李 劍

（保利長(zhǎng)大工程有限公司，廣東廣州511431）

因修筑高速公路的地區(qū)不同，其土質(zhì)條件也會(huì)存在差異，在施工期間，常常會(huì)遇到軟基地段，若未選用適合的施工技術(shù)，則會(huì)導(dǎo)致軟基病害，這樣會(huì)對(duì)高速公路的安全運(yùn)行構(gòu)成極大威脅。所以，相關(guān)工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高速公路軟基地段高填方路基施工技術(shù)的研究，從而為增強(qiáng)我國(guó)高速公路的使用性能及安全性能打下基礎(chǔ)。

1 工程實(shí)況

某高速公路位于高山地區(qū)，路基多為高挖高填方。相應(yīng)的合同段k47+000～+500段的路基填方，其高度為40m，填方量約為55萬(wàn)m3，是國(guó)內(nèi)不常見的高填方，而且，此處填方的路基地位置為軟土地段。地基處理以及路基填筑施工控制對(duì)于提升路基工程施工質(zhì)量具有重要影響。因此，如何確保路基的穩(wěn)定性、強(qiáng)度，相關(guān)施工企業(yè)對(duì)路基施工提出較高要求。

2 高填方路基施工質(zhì)量病害形成原因

填方的總體高度大于18.0 m（土質(zhì)）或者大于20.0m（石質(zhì)）路基，稱為高路堤。高路堤的填方占地寬，數(shù)量大，施工工藝十分復(fù)雜。所以，相關(guān)工作人員在高填方的路基展開施工作業(yè)過程中，難以確保路基的填方質(zhì)量。由于長(zhǎng)年受重復(fù)載荷作用的影響，當(dāng)工程施工結(jié)束后，伴隨行車載荷與時(shí)間的推移，極易引發(fā)很多病害，且難以治理。高填方的路基遇到最多的病害現(xiàn)象為局部沉陷、路基整體沉陷、路基滑動(dòng)、路基縱向開裂、邊坡滑坍等。導(dǎo)致高填方路基的病害原因大體如下：

2.1 路基設(shè)計(jì)不科學(xué)

2.1.1設(shè)計(jì)計(jì)算不合理

在高速公路的路線設(shè)計(jì)存在高填方路基時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)相關(guān)建筑規(guī)范，仔細(xì)對(duì)高填方路基進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，還要對(duì)沉降、穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。若驗(yàn)算與計(jì)算需要的土工實(shí)驗(yàn)資料、地質(zhì)條件等無法正確反映施工現(xiàn)場(chǎng)狀況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)計(jì)算不科學(xué)。在施工期間或施工結(jié)束時(shí)，高填方的路基則可能產(chǎn)生很嚴(yán)重的局部或整體下沉現(xiàn)象，進(jìn)而影響高速公路的有效使用。

2.1.2地基處理不合理

由于公路的路基經(jīng)過地區(qū)其地基顯得比較復(fù)雜，甚至有的是軟土地基，若沒有正確地選擇軟基處理方案，則地基加載后無法達(dá)到相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因荷載太大，使原有的自然狀態(tài)遭到破壞，產(chǎn)生土體剪切破壞，或重新固結(jié)，引發(fā)較大的沉陷事故。

2.2 施工方法不當(dāng)

高填方的路基施工工藝往往很復(fù)雜，受到諸多因素的影響，任何環(huán)節(jié)未得以妥善處理，均可能給路基施工埋下安全隱患。

2.2.1 填料質(zhì)量較差

若路基的填料土質(zhì)較差，如填料里混入了腐殖土、種植土或泥沼土等，由于這種土壤里含有大量的有機(jī)物等，強(qiáng)度低、抗水性能差，那么，路基將會(huì)產(chǎn)生沉陷破壞或者塑性變形。特別是膨脹土，遇水會(huì)立刻膨脹、軟化、風(fēng)化收縮、開裂，固體的穩(wěn)定性能較差，將其用于填料時(shí)，伴隨土壤里水分的揮發(fā)，收縮開裂問題會(huì)更加明顯，給堤基結(jié)構(gòu)構(gòu)成較大危害。

2.2.2 填筑工藝不合理

在工程施工過程中，對(duì)于高填方的路基，填料在分層填筑時(shí)，需根據(jù)國(guó)家相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的厚度予以鋪筑施工。若任意增加鋪筑厚度，就算壓實(shí)機(jī)根據(jù)規(guī)定的碾壓遍數(shù)進(jìn)行壓實(shí)，其路基的壓實(shí)度也無法達(dá)標(biāo)。若填筑到路基指定的標(biāo)高時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生累計(jì)的沉降變形問題，在填料自身重力與重復(fù)載荷作用下發(fā)生沉陷。并且，施工過程不可整幅分層填筑，由于路段受到諸多因素影響，需沿縱向分幅填筑，或者半填、半挖路段的處理不合理，引發(fā)路基的縱向開裂現(xiàn)象。

