淺談南方山區(qū)高速公路路基施工技術(shù)

蘭升元

在山區(qū)修建高速公路是改變山區(qū)落后面貌造福于民的工程,但是高速公路的修建必然要改變山區(qū)原有的自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境,其較之于平原地區(qū)高速公路建設(shè)尤甚。因而在工程建設(shè)之初就要對(duì)山區(qū)高速公路建設(shè)地質(zhì)、山區(qū)高速公路的質(zhì)量控制做好探討和規(guī)劃。否則必然會(huì)引發(fā)一系列包括水土流失在內(nèi)的環(huán)境問(wèn)題,嚴(yán)重的將引發(fā)環(huán)境災(zāi)害。這樣就違背了建設(shè)的初衷,這在只重建設(shè)不顧環(huán)保的過(guò)去時(shí)有發(fā)生,教訓(xùn)極為慘痛。要預(yù)防這些問(wèn)題的發(fā)生必須根據(jù)工程的特點(diǎn)在建設(shè)之初預(yù)見(jiàn)到工程建設(shè)可能引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題,在工程設(shè)計(jì)施工中采取有效措施加以預(yù)防,把山區(qū)高速公路真正建成綠色之路、環(huán)保之路、福民之路。

路基是路面基礎(chǔ),路基施工質(zhì)量直接影響到路面和整個(gè)公路的使用效果。特別是山嶺重丘區(qū)高速公路路基因填方高、工程量大,要使路基具有足夠的強(qiáng)度、整體性和穩(wěn)定性,必須嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,才能實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求。路基的隱蔽工程較多,質(zhì)量不合標(biāo)準(zhǔn)會(huì)給路面及自身留下隱患,一旦產(chǎn)生病害,會(huì)損壞道路使用品質(zhì),導(dǎo)致阻礙交通及經(jīng)濟(jì)損失。

山區(qū)高速公路一般地處山嶺重丘區(qū),地形切割較為強(qiáng)烈,溝谷多呈V字形,地形陡峭,植被茂密,地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定,地勢(shì)低凹地帶常有局部的淤泥質(zhì)土,厚度均較小。由于地形多變的特點(diǎn),沿線填挖變化頻繁,從而出現(xiàn)了三多,即高陡坡路堤多,半填半挖路基多,坡地薄層軟土處理多,這給填方施工質(zhì)量控制帶來(lái)了挑戰(zhàn)。另外由于結(jié)構(gòu)物數(shù)量多,使得填方施工不能連片形成規(guī)模,也給質(zhì)量控制帶來(lái)較大的難度。鑒于山嶺重丘地形和結(jié)構(gòu)物頻繁的特點(diǎn),如不切實(shí)控制好填方工程的路基填筑及質(zhì)量,今后路基勢(shì)必大范圍產(chǎn)生不均勻沉降,影響行車舒適乃至安全。本文結(jié)合以上四條線路談?wù)勆絽^(qū)高速公路路基施工的特點(diǎn)和有關(guān)施工技術(shù)。

1 路基施工的質(zhì)量要求

1)具有足夠的穩(wěn)定性。為防止路基結(jié)構(gòu)在車輛荷載及自然因素作用下發(fā)生整體失穩(wěn),發(fā)生不允許的變形或破壞,必須因地制宜地采取一定的措施來(lái)保證路基整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。2)具有足夠的強(qiáng)度。為保證路基在外力作用下,不致產(chǎn)生超過(guò)容許范圍的變形,要求路基應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。3)具有足夠的水溫穩(wěn)定性。路基在地面水和地下水的作用下,其強(qiáng)度將會(huì)顯著降低。特別是季節(jié)性冰凍地區(qū),由于水溫狀況的變化,路基將發(fā)生周期性凍融作用,形成凍脹和翻漿,使路基強(qiáng)度急劇下降。應(yīng)保證在最不利的水溫狀況下,強(qiáng)度不致顯著降低,這就要求路基應(yīng)具有一定的水溫穩(wěn)定性。

