新建蒲虹公路過濕路基的換填施工技術(shù)研究

崔純純

（中鐵二十四局集團(tuán)上海鐵建工程有限公司，上海 200070）

新建蒲虹公路過濕路基的換填施工技術(shù)研究

崔純純

（中鐵二十四局集團(tuán)上海鐵建工程有限公司，上海 200070）

基于浦虹公路區(qū)域地質(zhì)、構(gòu)造、降雨和工程特征的分析，針對(duì)不同特點(diǎn)的過濕路段施用不同的換填方案。并相應(yīng)地制定施工工藝、工藝流程和操作要點(diǎn)。實(shí)際工程表明，該換填施工技術(shù)符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，效果良好。

蒲虹公路；過濕路基；換填技術(shù)

汶川地震災(zāi)區(qū)道路毀損嚴(yán)重，為了保障虹口旅游景區(qū)公路暢通，上海援建指揮部特新建都江堰蒲陽(yáng)至虹口公路。蒲虹公路工程是上海對(duì)口援建都江堰的重大工程之一，備受社會(huì)各界關(guān)注，被稱為“生命之路，發(fā)展之路，安全之路”。對(duì)沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)乃至都江堰地區(qū)的災(zāi)后重建、經(jīng)濟(jì)發(fā)展將發(fā)揮重要作用。

該工程部分路段的路床為過濕土［1］（過濕土大多屬于高液限黏土，液限大于50%，塑性指數(shù)大于26。土的天然含水量大、粘性大，一般還含有膨脹性礦物，其親水性和持水性強(qiáng)，透水性差），含水量高達(dá)36%，接近飽和狀態(tài)，受山區(qū)光照條件影響此土質(zhì)難以達(dá)到最佳含水量狀態(tài)，在天氣晴朗的情況下，晾曬7～8d含水量仍高達(dá)25%以上，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度僅為76%難以滿足設(shè)計(jì)要求，車輛作用下路基易發(fā)生沉陷現(xiàn)象，工程質(zhì)量得不到保證，也影響著相鄰路段的施工。為確定一個(gè)技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、施工條件滿足的處理方案，項(xiàng)目組通過大量的室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并參考已有的相關(guān)文獻(xiàn)［2～6］、技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)［7，8］，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段施工過程中的氣候、材料、施工工藝水平等形成了《蒲虹公路土路基（挖方）改良性能試驗(yàn)方案》和《蒲虹公路路基（挖方）改良性能施工方案》。同時(shí)，邀請(qǐng)有關(guān)路基專家召開論證會(huì)，根據(jù)論證會(huì)上專家的意見，對(duì)過濕土路段的路床采用換填的方案，使工程施工具可操作性，質(zhì)量和工期得到保障。

1 區(qū)域背景及工程概況

1.1 地質(zhì)特征

蒲虹公路是都江堰市蒲陽(yáng)鎮(zhèn)與虹口鄉(xiāng)的第二交通要道，中段地區(qū)出露地層主要為中泥盆系觀霧山組的中厚層石灰?guī)r，西側(cè)K22以西及東側(cè)K9以東為三疊系須家河組的砂泥巖。區(qū)域內(nèi)石灰?guī)r和碎屑巖交界處發(fā)育2條斷層，道路經(jīng)過區(qū)為一背斜構(gòu)造，道路西側(cè)與都江堰－北川斷裂相鄰（圖1）。

圖1 蒲虹公路區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Geology of the Puyang－Hongkou highway area

1.2 構(gòu)造與地震

本區(qū)構(gòu)造上位于華夏系龍門山褶皺帶東南緣與新華夏系四川沉降帶的斜接部位，地震活動(dòng)十分頻繁。5a發(fā)生Ms＞2.0級(jí)地震共103次，其中有震感和強(qiáng)烈震感地震18次，境外波及本區(qū)的地震12次。2008年以前，境內(nèi)發(fā)生4.0級(jí)以上地震共3次，即1787年12月13日都江堰市東4.7級(jí)地震、1986年11月10日虹口4.2級(jí)地震和1993年12月30日崇義－土橋4.4級(jí)地震。

