陳思強(qiáng)

（南平京臺(tái)高速公路有限責(zé)任公司 福建 南平 353000）

施工過(guò)程中高填方路堤病害預(yù)防淺析

陳思強(qiáng)

（南平京臺(tái)高速公路有限責(zé)任公司 福建 南平 353000）

以高速公路某段高填方路堤為實(shí)例，分析高填方路堤病害在施工過(guò)程中產(chǎn)生的原因，提出施工過(guò)程中的預(yù)防措施，以減少高填方路堤的工后沉降與災(zāi)害的產(chǎn)生，延長(zhǎng)公路的使用壽命，提高公路運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性及安全性。

高填方路堤；病害形式；原因分析；預(yù)防措施

1　前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國(guó)家路網(wǎng)的進(jìn)一步整治與完善，在我國(guó)南方許多地區(qū)，受到地形的制約，施工中常會(huì)遇到高填方路堤。近幾年，筆者經(jīng)歷了公路建設(shè)的施工、監(jiān)理與管理等的工作，對(duì)高填方路堤存在的沉降、開(kāi)裂等問(wèn)題，從施工角度進(jìn)行分析病害產(chǎn)生的機(jī)理，總結(jié)預(yù)防措施，以改進(jìn)施工工藝，保證施工質(zhì)量，提高高填方路堤的道路行車(chē)質(zhì)量。

2　高填方路堤定義及病害

高填方路堤是指水田或常年積水地帶，用細(xì)粒土填筑的路基高度在6m以上，其它地帶填土或填石高度在20m以上的路基。由于公路是線性工程，高填方路堤所處環(huán)境的地質(zhì)情況錯(cuò)綜復(fù)雜，填土的密實(shí)與自然的固結(jié)都需要時(shí)間，且常年受車(chē)輛荷載重復(fù)作用，因此在施工過(guò)程和工程完工后的車(chē)輛營(yíng)運(yùn)階段發(fā)生的病害較多，而且較難處治。經(jīng)調(diào)查分析，常見(jiàn)形式病害主要有以下三種：

（1）路基整體下沉或局部沉降（例如橋頭跳車(chē)）；

（2）路基不均勻沉降引起的縱橫向開(kāi)裂；

（3）路基滑動(dòng)或邊坡坍陷。

以上每種形式都不同程度地影響著道路的正常使用，其危害極大。

3　高填方路堤病害產(chǎn)生的主要原因

高填方路堤沉降主要有工程地質(zhì)與地形、水文與氣候、設(shè)計(jì)和施工等各方面的原因。本文主要討論在施工過(guò)程中可能產(chǎn)生病害的原因，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）在路基施工開(kāi)工前未做好臨時(shí)排水設(shè)施與永久性排水系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，導(dǎo)致路基排水系統(tǒng)不暢，長(zhǎng)期積水浸泡路基，致使路基基底承載力降低，導(dǎo)致沉降發(fā)生。

（2）項(xiàng)目的整體施工組織安排不當(dāng)，比如先施工一般路堤，后施工高填方路堤，導(dǎo)致高填方路堤成為項(xiàng)目的控制性工程，最后的結(jié)果就是受工期限制，在高填方路堤施工完成后就立即開(kāi)始鋪筑路面，路基沒(méi)有足夠的時(shí)間固結(jié)與沉降，從而使路面使用不久就發(fā)生開(kāi)裂等現(xiàn)象；或是未按要求在全斷面范圍均勻分層填筑，而是先填半幅，后填另一半幅而發(fā)生不均勻沉降。

（3）在清表施工過(guò)程中原地面處理不徹底，如未清除草根、樹(shù)根、淤泥等不良土壤，基底部分洞穴未按要求進(jìn)行換填、回填，地基壓實(shí)度不足等因素，在靜、動(dòng)荷載的共同作用下，使路基產(chǎn)生滑移或沉降變形。

