高速公路高填路堤软土地基处理.doc

高速公路高填路堤软土地基处理及高填路堤施工技术赵春生（中国水利水电第七工程局六分局綦万高速公路）摘要：高填路堤作为路基工程的一部分，在高等级公路中随处可见。然而，在高填路堤施工中，常出现路基的整体下沉或局部下沉等病害工程。为了尽量减少路堤在工程完工后对路面的影响和破坏，就需要一套成熟的软基处理及高填路堤施工技术，以保证其强度及稳定性。本文主要从施工方面，介绍了綦万公路高填路堤软土地基处理及高填路堤施工技术。关键词：软土地基处理高填路堤施工1引言路基工程的主要特点是：工艺较简单，工程数量大，耗费劳力多，涉及面较广，耗资也很多。路基的施工改变了沿线原有的自然状态，挖填及借弃土石方涉及当地生态平衡、水土保持和农田水利。路基稳定与否，对路面工程质量影响甚大，关系到公路的正常使用。没有坚固稳定的路基，就没有稳固的路面，因此，必须做好路基工程施工组织，并保证按照设计施工。填方高度在20m以上为高填路堤。高填路堤工程完工后，随着时间的延长与汽车重复荷载的作用，常出现路基整体下沉与局部下沉。高填路堤的稳定不仅与边坡高度有关，也与路基基底处理、路基填料、性质、边坡坡度、地基性质、水文状况、路基压实机具、施工方法等有关。在高填路堤施工中，基底软基处理是十分重要的一个环节，必须严格按照规范和设计文件施工，编制详细的软基处理和高填路堤施工组织措施，指导现场施工。在綦万公路A合同段高填路堤的软基处理中，成功运用了双向土工格栅，提高路基基底的承载力，并保证了高填路堤的稳定。以下将详细介绍高填路堤软土地基处理及高填路堤施工技术。2概述綦江至万盛高速公路是根据重庆市交通发展规划，由重庆市批准修建的高速汽车专用公路,是重庆市与万盛、南川、武隆、黔江以及毗邻的湖南、湖北、贵州等省的重要通道。本合同段起止桩号为K0+000～K4+605，全长4.605km。采用一级公路山岭重丘区标准，路基宽度20m。桥涵设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。设计车速为60km/h ，平曲线最小半径250m，最大纵坡5.8%，沥青砼路面。主要工程量：挖方116.6万m3，中桥小桥7座（含互通式立交和分离式立交），互通式立交1处，分离式立交6处。3地质概况綦万高速公路A合同段位于四川盆地东南部、重庆市南部的丘陵地带，丘陵间纵横冲沟较为发育，隶属重庆市綦江县、万盛区。路线沿线地层结构较为简单，地表大部分为基岩裸露，在地势较低的冲沟沟谷和农田耕地范围内，分布有残坡积层、冲洪积层亚沙土、粘土、粉质粘土。本合同段农田耕地范围内软土地基有600m为淤泥土，深度达3～5m，其中个别路段淤泥深度达5m以上。K2+100～K2+360路段平均淤泥深度为4m，根据工地试验室试验结果，淤泥的物理性能有如下特点：含水量高：天然含水量高达40%～90%；天然空隙比大：空隙比1.6：3.05；压缩性大：压缩系数为0.229～0.463cm2/Kg；内聚力小，抗剪强度低且具有流动性，直剪强度指标C=5～17Kpa，ψ=5°～5.5°。可见，K2+100～K2+360路段淤泥的土质极软弱，抗剪性能差，土质松软，沉降量大，但土质砂性粉性重，透水条件好。4软土地基处理按照设计文件（设计单位是重庆公路工程勘察设计院），高填路堤软土路基地段淤泥深度大于2～4m，采用抛石挤淤的方法进行处理。设计要求是：淤泥层采用较坚硬的砂岩加工成片石抛填至淤泥内，将淤泥挤向路基两侧。抛填至原地面并进行强夯后，填筑隔水层，隔水层设计底层为厚度10㎝的碎石，上层为厚度10㎝的砂。隔水层碾压密实后，在砂垫层上铺设双向土工格栅，以提高路基基底的承载力。双向土工格栅的参数为：每延米拉伸屈服力，纵向≧50KN/m，横向≧50KN/m，延伸率≦10%。以上工序完成后进行高填路堤的施工。抛石挤淤软基处理横断面设计示意图如图1。 