顏芳華，葛忻聲

（1.山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006；2.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024）

1 工程概括

岢嵐至臨縣高速公路是《山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“三縱十二橫十二環(huán)”中西縱高速公路的重要組成部分，沿線地形地質(zhì)條件復(fù)雜，河谷發(fā)育，溝壑縱橫，峽谷深切，路線在岢嵐縣陽(yáng)坪鄉(xiāng)壩灣村附近跨越一條與主線斜交的Y字型天然溝渠，溝渠兩側(cè)懸崖峭壁，幽深險(xiǎn)峻。溝底為強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，其上覆蓋有約30 cm厚坡積物，溝底地勢(shì)總體上相對(duì)較為平緩，根據(jù)該段地形地質(zhì)條件，為減少橋梁規(guī)模，有效利用隧道棄渣和降低工程造價(jià)，經(jīng)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算和經(jīng)濟(jì)對(duì)比，擬對(duì)K32+670—K32+980段采用高填石路基方案，路基右側(cè)最大填土高度為67.1 m，中樁處填土高度為45.2 m。

2 設(shè)計(jì)方案選擇

a）由于路線與Y字型深溝斜交，如采用橋梁方案通過(guò)，右幅橋長(zhǎng)為300 m，左幅橋長(zhǎng)210 m，而實(shí)際沖溝頂寬度僅為150 m左右，溝底寬度僅為20～50 m，上寬下窄，且如采用填方路堤，部分路基坡腳將落在Y字型深溝一側(cè)的山坡上，對(duì)路堤穩(wěn)定有利。

b）該溝渠實(shí)測(cè)深為45.2 m，深溝兩側(cè)山坡較陡，橋墩承臺(tái)難以落在兩側(cè)陡坡上，橋墩以及承臺(tái)上臨空面過(guò)高，施工難度大，對(duì)樁基施工會(huì)帶來(lái)一定安全隱患，而且受橋梁跨度的影響造成邊孔浪費(fèi)，如采用填方路堤，施工難度小，且沒(méi)有安全隱患。

c）由于溝底彎道較多，線路又與深溝斜交，如采用填方路堤，部分填方坡腳多落于山坡上，對(duì)路基穩(wěn)定有利。

d）深溝上游匯水面積較小，且本項(xiàng)目位于山西省西北部，降雨稀少，據(jù)當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)講述，此溝從未有洪水出現(xiàn)。因此，如采用高填方路堤，只需設(shè)置一座2—4.0 m的波紋管涵即可滿足排洪要求，同時(shí)解決了高填方路堤的涵洞設(shè)置問(wèn)題。

e）沖溝溝底為強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，其上覆蓋有約30 cm厚坡積物，地基承載力較高，溝底地勢(shì)總體上相對(duì)較為平緩，對(duì)修筑路基有利。

f）線路在深溝兩側(cè)均采用隧道方案穿越，隧道單洞長(zhǎng)度分別為3 190 m與335 m，若采用橋梁方案跨越深溝，前后隧道所產(chǎn)生的近90萬(wàn)m3的隧道棄渣將全部轉(zhuǎn)變?yōu)闂壏?，不僅占用大量土地，還將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的破壞，若采用高填路基方案，可以利用隧道棄渣45萬(wàn)余m3。

g）高填路基方案，施工工藝簡(jiǎn)單，可大大縮短工期，加快工程進(jìn)度。而采用橋梁跨越方案，橋梁預(yù)制場(chǎng)必將設(shè)置于隧道口或隧道內(nèi)，施工交叉較多，施工難度較大，難以保證施工工期。

3 路基設(shè)計(jì)

3.1 路基邊坡設(shè)計(jì)

K32+670—K32+980段高填路基按填石路堤處理，采用如下坡度：填土高度8 m內(nèi)邊坡坡率為1∶1.5，8～20 m邊坡坡率為1∶1.75；大于20 m邊坡坡率為1∶2，并在20 m處及大于20 m后每10 m處設(shè)置2 m寬平臺(tái)?？紤]到隧道棄渣均為中硬以上巖石，因此路基邊坡采用碼砌，且邊坡碼砌應(yīng)采用強(qiáng)度大于30 MPa的不易風(fēng)化的石料，填高5～12 m時(shí)，邊坡碼砌厚度不小于1.5 m；填高大于12 m時(shí)，邊坡碼砌厚度不小于2 m，邊坡碼砌與路基填筑應(yīng)同步進(jìn)行，先填筑，后碼砌，碼砌采用干砌形式。

3.2 路堤基底及路床處理

路堤基底應(yīng)清除路基范圍內(nèi)原地面浮土及風(fēng)化巖層并開(kāi)挖成臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于2 m，并挖成4%內(nèi)傾反坡，臺(tái)階面粗糙構(gòu)造深度大于等于4 cm，施工時(shí)注意對(duì)已經(jīng)開(kāi)挖好的部分進(jìn)行臨時(shí)保護(hù)，可用塑料膜鋪覆蓋，防止巖面風(fēng)化及雨水浸泡。路床頂面以下40 cm采用碎石過(guò)渡層填筑，壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到要求，過(guò)渡層碎石粒徑應(yīng)小于100 mm，其中小于0.05 mm的細(xì)粒料含量不應(yīng)小于30%。

3.3 防護(hù)排水工程

路堤邊坡防護(hù)采用漿砌片石拱型骨架植草防護(hù)，為便于拱型骨架植草施工，路基邊坡應(yīng)培土厚0.5 m（不計(jì)入路基寬度范圍）。路基左側(cè)坡腳（沖溝上游）采用隧道棄渣進(jìn)行反壓，抬高沖溝水位，以便匯水進(jìn)入排水涵洞，棄渣上覆50 cm黏土+30 cm種植土并植草綠化以防止雨水下滲，路基右側(cè)坡腳（沖溝下游）設(shè)置漿砌片石坡腳墻，以起到攔截土體、加固坡角、導(dǎo)流防沖的作用，坡腳墻頂寬4.0 m。墻底采用臺(tái)階狀，以提高坡腳墻的整體穩(wěn)定性。

