黃金保
(福建高速公路集團有限公司福州管理分公司,福建福州 350000)
路基是高速公路工程中的重要組成部分之一,其質(zhì)量直接關系到高速公路的承載力、結構的穩(wěn)定性,并間接影響高速公路路面的平整度,為此,確保路基質(zhì)量尤為必要。在一些地形條件比較復雜的山區(qū)內(nèi)進行路基施工時,常常會遇到高填深挖的路段,因此需要全面了解和掌握相關施工技術,并在實際工程中合理運用,為高速公路工程質(zhì)量提供保障?;诖?,對高速公路工程高填深挖路基施工技術展開分析。
永定至上杭高速公路位于福建龍巖市境內(nèi),某合同段路段全長9.629km,路基紅線寬度為50m。全線土石方挖填總量為519.51 萬立方米,其中開挖量為382.48 萬立方米,填筑量為137.03 萬立方米。主線設計為雙向四車道,行車速度為80km/h,整體式路基的寬度為24.5m,分離式路基的寬度為12.25m。工程所在地為山區(qū),地形較為復雜,局部路段內(nèi)的路基存在高填深挖的情況,導致施工難度增大,挖深達到20m以上的路段有4 段,最高挖深大約為50m。
2.1.1 土方路基挖方段
第一,在對土方路基挖方段施工前,應由專業(yè)的測量人員,在現(xiàn)場準確測放出開挖坡口線,以白灰標示,同時對原地面高程復測,界定挖方段,并依據(jù)設計橫斷面確定出開挖的具體深度。開挖前,應在相應的位置處修筑截水溝,避免路線以外的地表水流入開挖區(qū),對邊坡造成侵蝕,加大安全隱患。路塹開挖應在截水溝完工后開展。
第二,明確開挖順序,即分幅分層、從上向下、由高到低,為避免開挖期間邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)的狀況,應采取有效的措施加以防護。挖至邊坡線前時,應預留出一定的寬度,確保開挖期間不會對邊坡線外的土層造成擾動。用挖掘機開挖土方,自卸汽車負責運輸,堆土高度和坡度應符合規(guī)定要求;路塹深度<8.0m 時,邊坡的坡率可以取1∶1.5,路塹深度≥8.0m 時,應采用臺階式邊坡[1]。從開挖面向下,以分段的形式對邊坡進行整修,此項工作應在每開挖2.0~3.0m 時開展一次。
第三,采用臺階式開挖,每間隔8m 設置一階,階間設置寬度2.0m 的護坡道,向外傾斜4%,路基兩側加寬填筑50cm,從而使壓實寬度大于路堤的設計寬度,確保邊緣的壓實度達標;路堤邊坡的高度達到16m 以上時,可在水穩(wěn)碎石底基層1/2 處布設直徑8mm 的鋼筋網(wǎng),間距控制在20cm×20cm;填石路基邊坡與填土路基邊坡相同,也可采用臺階式開挖,邊坡采用碼砌的方法進行施工,按高度取碼砌厚度,以1~2m 為宜;填石路基邊坡借助臺階碼砌,每節(jié)臺階的高度控制在40cm;原地面較陡的邊坡,可采取擋土墻進行防護,避免失穩(wěn)[2]。
第四,在土方路堤挖方段施工中應注意如下事項:若是路塹的深度比較大,縱向上可以采用分幅分層的方式開挖,若是路塹既長又深,縱向上可以采用分段分層的方式開挖,每層挖出一條通道后,再對兩側開挖,且邊坡開挖后,應采取有效措施加以防護,避免施工期間邊坡失穩(wěn);路塹采取分幅分級的方式開挖,挖一級防護一級;土方開挖過程中,應當避免出現(xiàn)超挖的現(xiàn)象,不得掏底[3]。
2.1.2 深挖方路基
該工程中,部分路段位于低山丘陵區(qū),受地形限制,出現(xiàn)較多的高邊坡和深路塹。路基深挖一般控制在20m,該工程中超過控制標準的深挖方路段共有14處,最長一處為300m,最短一處為40m[4]。深挖方路基施工要點如下:
第一,對于石質(zhì)深挖方邊坡,應每間隔一級邊坡設置寬度為2m 的平臺截水溝,并將攔截的坡面水經(jīng)由坡頂引至路基外,降低水對挖方邊坡的沖蝕。路基開挖可在截水溝施工完畢后開展。
第二,按照分幅分層、從上向下、由高到低的順序開挖路塹,開挖路基邊坡時,應同時進行防護工程,挖一級邊坡防護一級,避免開挖的邊坡長時間裸露在外。根據(jù)深挖方路基的特點,結合現(xiàn)場實際,選取如下支護方式:三維植被網(wǎng)、框架錨桿、鐵絲網(wǎng)+三維組合網(wǎng)。深挖方路基的開挖順序如圖1 所示。
圖1 深挖方路基開挖順序示意圖
第三,開挖前要核查地面高程,并確定坡口線的位置。同時,將觀測樁埋設在距離坡口線以外5m 處,縱向間距控制在8~10m,導管與導桿要伸出路面頂部一定的高度,以便竣工后跟蹤觀察。根據(jù)觀測結果繪制關系曲線,發(fā)現(xiàn)問題要及時分析原因,若是路基有開裂或是滑坡的趨勢,必須立即上報。
2.2.1 施工方案
第一,對于填方邊坡高度在15m 以上的高路堤,應在水穩(wěn)碎石底基層布設8mm 的鋼筋網(wǎng),并用大噸位的壓路機或是以沖擊碾壓的方式對路基補強,提高路基填土的密實度,確保路基的整體性和強度。
第二,在高填方路基填筑施工中,要合理選擇填料,可優(yōu)先采用工程力學性質(zhì)較好的土質(zhì)填筑路基;路床頂面以下2m 范圍內(nèi),必須用工程力學性質(zhì)較好的土質(zhì)填筑。該工程共有9 處填土高度超過15m 的路段,具體的填筑施工工藝與一般路基相同。
2.2.2 施工要點
第一,正式開始高填方路基施工前,要做好如下準備工作:修筑施工便道和臨時排水設施;由專業(yè)的測量人員,用全站儀準確測放出道路中線和填筑邊線,打設控制樁,在直線段上每隔20m 定出1個中樁、2 個邊樁,曲線段間隔10m,并用白灰撒出坡腳位置線;選取一段路段作為試驗段,在其上按預先確定的工藝進行施工,以此確定相關工藝參數(shù),包括碾壓速度及遍數(shù)、松鋪厚度等;對填料進行單軸抗壓強度、擊實、顆粒分析等試驗,所有技術指標全部合格方可在施工中使用。填料的最大粒徑與最小強度要求如表1所示。
表1 填料最大粒徑與最小強度要求
第二,填筑前,要先清表,將路基填筑寬度范圍內(nèi)的地表土、腐殖土及各種雜物全部清除干凈,用自卸車將清表土運至棄土場堆放;清表后進行填前碾壓,根據(jù)填料的含水量情況,采取灑水或深翻晾曬的方法進行處理,使其達到最佳含水量,保證壓實度達標。特殊路基段按規(guī)范要求處理,經(jīng)檢驗合格方可填筑路基。
第三,按路基寬度、松鋪厚度,結合每車運料量,在填筑作業(yè)面劃出網(wǎng)格,確定每車石方的卸車位置及卸料方量,以此控制松鋪厚度。運輸車抵達現(xiàn)場后,由專人負責指揮,從一端開始向網(wǎng)格內(nèi)傾倒填料。
第四,按中樁和邊樁設置控制桿,以此控制填料的松鋪厚度,根據(jù)填筑高程,用施工機械將填料初步推平,局部不平處以人工方式找平。粗平的填料,用推土機精平,確保平整度達到15mm 以內(nèi),形成一定的橫坡,以2%~3%為宜,便于積水排出。