（4）填土路基土方內(nèi)混入種植土、腐殖土或沼澤土等劣質(zhì)土，或土中含有未經(jīng)打碎的大塊土等；填石路堤石料規(guī)格不一、性質(zhì)不勻或就地爆破堆積，亂石中空隙很大。

（5）壓實(shí)不足。高填方路堤在分層填筑時(shí)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)試驗(yàn)段施工來(lái)論證壓實(shí)機(jī)具效能、壓實(shí)遍數(shù)等參數(shù)，或是沒(méi)有按照相關(guān)規(guī)范或設(shè)計(jì)要求的分層厚度進(jìn)行鋪筑，隨意加厚鋪筑厚度；壓實(shí)機(jī)具未按規(guī)定的碾壓遍數(shù)壓實(shí)，導(dǎo)致壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)定的要求，當(dāng)填筑到路基設(shè)計(jì)高程時(shí)，在重復(fù)荷載與填料自重作用下必然會(huì)產(chǎn)生累計(jì)沉降變形。

（6）在填挖交界處沒(méi)有按要求開(kāi)挖臺(tái)階，導(dǎo)致交界處發(fā)生不均勻沉降?；蛞?yàn)樵孛媾c填料結(jié)構(gòu)不同，兩者密度、承載能力不同，如填挖交接處軟土、腐殖土等未清除干凈或填筑方式錯(cuò)誤及壓實(shí)不足，就會(huì)出現(xiàn)填挖交界處沉降病害。

（7）在擋墻、橋臺(tái)或者涵洞等構(gòu)造物臺(tái)背回填土下沉，其主要原因是臺(tái)背回填由于大型機(jī)械作業(yè)不便，小型機(jī)具壓實(shí)不足或填層超厚，易造成壓實(shí)度不足而沉降。

4　高填方路堤病害在施工過(guò)程中的預(yù)防措施

從各種數(shù)據(jù)分析來(lái)看，高填方路堤產(chǎn)生沉降的因素主要來(lái)自于設(shè)計(jì)和施工兩方面。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)只要設(shè)計(jì)人員認(rèn)真進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)，詳細(xì)調(diào)查擬建公路沿線地形、地貌、水文地質(zhì)等情況，采取有針對(duì)性的工程設(shè)計(jì)方案；施工中嚴(yán)格按照施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，合理組織施工，對(duì)于防止高填方路堤沉降，必將起到積極作用。

結(jié)合高速公路某合同段的工程實(shí)例（路基填土最大高度為42m），在施工過(guò)程中對(duì)于高填方路堤沉降的預(yù)防措施，主要采取以下幾個(gè)方面：

4.1做好技術(shù)交底和施工組織設(shè)計(jì)是保證工程質(zhì)量的前提

要求施工單位的工程技術(shù)人員開(kāi)工前要認(rèn)真審閱設(shè)計(jì)文件，了解設(shè)計(jì)意圖，做好技術(shù)交底工作。高度重視高填方路堤的施工組織設(shè)計(jì)，合理安排各施工段的先后順序，明確構(gòu)造物和路基的銜接關(guān)系，高填方路堤宜優(yōu)先安排施工，給高填方路堤留有足夠的時(shí)間施工和沉降。

4.2處理好路基排水及原地面是保證路基穩(wěn)定的基礎(chǔ)

填筑路基前抓好路基臨時(shí)排水工作，使臨時(shí)排水系統(tǒng)與永久性排水系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合。施工過(guò)程中通過(guò)路基兩側(cè)縱、橫向排水系統(tǒng)及時(shí)疏散路基范圍的積水，避免路基受水浸泡。填筑前徹底清除地表植被、樹(shù)根、垃圾和種植土，加強(qiáng)對(duì)基底的壓實(shí)或?qū)Φ鼗M(jìn)行強(qiáng)夯處理，對(duì)地基位于斜坡和谷底地段，采用自下而上開(kāi)挖臺(tái)階處理，臺(tái)階尺寸高度以4m控制（分層強(qiáng)夯強(qiáng)夯高度），寬度在10～15m之間，臺(tái)階向內(nèi)側(cè)傾斜4%，在基底根據(jù)實(shí)際地形設(shè)置碎石盲溝，并在原地面開(kāi)挖臺(tái)階后的部位視坡面情況酌情設(shè)置碎石滲溝，地表強(qiáng)夯后回填100cm碎石，并與排水溝連通。