1.3 降雨特征

區(qū)域降雨十分豐富，年降雨量達(dá)1 200mm以上，2001年9～10月連續(xù)降雨達(dá)40多天，2009年7月17日局地暴雨量達(dá)到220mm/3h。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，1964年以來(lái)二王廟滑坡多次活動(dòng)，2001年的長(zhǎng)降雨作用使靈巖寺一帶大面積滑坡，2001～2006年繞壩路多次發(fā)生滑坡泥石流災(zāi)害。

1.4 工程概況

都江堰市蒲陽(yáng)至虹口公路段共設(shè)計(jì)23.804 km，其中有近7km多的過濕土地段，且主要集中在DK13～DK20段，DK9＋600～DK10＋000、DK13＋000～DK14＋000、DK15＋000～DK20＋000路段（見圖2和表1），路基以挖方通過，路基土為第四系全新統(tǒng)殘坡積粘土，黃色，淺黃色，濕－稍濕，可塑狀，中等壓縮性，厚度為3～10m，局部地段層厚＞10 m；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣土工試驗(yàn)各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)有：液限ω1＝36%～52%，塑限ωp＝21%～30%，塑性指數(shù)Ip≥26，地基承載力≤0.08MPa，鑒別分類為高液限黏土［9］。

圖2 蒲虹公路過濕路段分布示意圖Fig.2 Distribution of the badly moist segments along the highway

表1 過濕土地段換填里程及方案匯總表Table 1 Mileage of badly moist segments and replacement schemes

2 換填方案

對(duì)過濕土路段的路床采用換填的方案更具可操作性，質(zhì)量和工期更容易保證。結(jié)合區(qū)域的氣候、材料、施工工藝水平和施工現(xiàn)場(chǎng)管理等實(shí)際情況，形成《蒲虹公路過濕土換填方案》，以指導(dǎo)施工。施工過程中，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況有針對(duì)性的選用換填方案。

（1）路基土含水量偏高但承載力較好路段。換填40cm深碎石土或砂礫石，山體側(cè)邊溝下設(shè)置縱向滲溝，將地下水引入涵洞或適當(dāng)位置設(shè)置橫向滲溝將水排到路基外面。換填材料優(yōu)先滿足要求的碎石土。當(dāng)選用碎石土作為換填材料時(shí)，應(yīng)在換填土層下鋪設(shè)防滲土工布，并按間距8m設(shè)置橫向滲溝，將地下水匯入縱向滲溝或排出路基。滲溝采用60cm（深）×40cm（寬）的砂礫石或碎石滲溝，滲溝四周采用滲水土工布包裹。

（2）路基土含水量偏高，承載力較差路段。換填80cm深碎石土或砂礫石。山體側(cè)邊溝下設(shè)置縱向滲溝，將地下水引入涵洞或適當(dāng)位置設(shè)置橫向滲溝將水排到路基外面。換填材料優(yōu)先選用滿足要求的碎石土。當(dāng)選用碎石土作為換填料時(shí)，應(yīng)在換填土層下鋪設(shè)防滲土工布。滲溝采用60cm（深）×40 cm（寬）的砂礫石或碎石滲溝，滲溝四周采用滲水土工布包裹。

表2 處理方案比選Table 2 Contrast between replacement schemes

（3）路基土含水量高，承載力差（路床底基承載力＜80kPa）且地表橫坡較陡的淺填淺挖路段。換填80cm深碎石土或砂礫石。山體側(cè)邊溝下設(shè)置縱向滲溝，將地下水引入涵洞或在適當(dāng)位置設(shè)置橫向滲溝將水排到路基外面。換填材料優(yōu)先選用滿足要求的碎石土。當(dāng)選用碎石土作為換填料時(shí)，應(yīng)在換填土層下鋪設(shè)防滲土工布，并按間距8m設(shè)置橫向滲溝，將地下水匯入縱向滲溝或排出路基；采用砂礫石換填時(shí)，應(yīng)在換填土層下按間距8m設(shè)置橫向滲溝，將地下水匯入縱向滲溝或排出路基。滲溝采用60cm（深）×40cm（寬）的砂礫石或碎石滲溝，滲溝四周采用滲水土工布包裹。

（4）路基含水量高，承載力差（路床底基承載力＜80kPa）且橫向排水不暢的深挖路段，換填80cm深碎石土或砂礫石，在路床底面以下?lián)Q填60cm深的片石，片石采用人工擺放，大面朝下，片石自下而上由大到小，片石之間的縫隙必須采用石屑或砂礫等透水性材料充填，并碾壓密實(shí)。