考慮到溝底彎道較多，線路又與深溝斜交，沿溝心底部無(wú)法布設(shè)涵洞，因此于深溝一側(cè)山坡適當(dāng)位置設(shè)置一座2—4.0 m的波紋管涵；由于波紋管涵底標(biāo)高大于溝底標(biāo)高，為排除雨季施工期間上游匯水及兩側(cè)滲水，路堤基底至波紋管涵底區(qū)域內(nèi)應(yīng)按過(guò)水路基設(shè)計(jì)，雨季施工期間上游匯水通過(guò)過(guò)水路基排除，工后上游匯水的排除由波紋管涵承擔(dān)。

同時(shí)每級(jí)邊坡平臺(tái)均設(shè)置平臺(tái)截水溝，尺寸為30×30 cm，平臺(tái)及截水溝均用25 cm厚漿砌石進(jìn)行加固防護(hù)，截水溝與兩側(cè)急流槽或路基排水溝相接，平臺(tái)向內(nèi)設(shè)3%的反坡；急流槽采用60 cm×60 cm的矩形斷面。

4 高填路基穩(wěn)定性分析

高填路基穩(wěn)定性分析包括3個(gè)部分：路堤堤身的穩(wěn)定性、路堤和地基的整體穩(wěn)定性、路堤沿斜坡地基或軟弱層帶滑動(dòng)的穩(wěn)定性[1]。

在高填路堤邊坡穩(wěn)定性計(jì)算中，設(shè)計(jì)把常用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值作為初擬的坡度值，用力學(xué)分析法來(lái)求其穩(wěn)定性系數(shù)，這樣既沿用了多年所積累的經(jīng)驗(yàn)坡度值，也滿足了穩(wěn)定性系數(shù)所要求的界限值，取得了兩者的統(tǒng)一。如果采用穩(wěn)定性系數(shù)反求坡度值，會(huì)造成低邊坡的坡度過(guò)陡，而高邊坡的坡度過(guò)緩的缺點(diǎn)[2]。

路堤堤身的穩(wěn)定性、路堤和地基的整體穩(wěn)定性采用簡(jiǎn)化Bishop法進(jìn)行分析計(jì)算，路基填料為隧道開(kāi)挖所產(chǎn)生的強(qiáng)—未風(fēng)化灰?guī)r等中硬質(zhì)巖石，根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果以及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，選用的計(jì)算參數(shù)如下：c=0 kPa，φ=40°，經(jīng)過(guò)對(duì)路堤堤身的穩(wěn)定性、路堤和地基的整體穩(wěn)定性試算，滑動(dòng)面形式采用直線型，計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)為1.483，大于《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2004）規(guī)定的穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.35的要求。

5 填石路基施工注意事項(xiàng)

填石路堤施工時(shí)，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)段選定施工方法，確定施工參數(shù)（機(jī)械型號(hào)及組合、鋪筑厚度、壓實(shí)功率及壓實(shí)沉降差等），采用施工參數(shù)和壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)聯(lián)合控制的雙控方法控制填石路堤的壓實(shí)質(zhì)量，確保填石路堤填筑后的可靠與穩(wěn)定。填石路堤壓實(shí)時(shí)應(yīng)采用壓實(shí)機(jī)具激振力為25 t以上的振動(dòng)壓路機(jī)和壓實(shí)機(jī)具激振力為50 t以上的振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓，碾壓時(shí)應(yīng)先壓路基兩側(cè)（靠路肩部位）后壓中間的縱向式順序進(jìn)行，但小半徑曲線段應(yīng)采用從內(nèi)側(cè)向外側(cè)的縱向式順序進(jìn)行碾壓，并且壓路機(jī)碾壓時(shí)應(yīng)由低向高推進(jìn)；壓路機(jī)兩次碾壓輪跡重疊寬度不小于輪寬的1/3，縱向接頭壓路機(jī)重疊寬度不小于1.0 m，且每一層面平整穩(wěn)定、石塊嵌擠緊密、無(wú)明顯的碾壓輪跡。對(duì)于山坡邊角處以及路基與山體結(jié)合部位等大型壓路機(jī)無(wú)法正常碾壓的地方，采用人工鋪筑石塊的方法，石料粒徑應(yīng)不小于25 cm，以確保達(dá)到碾壓均勻，無(wú)漏壓、無(wú)死角；人工鋪筑石塊時(shí)應(yīng)先鋪筑大塊石料，且大面朝下小面朝上并擺放平穩(wěn)，然后再采用小石塊對(duì)空隙進(jìn)行補(bǔ)平，石屑塞縫；然后采用振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)，保證石料之間填塞飽滿。

6 結(jié)束語(yǔ)

岢臨高速公路K32+670—K32+980段落采用高填石路堤方案，將隧道棄渣“變廢為寶”，避免了大量隧道棄渣堆棄可能導(dǎo)致的安全隱患，既充分合理地利用了當(dāng)?shù)刭Y源，節(jié)約了工程造價(jià)，也減少了大量的土地占用量，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

該段填石路堤施工從2011年開(kāi)始至2013年結(jié)束，歷時(shí)近2年的時(shí)間完成，施工過(guò)程經(jīng)歷了兩個(gè)雨季，加速了路基的沉降以及固結(jié)變形。從路基施工完成后的近一年的沉降變形觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，該段路基已基本無(wú)明顯的沉降，變形也已趨向穩(wěn)定。