图1抛石挤淤软基处理横断面设计示意图4．1抛石挤淤的施工从K2+200侧沿路堤中心成等腰三角形向K2+360侧抛填片石，渐次向两侧对称抛填至全宽，使淤泥向路线两侧挤出。待片石抛出淤泥面后，用较小石块填塞垫平。然后采用W1803D（激振力为54T）重型压路机碾压密实，碾压前后无明显轮迹，直至沉降差平均值小于5mm，标准差小于3mm为止。路基两侧的淤泥，用挖掘机将淤泥装自卸汽车运至弃土场。4．2隔水层的施工隔水层的作用是隔绝毛细水上升，以勉地下水对路堤造成侵蚀。当地下水位上升至隔水层，渗水沿着砂垫层排至路基两侧边沟内。抛石挤淤片石碾压密实后，选择万盛庆江产碎石及綦江县綦河砂作为隔水层的填筑材料。填筑材料运至现场后，人工在片石层上分别铺筑厚度为10cm的碎石和厚度为10cm的砂，并用自行式压路机分别压实。在压实过程中配人工随时找平。4．3土工隔栅的施工土工隔栅以抗拉强度高、加筋效应显著、重量轻、施工简便等优点广泛用于公路、铁路、水利、市政建设等工程中的加筋土挡墙、加筋土路基、加筋土桥台、加筋土垫层（软基处理）等构筑物的填筑。塑料土工隔栅有以下显著特点：1）抗拉强度高、变形小、搭接方便、施工简单、价格便宜。2）筋带表面与土体接触面大、增加了与土体的摩擦、有力地约束土体的侧向位移。 3）隔栅孔径大小可根据工程填料的实际情况任意选择，以提高与土体嵌锁作用，从而最大限度地提高了填方土体的承载力和稳定性。采用土工格栅加固后的软土地基承载力可以达到0.2--0.4Mpa。4）格栅的强度可以任意调整，满足浅层、深层软基、高填方等工程处理实际情况的需要。土工格栅的施工工序为：平整场地→铺设双向土工格栅→填土→反卷土工格栅→路堤填筑砂垫层找平碾压密实后，在砂垫层上铺设双向土工格栅，土工格栅的长度方向与路线垂直铺设（即纵轴向应与主要受力方向一致）。铺设时人工拉直格栅，使其平顺均匀、防止扭曲、皱折。格栅的纵向搭接长度为20--25㎝，横向10㎝，搭接处用尼龙线绑扎（受力方向联结强度不小于格栅设计抗拉强度）。在铺设的土工格栅每隔1.5～2.0m用钩头钉固定在地面上。4．4填土在铺完土工格栅后，及时（48小时内）填筑填料，格栅上侧的填料粒径不大于6㎝。填筑按“先两边，后中间”的顺序对称进行，严禁先填路堤中部。填料不能直接卸在土工格栅上，应卸在已摊铺完毕的土面上，卸土高度不大于1m，施工机械和车辆不得直接在铺好的土工格栅中行驶。第一层填料采用TY220推土机将填料从已铺设完土工格栅外侧向土工格栅上侧进行摊铺，松铺厚度为30㎝，采用W1803D自行式压路机静压，先静压两边，后静压中间，对称进行。碾压10遍，压实度达90%。然后填第二层，松铺厚度为40㎝，采用W1803D自行式压路机静压两遍，弱振两遍，强振两遍后，压实度达到90%。压实后两层填土的厚度为60㎝。4．5反卷土工格栅在填土达到60㎝并经碾压密实后，将格栅两侧反卷回包2米用钩头钉固定于填筑面上，在反卷端外侧人工培土1米，保护格栅，防止人为破坏。在各项工作完成后，进行高填路堤的填筑。反卷土工格栅示意图如图2。 图2反卷土工格栅示意图5高填路堤的施工綦万高速公路A合同段K2+100～K2+360路段位于冲沟地段，填方高度达20m～21.5m，路堤填筑必须按照高填路堤施工。高填路堤K2+100～K2+360路段的软基处理完成后，进行高填路堤的填筑。路基底层1.5m厚的填土为填土预压阶段。施工荷载由K2+100端向K2+360端，边卸土、边推平边推进的方法进行施工。在此阶段，主要的质量要求为：（1）认真控制填土厚度和卸土速度，防止局部填土过厚和卸土冲击软土层；b、填土厚度允许误差不大于10cm；（2）施工过程中，采用全站仪和水准仪随时监测，发现异常现象必须立即停止施工，进行分析。填土预压阶段完成以后，进入填土碾压阶段。本合同段在全线路基填筑前，在K3+880～K3+980段进行了路基试验段的施工，并于2002年7月13日完成了试验段的施工。