公路高填方路基设计及施工关键技术

孙树志

济南金曰公路工程有限公司 山东 济南 250000

引言

部分公路在开放交通不久就因为高填方路基不均匀沉降导致路面开裂,轻则导致路面纵向线型不连续,影响行车平顺性,重则可能导致路面形成坑槽,影响正常行车安全,发生交通事故,造成交通中断等问题。因此做好公路高填方路基设计及施工关键技术管理至关重要。

1 公路高填土路基特点

公路建设过程中,会对周围环境产生较大影响。公路高填土路基具有以下特点：(1)公路采取全封闭、全立交模式,可以为来往的车辆提供良好的通行条件,对路基的稳定性提出了更高的要求。通过适当提升路基填土高度,可以更好地满足高速公路稳定运行需求。(2)公路项目建设区域的地形地貌较为复杂,起伏较大,施工线型指标较高,若公路需要经过河流,需要提高路基填土高度。

2 公路高填方路基设计及施工关键技术

2.1 高填方设计及施工阶段重点考虑要素 1)填土体的压实度。填方土体压实度不满足相关规范要求(即填方体的先期固结压力低于其自身重力),换言之：当填方完成后,填方土体依然还会依靠自身土体重力继续下沉,只有当填方体自重力达到与先期固结压力相平衡时,路基沉降才趋于稳定。2)水的影响。有些填方区域地处沟壑、低洼区域,地表及地下水比较丰富,由于水的作用会使得土体的相关参数发生较大变化(特别是变化的负空隙水压力能增加填方土体的附加应力),而填土体的附加沉降恰好就是因为这些附加应力所引起的。3)路基各层的刚度差异。路基各层间因为刚度的不同,当公路建成通车后在汽车动荷载的作用下,路面结构的附加应力会因这些荷载长时间碾压逐渐增大,最终导致路面沉降和损坏。

2.2 土方 公路路线通常较长,沿线区域会经过多种复杂地形,尤其是覆土较厚的水田区域,此类区域土壤承载力较差,同时土壤自身的天然密实度低,如果外界承载过大,特别容易出现变形。若公路高填土路基高度超过4.5m,对路基的密实度要求较高,故施工人员要加强路基土壤密实度控制力度。在高填土路基施工之前,受外部各类因素影响,施工单位对工程所在地区的地基承载力缺乏足够了解,地质勘查资料不完善,影响公路高填土路基施工质量。例如,在某公路填土路基项目之中,由于施工单位对该地区的地质条件缺乏足够了解,软弱地基没有得到有效处理,降低填土路基的稳定性,公路投入使用后,容易出现不均匀沉降,使路面出现大面积破坏。

2.3 正式施工环节 基于严谨、严格的施工原则,同时也为避免发生大规模的施工偏误问题,应在正式施工的前期阶段规划出小范围试验段,并按标准施工规程进行填料、碾压、测验等施工活动。通过这一环节,能帮助现场人员更加清晰地确定碾压次数、填层厚度、设备操作速度、机具配合方式以及填料含水量,以促进施工方案的更优制定,为后续大范围、长周期的路基施工活动夯实基础。在南昌至宁都公路项目冈上至宁都段工程D10合同段的试验段施工中发现,采用强夯与碾压相结合的方式,可达到最佳的路基压实效果,从而使路基在填料后完成预先沉降,避免后续不规则自然沉降问题的发生；当地面横纵坡度的比值大于1∶2.5时,先开挖出宽度大于2m的台阶结构,再进行夯实、碾压等处理。通过这样的方式,既能有效提高施工效率,也能更好地保障路基压实度满足设计要求；宜将南昌至宁都高速公路项目冈上至宁都段工程D10合同段单层松铺填料的厚度设计为50mm,材料含水量控制在8%～12%。在试验环节完成、施工方案进一步确定后,即可开展正式的施工作业。首先,应贯彻由远及近的填料顺序,进行施工区域内卸料网格的规划与卸料工作的运行。在此基础上,将填料松铺于路面的厚度控制在50cm左右,并做好相应的测量工作,严格杜绝填料不均、材料漏填的情况发生。待填料铺设完毕并确认无误后,操作推土机对路基填层进行初步的找平处理。找平处理期间,若发现推土机无法找平的死角区域,可采取人工找平的方式,以确保路基填料层的全面平整、衔接顺畅。其后,操作大吨位的振动压路机对路基实施碾压。此时,由于南昌至宁都公路项目冈上至宁都段工程D10合同段的地形地势比较复杂,需要对不同路线采取差异性的碾压方式：若为直线路段,应按照从外向内的次序,进行路基边缘至路面中线的碾压施工；若为曲线路段,则应按照从内向外的次序开展碾压工作。

2.4 正式填筑质量控制 采用全站仪测放出填土路基按照两侧加宽0.5m的坡脚线,插上花杆,坡脚线位置应撒上白灰。路基边坡设置成台阶式,每阶高度为8m,坡脚处台阶坡度为1：2,中间台阶坡度为1：1.75,最上面台阶坡度为1：1.5。坡脚护坡道宽度为1m,其余台阶间护坡道为2m,护坡道的向外排水坡度为4%。高填方路基正式填筑时应严格按照试验段获得的施工参数指导施工。以松铺厚度为30cm进行分层填筑,采用21t的双钢轮压路机分层碾压,碾压后及时检测压实度。路基每填筑2m采用80t冲击压路机冲击碾压8遍,冲击碾压时冲击点的布设应满布和均匀,第二遍冲压起始位置应在第一遍冲压起始位置往内侧移动30cm,第三遍冲压起始位置与第一遍冲压一致,如此循环,保证冲击碾压的均匀性。路基填筑过程中应严格控制填料的含水量,如果含水量过高或过低则应采取晾晒或洒水等措施进行调整,当填料含水量为最佳含水量的±2%范围内方可进行碾压,确保路基的压实度。

3 结语

综上所述,路基施工在公路工程建设中具有基础性的重要作用,其施工质量在很大程度上决定了公路产品投用后沉降、塌陷、开裂等病害的发生概率。因此,相关人员在高填方路基施工的技术应用中,必须严格做到按图施工、因地施工,并做好填料类型、碾压方式、检测方法等方面的选用与控制,以保证路基的完工质量。