3 換填工藝

本工藝針對(duì)過濕土地段，采取換填法施工［10，11］，以求滿足施工質(zhì)量、進(jìn)度、工期的需求，而保證工程項(xiàng)目順利進(jìn)行。同時(shí)，在施工過程中，針對(duì)“過濕土”實(shí)際地質(zhì)情況，因地制宜，以結(jié)合不同地段，以分類、分段進(jìn)行綜合治理。

（1）路基土天然含水量≥25%，路床地基承載力滿足80kPa的路段，換填40cm深碎石或砂礫石。

（2）路基土天然含水量≥25%，路床地基承載力＜80kPa的路段，換填80cm深碎石或砂礫石。

（3）路基土天然含水量≥25%，路床地基承載力＜80kPa，且地表橫坡較陡的淺填淺挖路段（橫坡陡于1∶5），換填80cm深石方路基。

（4）路基天然含水量≥25%，路床地基承載力＜80kPa，且橫向排水不暢的深挖路段，換填80cm深石方，在路床底面以下?lián)Q填60cm深的片石。

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程（圖3）

圖3 施工工藝流程圖Fig.3 Process of construction technology

4.2 工藝說(shuō)明

換填40cm深碎石或砂礫石。山體側(cè)邊溝下設(shè)置縱向滲溝，將地下水引入涵洞或適當(dāng)位置設(shè)置橫向滲溝將水排到路基外。換填材料優(yōu)先選用滿足要求的碎石。當(dāng)選用碎石土作為換填料時(shí)，應(yīng)在換填土層下鋪設(shè)防滲土工布，并按間距8m設(shè)置橫向滲溝，將地下水匯入縱向滲溝或排出路基。

滲溝采用60cm（深）×40cm（寬）的砂礫石或碎石滲溝，滲溝四周設(shè)置一層10cm厚的砂墊層及一層滲水土工布。

（2）路基土天然含水量≥25%，路床地基承載力＜80kPa的路段

換填80cm深碎石或砂礫石。山體側(cè)邊溝下設(shè)置縱向滲溝，將地下水引入涵洞或適當(dāng)位置設(shè)置橫向滲溝將水排到路基外。換填材料優(yōu)先選用滿足要求的碎石。當(dāng)選用碎石土作為換填料時(shí)，應(yīng)在換填土層下鋪設(shè)防滲土工布。滲溝采用60cm（深）×40cm（寬）的砂礫石或碎石滲溝，滲溝四周設(shè)置一層10cm厚的砂墊層及一層滲水土工布。

圖4 試驗(yàn)段碾壓工藝流程示意圖Fig.4 Process of the grind－press technology for the test

（3）路基土天然含水量≥25%，路床地基承載力＜80kPa，且地表橫坡較陡的淺填淺挖路段（橫坡陡于1∶5）

換填80cm深石方路基。山體側(cè)邊溝下設(shè)置縱向滲溝，將地下水引入涵洞或在適當(dāng)位置設(shè)置橫向滲溝將水排到路基外。換填材料優(yōu)先選用滿足要求的石方。當(dāng)換填時(shí)，應(yīng)在換填土層下鋪設(shè)防滲土工布，并按間距8m設(shè)置橫向滲溝，將地下水匯入縱向滲溝或排出路基。

滲溝采用60cm（深）×40cm（寬）的碎石滲溝，滲溝四周設(shè)置一層10cm厚的砂墊層及一層滲水土工布。

原料：面粉約320 g，人造奶油108 g，雞蛋 1 個(gè)，水約 50 g，鹽 5 g，檸檬酸少許。肉（魚肉、牛肉、豬肉、羊肉皆可）或蘑菇 200 g，蔥、胡椒粉等各適量。

（4）路基天然含水量≥25%，路床地基承載力＜80kPa，且橫向排水不暢的深挖路段

換填80cm深石方，在路床底面以下?lián)Q填60 cm深的片石，片石采用人工擺放，大面朝下，片石自下而上由大到小，片石之間的縫隙必須采用石屑或砂礫等透水性材料充填，并碾壓密實(shí)。試驗(yàn)段碾壓工藝流程示意圖見圖4。