2.2.3 壓實(shí)方法不合理

未根據(jù)相關(guān)壓實(shí)工藝要求予以碾壓施工，路基工程的壓實(shí)強(qiáng)度不夠均勻，壓實(shí)度也難以達(dá)標(biāo)，最終導(dǎo)致高填方路段發(fā)生嚴(yán)重的沉降變形。

3 高速公路高填方路基工程的施工技術(shù)

為了更好地解決高填方路基有可能發(fā)生的問題，工作人員必須加強(qiáng)工程施工后質(zhì)量控制與施工技術(shù)的優(yōu)化，尤其是該段路基具有填方量大、高的特點(diǎn)，更易發(fā)生上述質(zhì)量問題，因此，采用行之有效的施工技術(shù)措施非常關(guān)鍵。

3.1 加深領(lǐng)悟設(shè)計(jì)意圖，選擇合適的地基處理技術(shù)

此段軟土地基處治厚度平均為8 m，設(shè)計(jì)應(yīng)用了振動(dòng)沉管的碎石灌注樁，土工格柵與砂墊層同步處治，陡坡地段設(shè)有臺(tái)階，臺(tái)階的開挖寬度通常設(shè)為3 m，且向內(nèi)傾斜4%。

第一，對(duì)于設(shè)計(jì)意圖，有效控制碎石樁的施工質(zhì)量。以碎石樁和土形成復(fù)合地基的假設(shè)為基礎(chǔ)，碎石樁一定要具備充足的單樁承載力，通常應(yīng)大于或等于600kPa，單根碎石樁密實(shí)度即為質(zhì)量控制的重要指標(biāo)。施工時(shí)，不僅要選擇代表性較強(qiáng)的地點(diǎn)設(shè)置試驗(yàn)樁，而且要結(jié)合試驗(yàn)抽樣，構(gòu)建動(dòng)態(tài)的管理圖表。由于在整個(gè)施工過程中，土體/土質(zhì)深度含水量不是一成不變的，使試驗(yàn)樁的代表性受限。所以，試驗(yàn)檢測(cè)在抽樣的時(shí)候，仔細(xì)地記錄、分析樁的貫入深度、時(shí)間、沖水量、水壓、壓入碎石量、電流動(dòng)變化關(guān)系等是非常關(guān)鍵的。施工期間，結(jié)合動(dòng)態(tài)管理圖表，合理調(diào)整施工參數(shù)，保證碎石樁的單核承載力與密實(shí)度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，施工中有效地應(yīng)用動(dòng)態(tài)管理技術(shù)十分必要。

第二，有效理解設(shè)計(jì)階段砂礫墊層的重要功能。在鋪設(shè)砂墊層的時(shí)候，應(yīng)盡可能平整場(chǎng)地，對(duì)于砂礫的填料，應(yīng)選級(jí)配較好的級(jí)配碎石，確保濾水性能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。而且，還要分析砂礫處治的透水性，加大地表強(qiáng)度，以免地基局部發(fā)生剪切變形現(xiàn)象。施工期間在對(duì)砂墊層鋪設(shè)時(shí)，再分層填筑厚度大約2 m的填石路基，使透水性能、地表總體強(qiáng)度得以提升，達(dá)到強(qiáng)化設(shè)計(jì)意圖的效果。基底應(yīng)用填石路基予以強(qiáng)化，讓路基填料的透水性能、總體強(qiáng)度得以增強(qiáng)，更好地加大地基承載力，控制地基發(fā)生沉降的概率。

3.2 強(qiáng)化路基填料質(zhì)量的控制

路基施工過程中，結(jié)合同段的挖方區(qū)(填方料源）砂巖較多、填石的路基沉降較少的特征，在高填方的路基填筑時(shí)，應(yīng)盡可能應(yīng)用填石路基。關(guān)于填料的粒徑確定，由于施工過程的爆破具有一定的不確定性，所以，應(yīng)按照填方層厚度以及粒徑的相關(guān)要求，當(dāng)石方爆破以后，在挖方區(qū)域需配備一臺(tái)破碎機(jī)強(qiáng)化破碎，保證填料的質(zhì)量，然后進(jìn)行壓實(shí)，讓路基在施工過程中密實(shí)而自然固結(jié)，降低因路基伴隨填方的增加而發(fā)生沉降的可能。

