dá)到28.62m，是本次設(shè)計(jì)的最高填土高度。在路基夯實(shí)和換填基礎(chǔ)上，路基沉降為157.6mm，路堤固結(jié)沉降為19.98mm；總沉降量為177.6mm；考慮到其他因素的影響，填土預(yù)定上拱度為25cm。與沉降監(jiān)控實(shí)際數(shù)據(jù)較為吻合。水泥混凝土面板運(yùn)營(yíng)情況較好，沒(méi)出現(xiàn)影響安全性和舒適性的病害。

4 高填方涵洞設(shè)計(jì)

本高填深挖路段經(jīng)過(guò)實(shí)地勘測(cè)，需要設(shè)置五道過(guò)水或者過(guò)車涵洞。由于白砂土的化學(xué)環(huán)境決定了不能采用鋼波紋管等新型涵洞形式，考慮到填土高度較大，決定采用混凝土拱涵。K509+332，填高9.62m；K509+675，填高9.11m；K509+684，填高 14.20m；K510+198，填高 25.68m；K510+215，填高27.2m。根據(jù)水力和涵身結(jié)構(gòu)計(jì)算，確定拱圈尺寸如表2所示。

表2 拱圈尺寸表

5 結(jié)論

（1）對(duì)于地形不適合建設(shè)隧道，但又要滿足路線線形指標(biāo)的砂性土地段，如采用高填深挖方案，則經(jīng)濟(jì)效益較明顯。

（2）在防護(hù)措施到位，排水構(gòu)造合理的前提下，白砂土邊坡填挖方高度在30m內(nèi)，采用3～4級(jí)邊坡，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，邊坡穩(wěn)定系數(shù)均大于1.25，滿足規(guī)范要求。實(shí)際工程的效果也較好。

（3）密實(shí)的中砂土，采用水平分層填筑法施工，以壓實(shí)度作為控制指標(biāo)，滿足本文其他的參數(shù)要求，填筑路基整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性都可以滿足工程要求。

（4）填筑沉降分為路基沉降和路堤固結(jié)沉降，前者是后者的6～9倍，表明處理好地基對(duì)路基整體穩(wěn)定的重要性。填筑質(zhì)量與路面病害有直接關(guān)系，施工中要引起足夠的重視?？傤A(yù)拱度在1.2Sd～1.4Sd內(nèi)，較為合理。

（5）高填方涵洞采用水泥混凝土拱涵較為安全和經(jīng)濟(jì)，使用本文所列技術(shù)參數(shù)，可以滿足相關(guān)的工程要求。

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