高填方路堤填筑技術(shù)初探

廣東省化州市水電建筑安裝工程公司

摘要：本文分析了高填方路堤填筑穩(wěn)定性的影響因素，闡述了基底處理、填料選擇、填筑及壓實(shí)作業(yè)方法、沉降觀測(cè)等方面的技術(shù)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：高填方路堤；填筑

路堤是指高于原地面的填方路基。當(dāng)填筑在水稻田或長(zhǎng)年積水地帶路堤高度超過(guò)6m，填筑在其他地帶或填石路堤高度超過(guò)20m時(shí)，就稱為高填方路堤。與普通路堤相比，高填方路堤因?yàn)樽灾卮?，?duì)基底荷載也大，所以路堤填筑的穩(wěn)定性和沉降性要求更高。這個(gè)特點(diǎn)決定了高填方路堤填筑技術(shù)比普通路堤更嚴(yán)格，填筑技術(shù)更復(fù)雜，因此本文對(duì)高填方路堤填筑的影響因素、技術(shù)要求等內(nèi)容進(jìn)行了分析和討論。

1 高填方路堤穩(wěn)定性影響因素

如前所述，高填方路堤填筑技術(shù)要求更高、更復(fù)雜，因而在填筑之前研究填筑穩(wěn)定性的影響因素很有必要。一般來(lái)說(shuō)，路堤穩(wěn)定性來(lái)自自然和人為兩個(gè)方面，下面進(jìn)行簡(jiǎn)略分析。

1.1 自然因素

主要包括高填方路堤區(qū)域的地形地貌、水文條件、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)條件、氣候條件、土的類別、地表植被等。對(duì)于路堤填筑而言，自然因素是背景因素，難以輕易改變，但可以根據(jù)它的特點(diǎn)，選擇適宜的填筑技術(shù)，所以施工前必須進(jìn)行細(xì)致的現(xiàn)場(chǎng)勘查，以便將影響路堤穩(wěn)定性的自然因素摸清摸透。在這些因素中，氣候條件對(duì)施工安排有重要影響，其他因素既影響施工安排也影響填筑質(zhì)量，每一項(xiàng)因素都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全面考察。

1.2 人為因素

主要包括設(shè)計(jì)、施工兩個(gè)方面。設(shè)計(jì)因素包括路線設(shè)計(jì)、斷面形式、排水措施、路基防護(hù)以及與橋涵工程的關(guān)系等方面。施工因素包括取土、填筑、壓實(shí)、養(yǎng)護(hù)等方法、措施是否合理、到位。相比自然因素，人為因素是可以改變的，也是可控的，這就要求施工前做好充分的準(zhǔn)備，全面熟悉設(shè)計(jì)文件和進(jìn)行設(shè)計(jì)交底，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查核對(duì)設(shè)計(jì)文件，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)根據(jù)有關(guān)建設(shè)程序提請(qǐng)變更設(shè)計(jì)。然后根據(jù)設(shè)計(jì)文件認(rèn)真編制施工組織計(jì)劃，充分做好施工組織、技術(shù)和物質(zhì)等方面的準(zhǔn)備。

2 高填方路堤填筑技術(shù)

2.1 基底處理

路堤基底是指路堤原地面部分。為了讓路堤與基底結(jié)合更緊密，也為了避免路堤沿基底滑動(dòng)以及路堤填筑后產(chǎn)生過(guò)大的沉陷變形，所以應(yīng)對(duì)基底進(jìn)行處理?；滋幚?，應(yīng)結(jié)合基底土質(zhì)、水文、坡度、植被、填筑高度等因素采取適當(dāng)?shù)拇胧Ｒ话銘?yīng)徹底清除路堤結(jié)合面的植被、樹(shù)根、垃圾等雜物，表層土為腐殖土的應(yīng)清除換填，再作壓實(shí)處理?；诪樗铩⒏氐?，應(yīng)填平壓實(shí)，若表面有機(jī)質(zhì)土太多時(shí)應(yīng)換填壓實(shí)。同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，做好基底排水措施?；诪槠旅媲移露容^大（1：5～1：2.5）時(shí)，為避免路堤滑移，一般應(yīng)將基底做成階梯狀。