3.3 充分認(rèn)識(shí)分層填筑、挖反向臺(tái)階

施工過程中，應(yīng)用整幅的分層水平予以填筑，盡可能不采用分段填筑方式，因路段受到諸多條件影響，需沿縱向/橫向分幅、分段填時(shí)，就要嚴(yán)格控制高填方的路基填筑質(zhì)量，禁止無搭接填筑。此路段受到T梁的預(yù)制場(chǎng)施工影響，規(guī)定在k47+300～k47+500部位，25m開外的部分路基應(yīng)先填到路床頂。為了確保施工質(zhì)量，在填筑作業(yè)時(shí)，應(yīng)在每層均預(yù)留臺(tái)階作為搭接處理，同時(shí)，還要有效控制搭接長(zhǎng)度，一般預(yù)留大于5m。當(dāng)路基填至第二個(gè)平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)半填半挖狀況時(shí)，可在山坡上，根據(jù)相關(guān)要求，從填方坡腳向上/向內(nèi)挖成傾斜的臺(tái)階，挖臺(tái)階前必須有效清除表層的土，特別對(duì)下臥為巖層面的，應(yīng)將所有表層土直到巖層面都清除。臺(tái)階生成在巖層面上，有時(shí)必須采用爆破方式挖臺(tái)階，從而消除由于巖層而產(chǎn)生的沉降等安全隱患。

3.4 合理組織壓實(shí)工藝

在高填方路基正式施工過程中，有效控制填料的含水量，并制定科學(xué)的壓實(shí)工藝，依據(jù)相關(guān)規(guī)定，配備有關(guān)的整平碾壓機(jī)具，按照要求操作。此路段由于填料主要為弱風(fēng)化巖/強(qiáng)風(fēng)化巖，僅需確保填筑時(shí)候的天氣，即可基本確保填料的含水量，排除對(duì)壓實(shí)的影響。在對(duì)此段高填方路基進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用土工格柵，用沖擊碾壓、強(qiáng)夯對(duì)其產(chǎn)生破壞作用。而高填方路基一定要用重型壓實(shí)機(jī)，經(jīng)過系統(tǒng)分析，此處的路基施工主要選用功率較大的羊足碾與常規(guī)平板壓路機(jī)聯(lián)合應(yīng)用。壓實(shí)時(shí)，先用羊足碾予以強(qiáng)振壓實(shí)，再用推土機(jī)二次找平，用平板壓路機(jī)壓實(shí)。因羊足碾可以把石料有效破皮、破碎，使石屑經(jīng)過推土機(jī)十分平整地填入填料的空隙內(nèi)，增加填石的密實(shí)度，不僅確保路基的平整度、壓實(shí)度，而且給土工格柵的鋪筑提供方便，充分地發(fā)揮土工格柵的作用，排除路基滑動(dòng)/邊坡滑坍的安全隱患。

圖1 k47+000～k47+500段高填方路基填土?xí)r間與填土高度、沉降速率、沉降量之間的關(guān)系曲線

4 結(jié)論

該段路基經(jīng)過了21個(gè)月的填筑施工，最終填到了設(shè)計(jì)標(biāo)高，分析沉降曲線圖1可知：路基沉降在路基最初填筑階段很慢，當(dāng)路基填筑達(dá)到相應(yīng)的平臺(tái)時(shí)，沉降速度伴隨填筑的高度增加而增大，當(dāng)路基填筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，路基沉降又開始呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，直到路基總體穩(wěn)定。但是，沉降速率大體沒有較大變化（中間段發(fā)生沉降的速度加大主要是因?yàn)樘钔了俣冗^快所致），通過觀察相應(yīng)沉降關(guān)系曲線可知：在設(shè)計(jì)要求以內(nèi)，整體的沉降量也不是很大。究其原因，是路基在填筑施工中經(jīng)處理的地基承載力大體可以承受高填土的壓力，在地基允許的承載力范圍內(nèi)，出現(xiàn)很少的地基沉降現(xiàn)象，路基發(fā)生過類似的彈性變化，就是路基的沉降伴隨填土的高度上升而增加。在填土期間，沉降量均維持了基本線的彈性關(guān)系，這也是此段路基未發(fā)生過大沉降的關(guān)鍵原因。

所以，對(duì)路基沉降情況進(jìn)行跟蹤式的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，此段路基在整個(gè)施工中，工作人員認(rèn)真分析設(shè)計(jì)意圖，科學(xué)組織施工工序，設(shè)計(jì)最佳的施工方案。經(jīng)過對(duì)施工技術(shù)方案的改進(jìn)，使此段高填方的路基施工達(dá)到了較好效果。隨著路基填筑施工的結(jié)束，地基受到填方形成的土壓基本趨于穩(wěn)定，沉降速率逐漸穩(wěn)定，確保了此段路基的穩(wěn)定性及強(qiáng)度。