2 溝谷軟基處理

軟土地基處理是我國(guó)南方高速公路修建過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。目前常用的方法有:換填法、強(qiáng)夯法、拋石擠淤法、反壓護(hù)道法、砂墊層法、木(柴)排及反鋪搭頭法、設(shè)置砂井法、爆破排淤法、土工布軟基處理法、豎向塑料板、排水板法、振沖及干振碎石樁法。以上這些軟土處理技術(shù)都已有了成熟的工法,在公路路基施工中產(chǎn)生了比較好的效果。

1)山坳水田處路基處理。山坳水田路段土質(zhì)濕軟,在填筑前,應(yīng)先進(jìn)行開(kāi)溝、攔截、引排地表水,疏干和晾曬后進(jìn)行填前壓實(shí)及路堤填筑。因引排有困難路段而增設(shè)積水坑的,應(yīng)定期將積水坑內(nèi)水抽取,使之有良好的地基施工場(chǎng)地。在路堤兩側(cè)坡腳外1.0m范圍內(nèi)清淤,最后進(jìn)行填筑前壓實(shí)或換填。采取如下處理措施:a.石盲溝或滲溝排水。對(duì)有泉眼或地下水比較豐富的路段,應(yīng)結(jié)合地形、水文地質(zhì)情況,調(diào)整碎石盲溝或滲溝的布設(shè)位置。對(duì)地勢(shì)較為平坦、排水有困難的在施工期間應(yīng)采取強(qiáng)制排水措施,必要時(shí)可增設(shè)線外排水設(shè)施。b.換填透水性材料或設(shè)砂墊層 30cm～150cm。c.墊層+井形砂溝處理。采用碎石盲溝或滲溝排水。2)水塘地段路基處理。路基經(jīng)過(guò)水塘地段,采用圍堰、抽水、清淤、換填或拋填石,并鋪砌邊坡至常水位以上 0.5m。

3 高填方路堤施工

1)高填方路堤應(yīng)按設(shè)計(jì)邊坡填筑,不得缺填,每層壓實(shí)度根據(jù)不同填料按規(guī)范嚴(yán)格控制。如果填料來(lái)源不同,其性質(zhì)相差較大時(shí),應(yīng)分層填筑。不應(yīng)分段或縱向分幅填筑。對(duì)于半填半挖一側(cè)為高填方的基底是斜坡時(shí)應(yīng)將其按規(guī)定開(kāi)挖橫向臺(tái)階,并應(yīng)在填方路堤完成后,及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)邊坡的松散棄土進(jìn)行清理。路基首先應(yīng)考慮在線路上用自然土進(jìn)行移挖作填來(lái)修筑,第一步需要將不適合作為路基填料的表土清除,一般清除厚度為 30cm。需要清除淤泥、沼澤土、有機(jī)土、草皮土、生活垃圾、樹(shù)根和含有腐朽物質(zhì)的土。液限超過(guò) 50,塑性指數(shù)大于 26的土,以及含水量超過(guò)規(guī)定的土,需要采取滿足設(shè)計(jì)要求的技術(shù)措施后,經(jīng)檢查合格后方可使用。試驗(yàn)結(jié)果分析可知:土質(zhì)顆粒越細(xì),其相應(yīng)的彈性模量越低,而砂性土彈性模量比較高。在需要選擇線外借土場(chǎng)時(shí),我們根據(jù)經(jīng)濟(jì)平衡盡量選擇塑性指標(biāo)較小的砂性土來(lái)填筑路基。2)高填方路堤每層松鋪厚度不得大于試驗(yàn)路段所確定的厚度,為防止高填方路堤的不均勻沉降,建議其每層松鋪厚度按試驗(yàn)路段所確立之?dāng)?shù)據(jù)的 90%來(lái)進(jìn)行控制施工。3)對(duì)于高填方路堤,應(yīng)在清理好的地表上安裝沉降板進(jìn)行沉降觀測(cè)。沉降板一般安裝在路基中心線上,縱向間距為 200m。同時(shí),應(yīng)在距路堤兩側(cè)趾部外5m處設(shè)置混凝土側(cè)向變位樁,其縱向間距不得超過(guò) 50m;對(duì)側(cè)向變位樁按三維控制,定期測(cè)量一次。路堤完工后,每月定期測(cè)量一次,并在每次觀測(cè)后立即整理,將其結(jié)果提交監(jiān)理工程師審查。4)對(duì)于高填方路堤,應(yīng)采用沖擊碾壓,減少后期沉降。沖擊壓實(shí)機(jī)在土石方壓實(shí)作業(yè)中突破了傳統(tǒng)的碾壓方式,當(dāng)其一角立于地面,向前碾壓時(shí),產(chǎn)生巨大的沖擊波。由于碾邊順序連續(xù)沖擊地面,可使土體碾壓均勻密實(shí)。該機(jī)以每小時(shí) 9km～12km的行駛速度碾壓作業(yè),即沖擊碾每秒鐘沖擊地面兩次,相當(dāng)于低頻大振幅沖擊壓實(shí)土體,并周期性地沖擊地面,產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波向地下深層傳播,可對(duì)填料作深層壓實(shí)。