第五,推土機精平長度達到100m 后,壓路機便可開始碾壓。該工程采用的碾壓組合方式為靜壓、弱振、強振、靜壓,碾壓遍數(shù)以試驗段確定的遍數(shù)為準。按先邊緣后中間,先慢后快,先靜壓后振動的原則操作,橫向接頭的重疊寬度控制在1m,前后相鄰區(qū)段縱向重疊寬度不小于2m[5]。振動碾壓4~6 遍后,觀察路基表面,看有無明顯輪跡,碾壓作業(yè)時,壓路機的速度應控制在2.5~3km/h。碾壓分為初壓、復壓、終壓。其中,初壓采用振動壓路機,首次整平后先靜壓,用平地機對不平的部位進行二次找平;復壓在二次找平后及時展開,采用振動碾壓的方式,壓至沉降差達到規(guī)范要求;終壓的主要作用是消除輪跡,以靜壓為主。
在高填深挖路基施工過程中,要做好防護工作,避免對周圍的生態(tài)環(huán)境造成破壞。為提高防護效果,可將生態(tài)防護與結構防護有機結合,具體的防護措施如下:
2.3.1 草籽噴播防護
第一,噴播施工前,以人工方式將坡面整平,清除垃圾和各種雜物,如植物、泥塊等。采用置換法,用改良土替換不利于草籽種植的土體,置換厚度控制在50~75mm。置換后,澆水潤濕,經(jīng)過自然沉降后,使坡面達到穩(wěn)定狀態(tài)。綠化防護前,先完成漿砌圬工。
第二,所有準備工作完畢后,選擇適宜草籽播種的時間,將草籽與各種配料,如保水劑、肥料、木質(zhì)纖維和水等,按照一定的比例進行拌和,然后利用噴播機噴射到平整的坡面上,要保證噴射均勻。草籽噴射后,為避免受到雨水沖刷大量流失,可在其上覆蓋濕度適宜的稻草或無紡布,以達到保濕和保溫的效果,這樣有助于草籽發(fā)芽。
第三,使用高壓噴霧器,對噴射草籽的坡面進行養(yǎng)護,使用噴霧器會使水形成霧狀,可以提高噴灑范圍,同時能夠解決高壓射流水對坡面造成沖擊形成徑流的問題。按照坡面上種植草籽的種類確定養(yǎng)護時間,一般以45d 左右為宜。同時,在養(yǎng)護階段需針對病蟲害問題采取有效的防范措施,并根據(jù)草籽的生長需要進行施肥,稀疏區(qū)域要及時補種。
2.3.2 三角防護網(wǎng)
第一,三角防護網(wǎng)施工正式開始前,應先處理邊坡表面,使坡面的傾斜度保持一致,清除坡面上不穩(wěn)定的石塊,確保坡面平整、穩(wěn)定;三維網(wǎng)在坡頂延伸100cm 左右后加以固定,保證埋入土中的三維網(wǎng)長度達50cm 以上,隨后按照由上向下的順序?qū)⑷S網(wǎng)鋪設至邊坡底部。網(wǎng)間的搭接寬度需控制在20cm 左右,三維網(wǎng)要緊貼坡面,不得存在懸空及皺褶情況。
第二,用U 型釘固定三維網(wǎng),確保U 型釘與三維網(wǎng)緊貼在邊坡表上。鋪好三維網(wǎng)后,向其中填入厚度7cm 以上的耕植土,并在填土后將坡面整平;在耕植土上以噴播的方法播種預先選好的草籽,噴播完畢后,在其上覆蓋一層土工布。為促使草籽快速發(fā)芽,要定期噴水,待幼苗長出5cm 后,應及時揭掉土工布。
2.3.3 護面墻防護
第一,對邊坡坡面加以處理,使其達到平整、密實的狀態(tài),可將局部凹陷處挖成臺階,以圬工找平,施工過程中,以立桿掛線的方法進行水平與高程控制,并定期復核,確保砌體平整;護面墻的基礎要牢固、可靠,若地基為軟弱土體,應采取相應的措施加以處理。
第二,要保證砌體的石質(zhì)堅硬,不得使用風化石,砌筑時砂漿要飽滿、密實,并按規(guī)范要求養(yǎng)生;根據(jù)設計要求,在指定的位置布設伸縮縫,間隙的寬度不超過2cm,并在其中填塞瀝青麻絮。
綜上所述,高速公路工程高填深挖路基施工是一項較為復雜且系統(tǒng)的工作,與一般的路段相比,高填深挖路段的施工難度更高,若是控制不好,會影響路基質(zhì)量,從而影響高速公路工程的整體質(zhì)量。因此,施工人員要全面掌握高填深挖施工技術,并在實際高速公路工程中合理運用,為高速公路工程質(zhì)量提供保障。