2.2 填料選擇及處理

填料質(zhì)量對(duì)填筑質(zhì)量影響很大，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，路堤填料作為大宗材料應(yīng)該就地取材，但是各地土料性質(zhì)差別很大，并非都適合用于填筑，有些經(jīng)過(guò)處理后可以作為填料，但有些穩(wěn)定性很差的土，如淤泥、沼澤土、垃圾土、腐殖土等不適宜填筑。一般碎石、礫石、卵石、粗砂等透水性好、不易壓縮、強(qiáng)度高且水穩(wěn)性好，可直接用于填筑和壓實(shí)[1]。液限>50%、塑限>26以及含水量超過(guò)規(guī)定范圍的土，不能直接用作填料，需要進(jìn)行處理后再用于填筑。不透水或透水性較差的土料應(yīng)調(diào)整含水量接近最佳含水量后再用于路堤填筑。粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢料可以用作填料，但須經(jīng)試驗(yàn)并滿足相關(guān)規(guī)范要求后才能施工。對(duì)于塑性高、含水量大的黏土或強(qiáng)度較低的某些細(xì)砂質(zhì)土，可采用石灰、水泥等材料進(jìn)行改良處理。此外，填料最小強(qiáng)度（CBR）和粒徑應(yīng)符合《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10-2006）表4.1.2規(guī)定。

2.3 填筑方式的選擇

路堤填筑有水平分層填筑、縱向分層填筑、橫向填筑和混合填筑4種方式，如圖1～4所示（其中數(shù)字表示作業(yè)次序）。一般路基起伏不大時(shí)采用水平分層填筑方式，地面縱坡大于12%時(shí)常采用縱向分層填筑方式，在無(wú)法自下而上填筑的深谷、陡坡、斷巖、泥沼等路段可采用橫向填筑或混合填筑方式。除水平分層填筑方式以外，另外3種方式不容易保證壓實(shí)質(zhì)量，非特殊情況一般不宜采用。

以水平分層填筑方式為例說(shuō)明施工注意事項(xiàng)。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)斷面分層逐層向上填筑，不同性質(zhì)的土應(yīng)按規(guī)定層次分層填筑，不能混填[2]。每填一層，壓實(shí)一層；再填上一層，再壓實(shí)一層。透水性差的黏性土應(yīng)填筑于下部，并且做成雙向橫坡，由中部坡向兩側(cè)，以利于排水。應(yīng)避免反坡向、混填、“上包下”等錯(cuò)誤做法，如圖5～7所示。

據(jù)李華等人[3]研究，山區(qū)丘陵地區(qū)采用倒裝結(jié)構(gòu)路堤，當(dāng)填土層高度控制在10m范圍以內(nèi)時(shí)，在環(huán)保、土地利用率、施工工序、成本等方面比正常路堤結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)更明顯，可利用空間更大。倒裝結(jié)構(gòu)是指從下至上分別為路基土、填土層和碎石層的結(jié)構(gòu)。這種填筑做法可供借鑒。

2.4 填筑作業(yè)方法

高填方路堤填筑應(yīng)采用機(jī)械化施工，操作流程一般為：

挖掘機(jī)取土→自卸車(chē)裝土→推土機(jī)推土→平地機(jī)整平→壓路機(jī)壓實(shí)

機(jī)械作業(yè)應(yīng)根據(jù)地形、路基斷面形狀制定全面、合理的運(yùn)行作業(yè)圖，規(guī)劃運(yùn)行路線和作業(yè)方法。取土運(yùn)距在1km范圍內(nèi)時(shí)，可采用鏟運(yùn)機(jī)取土和運(yùn)土。填筑時(shí)每層松鋪厚度一般不超過(guò)30cm，對(duì)不同填料應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。厚度控制可采用插桿掛線結(jié)合水準(zhǔn)測(cè)量方法控制。由于路堤邊緣往往無(wú)法壓實(shí)，所以邊緣部位應(yīng)寬填50～100cm，以確保全寬路基都能壓實(shí)。路橋過(guò)渡段、橋涵臺(tái)背、挖填結(jié)合部等屬于特殊作業(yè)部位，填筑作業(yè)難度較大，應(yīng)制定專門(mén)的施工措施，并安排技術(shù)、裝備較好的隊(duì)伍負(fù)責(zé)施工。臺(tái)背部位需要安排小型夯實(shí)設(shè)備，并且填筑厚度每層不應(yīng)超過(guò)15cm。填挖結(jié)合部位應(yīng)在原地面挖出臺(tái)階，清除松散軟弱土并換土夯實(shí)，土質(zhì)較差路段還應(yīng)增設(shè)土工格柵加強(qiáng)。