4 填挖交界處路基施工

1)山區(qū)高速公路大多填方地段存在半填半挖、填挖交界施工,對(duì)于填挖交界處或自然橫坡陡于 1∶5時(shí),應(yīng)將原地面挖臺(tái)階,寬度不小于2m,其頂作成2%～4%的內(nèi)傾斜坡,壓實(shí)度不得小于85%;當(dāng)坡面或坡腳處裂隙水比較豐富或有地下泉水時(shí),應(yīng)在沿坡腳位置每間隔 2個(gè)～3個(gè)填層高度設(shè)置一個(gè)盲溝,將豐富的裂隙水或泉水導(dǎo)流至填方區(qū)以外排水溝內(nèi)。此外路堤在填筑過(guò)程中要按設(shè)計(jì)縱橫坡保持路拱,以便雨季排水暢通。對(duì)于半填半挖,填挖交界處施工,最好不要用推土機(jī)直接進(jìn)行填土作業(yè),這樣容易形成推堆區(qū)且滿足不了壓實(shí)要求。

2)在進(jìn)行填方區(qū)壓實(shí)度檢測(cè)時(shí),應(yīng)將該區(qū)域作為重點(diǎn)檢測(cè)對(duì)象,若壓實(shí)度不合格,要根據(jù)不合格原因堅(jiān)決進(jìn)行返工或補(bǔ)碾壓。

3)為保證半填半挖及填挖交界處路基的穩(wěn)定性,減少不均勻沉降,應(yīng)對(duì)部分半填半挖和填挖交界路基進(jìn)行土工格柵加固處理。a.山體自然坡比不小于 1∶2,且填高大于 4m時(shí),在路基頂部至 0.4H(H為填土高度)高度處,每間隔 100cm高度鋪設(shè)一層土工格柵。b.縱向填挖交界處土工格柵沿橫向鋪設(shè),當(dāng)土工格柵鋪設(shè)長(zhǎng)度超出路基邊坡的范圍時(shí)則鋪至離坡面 30cm處即可。路基施工時(shí)土工格柵鋪設(shè)在路基填挖交界處或半填半挖路段(見(jiàn)圖1,圖2)。

試驗(yàn)研究表明,在路基一定深度下布設(shè)一定數(shù)量的土工格柵,可以提高地基承載力,增加路基穩(wěn)定性,并且能形成“結(jié)構(gòu)效應(yīng)”,實(shí)現(xiàn)減少沉降、控制不均勻沉降的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

1)南方山區(qū)高速公路工程由于受地形、地質(zhì)和氣候影響,多出現(xiàn)高填方、陡坡路堤、半挖半填、填挖交界、淺層軟弱富水地基處理等狀況,并要克服施工期間季節(jié)性降雨和陣發(fā)性降雨等難點(diǎn),如果處理不好,留下質(zhì)量隱患,將影響行車舒適及安全,并給運(yùn)營(yíng)以后的養(yǎng)護(hù)帶來(lái)很大的困難,因此要格外重視。

2)填方工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于管理,應(yīng)該制定行之有效的管理措施,確保按規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求不折不扣地付諸實(shí)施。

3)試驗(yàn)、檢測(cè)、觀測(cè)是必要的,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn),質(zhì)量管理水平和檔次才能不斷提高。

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