4.3 施工布置

過濕土換填方案見圖5。

圖5 過濕土換填方案Fig.5 Scheme for replacing badly moist soil

4.4 操作要點(diǎn)

4.4.1 基底處理

（1）開工前在現(xiàn)場(chǎng)放出路基中線、邊線。

（2）根據(jù)土質(zhì)試驗(yàn)和調(diào)查的資料，將施工范圍內(nèi)的樹木、草皮及表土進(jìn)行清除。

（3）開挖至路床頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以下80cm（40cm或80cm＋60cm視地質(zhì)情況定）。

（4）用推土機(jī)初平，人工修整，作成向兩側(cè)2%～4%的橫向排水坡。

（5）做好路基兩側(cè)臨時(shí)性排水設(shè)施。

4.4.2 設(shè)置縱、橫向滲溝

（1）橫滲溝設(shè)置：按間距8m設(shè)置橫向滲溝，將地下水匯入縱向滲溝或排出路基。

（2）縱滲溝設(shè)置：山體側(cè)邊溝下設(shè)置縱向滲溝，將地下水引入涵洞或在適當(dāng)位置設(shè)置橫向滲溝將水排到路基外面。

（3）滲溝采用60cm（深）×40cm（寬）的砂礫石或碎石滲溝，滲溝四周采用滲水土工布包裹。

4.4.3 鋪設(shè)土工布及砂墊層

（1）土工布鋪設(shè)

① 基層應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)，如有異物，應(yīng)事先處理妥善。

② 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，確定土工布尺寸，裁剪后予以試鋪，裁剪尺寸應(yīng)準(zhǔn)確。

③ 搭接寬度應(yīng)合適，搭接處應(yīng)平整，松緊適度。搭接寬度不應(yīng)小于0.3m。

④ 接縫處理：土工布的聯(lián)結(jié)可根據(jù)實(shí)際工程情況，采用縫合法或搭接法，縫合寬度不應(yīng)小于0.1 m。

⑤ 對(duì)搭接部位進(jìn)行縫合時(shí)縫合線應(yīng)平直，針腳應(yīng)均勻。⑥ 縫合后的土工布應(yīng)鋪設(shè)平整，不存在缺陷。⑦ 接縫須與坡面線相交；與坡腳平衡或可能存在應(yīng)力的地方，水平接縫的距離須大于1.5m。

⑧ 在坡面上，對(duì)土工布的一端進(jìn)行錨固，然后將卷材須坡面放下以保證土工布保持拉緊的狀態(tài)。

（2）砂墊層

人工鋪設(shè)一層10cm的中粗砂，人工拉線整平，壓路機(jī)靜壓。

4.4.4 運(yùn)輸、填筑、攤鋪、平整

路基填筑的換填料挖、裝、運(yùn)、填應(yīng)采用機(jī)械化施工，用挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車運(yùn)輸。填筑區(qū)段按照網(wǎng)格化布料，每方格內(nèi)以松鋪厚度計(jì)算卸料車數(shù)，控制卸料密度。用推土機(jī)攤鋪平整，使填料層在縱向和橫向平順均勻攤鋪，保證壓路機(jī)碾壓輪表面能均勻接觸層面進(jìn)行壓實(shí)。平整在初壓工序之前用推土機(jī)粗平，后由平地機(jī)精平，其局部凹坑采用人工修整。

4.4.5 碾壓

（1）采用橫斷面全寬、縱向水平分層填筑壓實(shí)的方法填筑。分層填筑松鋪厚度通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)段確定。

（2）壓路機(jī)走行先兩邊后中間，曲線段先內(nèi)側(cè)后外側(cè)，相鄰兩行碾壓輪跡至少重疊40cm，保證不漏壓。初始段碾壓試驗(yàn)按初壓慢速、復(fù)壓中速、終壓快速三個(gè)步驟進(jìn)行。碾壓遍數(shù)為6～8遍，靜壓1～2遍、弱振1遍、強(qiáng)振2～3遍、弱振1遍、靜壓1～2遍進(jìn)行，碾壓超過8遍仍然達(dá)不到壓實(shí)度要求時(shí)須考慮減薄層厚。如試驗(yàn)段碾壓工藝流程圖（圖5）所示。