4.3認(rèn)真選取路基填料，嚴(yán)格控制路堤填筑工藝

要求路堤底部25m高度范圍須采用水穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高的強(qiáng)～中風(fēng)化巖石填筑，路基填料應(yīng)均勻、密實(shí)，采用指定的料場(chǎng)且經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)后方能填筑，填料最小強(qiáng)度（CBR）和最大粒徑應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。填筑前通過(guò)試驗(yàn)段獲得不同填料的最佳機(jī)械組合方式、虛鋪厚度、碾壓遍數(shù)和填料的施工最佳含水量范圍。經(jīng)試驗(yàn)確定振動(dòng)壓路機(jī)的自重噸位應(yīng)大于20T，速度為3km/h～6km/h，碾壓遍數(shù)不少于8遍，碾壓時(shí)遵循先輕后重、先靜后振、先低后高、先慢后快、輪跡重疊的原則，路基每層的壓實(shí)度經(jīng)檢驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行下一層施工。

4.4采取強(qiáng)夯擊實(shí)對(duì)高填方路堤進(jìn)行加固

考慮到高填方路堤的沉降和穩(wěn)定問(wèn)題，采取強(qiáng)夯措施對(duì)路堤填土進(jìn)行充分處理，保證路基施工質(zhì)量和穩(wěn)定。

（1）對(duì)基底的強(qiáng)夯處理。對(duì)存在軟弱土地基的路段，挖除軟弱土，換填開(kāi)山石渣，并對(duì)路基基底進(jìn)行基底強(qiáng)夯處理，采用主夯、副夯、全幅滿夯的次序進(jìn)行，主夯點(diǎn)、副夯點(diǎn)均按正方形布置（每四個(gè)主夯點(diǎn)正中夾一副夯點(diǎn)），點(diǎn)距為4m。第一、二遍單點(diǎn)采用1500kN·m夯擊能，每遍每點(diǎn)夯擊5次。第二遍點(diǎn)夯之后用推土機(jī)整平場(chǎng)地，第三遍全幅滿夯采用1000kN·m夯擊能。強(qiáng)夯處理完畢，最后兩擊平均夯沉量應(yīng)不大于5cm，否則應(yīng)增加夯擊遍數(shù)。

圖1　

（2）試夯。強(qiáng)夯施工前應(yīng)進(jìn)行試夯，以確定合理的施工參數(shù)和工藝。

（3）每4m進(jìn)行分層強(qiáng)夯。本段為控制路基自身沉降和穩(wěn)定，除基底進(jìn)行強(qiáng)夯外，還對(duì)路堤堤身進(jìn)行4m一層強(qiáng)夯處理。分層強(qiáng)夯單點(diǎn)夯擊能1000kN·m，錘徑為2m，全幅滿夯，搭接部分寬度為1m，即夯點(diǎn)間距為1m。分層強(qiáng)夯遍數(shù)2遍，強(qiáng)夯處理完畢，最后兩擊平均夯沉量應(yīng)不大于5cm，否則應(yīng)增加夯擊遍數(shù)。為了使強(qiáng)夯路段沿路線縱向方向順利過(guò)渡，強(qiáng)夯范圍至填方設(shè)計(jì)高度小于等于8m的路堤段截止。

4.5使用土工格柵對(duì)高填方路堤進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)