2.5 路基壓實(shí)操作

路基壓實(shí)效果受到填料類型、含水量、鋪層厚度、設(shè)備類型等多種因素影響，最佳施工參數(shù)應(yīng)通過(guò)鋪筑試驗(yàn)路取得。含水量應(yīng)控制在最佳含水量±2%范圍內(nèi)。含水量低于最佳含水量2%時(shí)應(yīng)淋水調(diào)節(jié)，含水量超過(guò)最佳含水量2%以上需要晾曬；如果有不同水分含量的土，也可摻混調(diào)節(jié)，但一定要混合均勻；還可采用分段填筑、分段晾曬、分段壓實(shí)的做法，但應(yīng)避開(kāi)雨季施工。壓實(shí)設(shè)備主要包括碾壓式、振動(dòng)式、夯擊式3種類型，每一種適合的土質(zhì)、土層厚度不盡相同。一般情況下，砂性土首選振動(dòng)式壓實(shí)設(shè)備，其次夯擊式，最好不選碾壓式；黏性土應(yīng)選擇碾壓式或夯擊式，不宜選用振動(dòng)式。壓實(shí)操作只能沿路基縱向運(yùn)行，不允許橫向行走壓實(shí)；并且應(yīng)先壓路基兩側(cè)，再向中間推進(jìn)。壓實(shí)操作必須保證輪跡1/3～1/2部分重疊，以避免漏壓；壓實(shí)困難的邊角部位應(yīng)采用小型機(jī)具夯實(shí)。在設(shè)備類型、土層厚度、行程遍數(shù)確定情況下，應(yīng)先輕后重、先慢后快以及振動(dòng)碾壓先停車(chē)起振再壓實(shí)，這樣有利于保證最佳作業(yè)效果。壓實(shí)作業(yè)一般應(yīng)在設(shè)備前進(jìn)方向進(jìn)行，并避免在路段壓實(shí)接頭處轉(zhuǎn)向，只有路段很短時(shí)才采用進(jìn)退方式作業(yè)。在壓實(shí)全過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照分層填筑、分層碾壓以及全寬填筑、全寬碾壓的原則作業(yè)，同時(shí)加強(qiáng)填料水分檢測(cè)和壓實(shí)度控制，其中壓實(shí)度必須達(dá)到JTG F10-2006表4.2.2-1的規(guī)定。壓實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)一般采用灌砂法或核子密度儀法，前者適用于各種土質(zhì)，后者使用前應(yīng)以灌砂法進(jìn)行比對(duì)標(biāo)定。實(shí)測(cè)壓實(shí)度低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，應(yīng)檢查填料含水量。如果含水量符合要求，可能壓實(shí)遍數(shù)不足。若壓實(shí)遍數(shù)已超過(guò)10遍仍無(wú)法達(dá)標(biāo)，則應(yīng)減小填筑層厚。

2.6 路堤沉降觀測(cè)

沉降觀測(cè)包括路堤基底沉降觀測(cè)和路基面沉降觀測(cè)。與常規(guī)填方路堤相比，高填方路堤沉降量更大，尤其是軟弱地基不僅沉降量大，而且固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、地基穩(wěn)定性差，如果未及沉降穩(wěn)定就鋪筑路面很容易出現(xiàn)路面開(kāi)裂、沉陷等問(wèn)題，所以沉降觀測(cè)是高填方路堤質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。觀測(cè)方法包括沉降板觀測(cè)、路肩沉降樁觀測(cè)和位移觀測(cè)邊樁觀測(cè)，前兩種觀測(cè)方法可采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，位移觀測(cè)可采用全站儀或經(jīng)緯儀測(cè)量。沉降觀測(cè)也可通過(guò)埋設(shè)沉降管及位移觀測(cè)埋設(shè)測(cè)斜管來(lái)實(shí)現(xiàn)[4]。沉降觀測(cè)精度應(yīng)達(dá)到二等水準(zhǔn)測(cè)量精度要求，即測(cè)量精度±1mm內(nèi)，讀數(shù)至0.1mm。位