1）取料及摊铺在K0+970～K1+860路基挖方段集中取料，挖装高填路堤所需填料。填料主要为页岩，并混合不超过30%的砂岩，砂岩的粒径不超过24cm。开挖机械为一台CAT330，一台CAT320，运输机械为10台载重9t的红岩自卸汽车。填料运至K2+100～K2+360段，按分层平铺方法施工，在填筑面上均匀卸料。同时检测填料的含水量并与最佳含水量做对比，当其差值＞2﹪时采取相应的处理措施 晾晒或洒水，在晾晒或洒水一定时间以后（时间视天气情况而定），检测填料含水量，当填料含水量符合要求时，立即采用TY220推土机摊铺，为了保证路基边缘压实度，路基两侧各加宽50cm傍坡土方，以利于路基边缘压实，路基填方施工完成以后，按照路基设计宽度削坡整形。路基填筑面自中线向两边设置4％的横向坡度（人工配合整平），保证路拱的坡度和平整度，利于施工阶段时排水。2）碾压填料摊铺完毕，且含水量在要求范围内。然后按照试验段确定的试验结果，即碾压设备（W1803D压路机）、碾压速度、碾压遍数组合方式及碾压方法进行填料的压实，项目部试验人员按技术规范规定的2000m2检测4点,每点压实度都符合规范要求。检验合格后，即进行下一层的填筑。按照高填路堤施工的要求，路堤填筑必须给予一定时间的沉降期。但是，綦万公司为了早日打通重庆市与万盛、南川、武隆、黔江以及毗邻的湖南、湖北、贵州等省的重要通道，在变更设计多的情况下，一再压缩工期，根本没有时间等待路堤自然沉降。因此，在施工过程中必须采取必要的措施以保证路堤的质量。①高填路堤的施工必须严格按照由试验段确定的碾压设备、碾压速度、碾压边数组合方式及碾压方法进行施工，填筑每层填土松铺厚度不超过试验段确定的30cm，必须层层碾压密实；②施工全过程安排专人负责高填路堤的施工和压实质量的检验、监督，并完整、准确作好施工中的各项记录；③在路基填筑至下路床顶层时，采用河南郑州生产的150T级强夯机，进行高填路堤路段超强碾压，最大限度减少路堤沉降值；④为加强填筑路基的稳定，采取的另一措施是在路堤的右侧增设反压护道，即把原设计护脚变更为反压护道，反压护道高度为4m，同时作为原綦隆路的通道。软土地基抗剪强度差，反压护道与路基土方同步施工，使之形成整体，这样，路基荷载可在较大范围内扩散，对软基上高路堤的稳定有积极作用。反压护道虽然增加了土方填筑量，但是对工期和施工连续性、均衡性有利。3）路基整形整形前，路基的顶面标高和路基宽度均大于路基的设计标高和宽度，以防止由于进行强夯以后路基的下沉及路堤在施工中产生下沉而造成标高和宽度的不足。路基整形采用挖掘机配人工削坡，使得路堤边坡坡度和路基宽度符合设计要求。 6施工体会綦万高速公路A合同段K2+100～K2+360路段采用抛石挤淤、隔水层及土工隔栅处理后的软土地基，力学指标变化显著，土的无侧限抗压强度提高近一倍。在施工过程中及路堤施工完成后，经沉降观测，未发现由于土基沉降变形造成路基开裂等现象。路基工程中的软弱地基处理是与路基填土碾压施工连在一起的，是不可分割的一个整体，在整个施工过程中既要满足软弱地基处理的要求，又应满足路基本身填土碾压的需要。在施工中必须把握住以下四个环节：（1）通过施工实践证明，抛石挤淤、增设隔水层及铺设土工隔栅综合使用处理软土地基是适合綦江南侧一线低洼地区路基施工的，较之其他软土地基处理方法，简便易行，对保证工期、提高路基施工质量、降低工程造价都起到了积极作用。（2）保持土中水分顺畅排出路基以外，即保证抛石挤淤顶面的平整度及坡度、隔水层的厚度、路基边沟畅通等要求。（3）保证路基填土本身的必要压实，在软土地基承载力允许的情况下，尽量提前进行填土碾压。（4）高填路堤两侧必须加宽填筑，以保证路基堤两侧每层的压实度。赵春生（1969-），男，河北青县人，中国水利水电第七工程局第六分局工程师，从事路桥施工管理工作。