每4m鋪一層土工格柵，強(qiáng)夯完成后，采用40t以上級(jí)振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓整平處理，并鋪設(shè)雙向鋼塑格柵。在橫斷面橫向上鋪設(shè)時(shí)不得搭接綁扎接長(zhǎng)，而相鄰幅之間的土工格柵搭接寬度為15cm；土工格柵兩端應(yīng)回折2.0m錨固。鋪設(shè)土工格柵的土層表面應(yīng)平整，嚴(yán)禁有碎、塊石等堅(jiān)硬凸出物；土工格柵上、下側(cè)填料的最大粒徑不得大于規(guī)范規(guī)定的路床、路堤范圍的粒徑要求，在距格柵層8cm內(nèi)的填料粒徑不得大于6cm。格柵應(yīng)鋪設(shè)平整，不得有褶皺。利用土工格柵的高強(qiáng)度韌性，使之與土基組合成一個(gè)整體，可增強(qiáng)土體的抗剪能力，防止產(chǎn)生過(guò)大永久變形和疲勞破壞。

4.6抓好臺(tái)背部位的施工質(zhì)量控制

涵洞兩側(cè)、擋墻后背，這些地方地形條件特殊，填方施工難度大。施工時(shí)采用小型夯實(shí)機(jī)具，填筑的分層厚度應(yīng)控制在15cm左右，同時(shí)加大抽檢頻率保證壓實(shí)。

4.7做好路堤邊坡坡面的防護(hù)

路堤坡面采用拱形骨架內(nèi)噴播植草防護(hù)。

4.8設(shè)置位移沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)

加強(qiáng)施工過(guò)程中的穩(wěn)定觀測(cè)，按施工圖紙要求布設(shè)位移、沉降觀測(cè)點(diǎn)，定期進(jìn)行觀測(cè)，并做好記錄。用來(lái)指導(dǎo)高填方路堤的施工，控制填筑速率，預(yù)測(cè)工后沉降趨勢(shì)，確定路面施工時(shí)間和長(zhǎng)期穩(wěn)定性觀測(cè)。

在此段高填方路堤填筑完成后，歷經(jīng)兩個(gè)雨季，經(jīng)觀測(cè)，路基累計(jì)總沉降量控制在設(shè)計(jì)要求以內(nèi)，且路基總體已處于穩(wěn)定狀態(tài)，符合下道施工工序路面施工的要求，所采取的高填方路基沉降預(yù)防措施合理有效。

5　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)高速公路某段高填方路堤施工為實(shí)例，結(jié)合近年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高填方路堤產(chǎn)生常見(jiàn)病害的幾種形式進(jìn)行淺析，總結(jié)出了其產(chǎn)生的原因及預(yù)防處理措施。因此，如何控制高填方路堤的施工質(zhì)量，減少病害的發(fā)生就是高填方路堤病害防治的主要方向，從原路基地表、排水的處理，路基填料的選擇，每層攤鋪厚度及壓實(shí)度的控制，路堤邊坡防護(hù)等各道工序的嚴(yán)格控制，以及強(qiáng)夯工藝和土工格柵的合理應(yīng)用，填筑過(guò)程中及填筑完成后進(jìn)行沉降觀測(cè)等措施，以減少高填方路堤的工后沉降與災(zāi)害的產(chǎn)生，提高公路運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性及安全性。

[1]毛丹.淺議高填方路基施工與沉降控制.科技資訊，2010（24）.

[2]聶武軍，王瑞，劉潤(rùn)星.高填方路基沉降原因分析.內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2007（06）.

[3]洪海麗.如何控制高填方路基的施工質(zhì)量.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2008（16）.

[4]趙恒.高填方路基施工質(zhì)量控制的探討.科技資訊，2009（10）.

[5]時(shí)剛，穆青翼，馬靜.高填方路基施工期沉降分析.河南科學(xué)，2010（11）.

[6]鄧書(shū)連，周宇其.土工格柵在高填方路基中的應(yīng)用.公路與汽運(yùn)，2007（5）.

[7]王剛.淺談強(qiáng)夯法在高填方路基施工中的應(yīng)用.城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（7）.

[8]施工圖設(shè)計(jì)文件.

U418.5

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1673-0038（2015）18-0211-02

2015-4-10