4.4.6 試驗(yàn)檢測(cè)

路基填筑分層填筑碾壓完畢，即可進(jìn)行密實(shí)度檢測(cè)，合格后才能進(jìn)行下一層的施工。路基填筑到路床頂，即可進(jìn)行路基彎沉檢測(cè)，并根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

本文過濕地段換填技術(shù)方法采用連砂石對(duì)過濕土進(jìn)行換填，開挖至試驗(yàn)標(biāo)高后，鋪設(shè)防水土工布，然后分層攤鋪連砂石。先采用換填0.8m深度，施工50m試驗(yàn)段。若合格，則采用80cm深度進(jìn)行換填；不合格，則采用1.2m增至5m逐漸加深進(jìn)行換填試驗(yàn)。先進(jìn)行過濕土施工地段選擇在里程段K15＋750～K19＋500位置，從距離試驗(yàn)段地點(diǎn)約8 km的高原村白沙河開挖連砂石向山上運(yùn)輸。連砂石選用最大粒徑不超過100mm，含砂量保證30%以上，利用5t東風(fēng)汽車，從虹口鄉(xiāng)高原村白沙河經(jīng)施工便道運(yùn)入施工工地。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，由于汽車從山下向山上運(yùn)輸，每輛5t東風(fēng)汽車每次最多載重3m3連砂石。為滿足雨天運(yùn)輸要求，必須對(duì)便道加強(qiáng)維護(hù)，保證運(yùn)輸車輛雨天也能將填料運(yùn)輸上山。

過濕地段的路床施工質(zhì)量技術(shù)在地震災(zāi)區(qū)新建蒲虹公路DK13～DK20段，DK9＋600～DK10＋000、DK13＋000～DK14＋000、DK15＋000～DK20＋000段得到很好的應(yīng)用與實(shí)踐。該工程在實(shí)施過程中，過濕土地段路基采用換填砂礫石及碎石土處理，效果良好，且施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求，可以作為類似工程的典型案例，也為相關(guān)技術(shù)的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

［1］康擁政，竇慧娟，趙慧麗.高速公路路基過濕土處理的探討［J］.路基工程，2006，（1）：48－49.

［2］楊雷，杜雅麗，奇慧.淺談公路路基施工的質(zhì)量控制［J］.山西建筑，2005，（2）：186－187.

［3］童園珍，吳愛龍.淺談公路路基施工各階段需注意的問題及解決方法［J］.科技信息，2010，（12）：10327－10327.

［4］林峰.公路路基施工問題探討［J］.四川建材，2007，（6）：171－172.

［5］孫立鵬，戴鳳龍.粘土路基施工中過濕土的處理［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2000，（2）：23－24.

［6］胡潔榮.公路過濕土路基的幾種處理方法［J］.山西建筑，2004，30（23）：218－219.

［7］公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTG－F10）［S］.

［8］公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG－F80/1）［S］.

［9］王海明，葉佰建.軟土路基施工技術(shù)探討［J］.山西建筑，2007，（1）：304－305.

［10］肖金鳳，李怒放.路基施工質(zhì)量動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法研究［J］.鐵道建筑技術(shù)，2002，（2）：33－34.

［11］董光瑜.公路路基施工技術(shù)綜述［J］.山西建筑，2007，33（15）：127－128.

TECHNIQUES FOR REPLACING THE BADLY MOIST ROADBEDS ALONG THE NEW PU－HONG HIGHWAY

Cui Chun－chun
（Shanghai Railway Construction Company of China Railway 24th Bureau Group，Shanghai 200070，China）

Based on the analysis of the geological，tectonic，rainfall and engineering characteristics of the Pu－h(huán)ong highway area，different replacement schemes were worked out for different badly moist road segments.And corresponding construction technology，processes and operation points were formulated.The engineering practice has proved these techniques to be in line with the design and norm requirements and to be effective.

Pu－h(huán)ong Highway；badly moist roadbed；replacement techniques

U416.1

A

1006－4362（2011）04－0066－06

2011－06－02 改回日期：2011－10－26

崔純純（1974－ ）男，工程師，都江堰災(zāi)后重建常務(wù)副指揮長(zhǎng)，目前主要從事道路規(guī)劃建設(shè)、管理與道路病害整治工作。