浅谈高速公路高填方路堤的修筑技术

浅谈高速公路高填方路堤的修筑技术

蒋仲达

蒋仲达

广西金龙高速公路有限公司

1.某高速公路高填方路堤的工程特点

某高速公路位于云贵高原边缘山区，是典型的山岭重丘区高速公路，其中最显著的一个特点为：高线位、高差大。竖曲线占路线总长的47.76%，有16处达到极限设计纵坡5%，平曲线占路线总长的71.72%，全线有18.08公里海拔在300米以上，最高海拔达558.781米，高差424.27米。由于高线位、高差大，使得该路全线高填深挖路段多，据统计，全线共有50处高挡墙、102处高路堤。且地质条件复杂、良性填料缺乏、工期短、施工困难；同时还受某水利枢纽库区蓄水的影响。如若控制不严，易产生路基整体下沉或局部沉降；路基纵横向开裂；路基滑动或者边坡滑坍等病害。

2.施工工艺

高填方路堤的施工工艺流程如下：测量放线清表临时排水设施基底处理试验段填筑路基填筑沉降和稳定观测达到设计标高进入预压期防护、排水工程路基卸载、整修。

在施工过程中主要的控制要点为：

（1）根据具体位置的地基土强度及填料性质，进行详细的施工方案设计，报监理工程师批准后方可进行高填方路堤施工。

（2）根据设计横断面及规范要求的超填宽度，精确放出路堤坡脚。

（3）清除表土后，及时进行压实，设计有换土的地方，先换土。使基底压实度达到90％以上，如地基强度达不到规范要求，请示监理工程师及时进行处理。高填方路堤基底承载力应达到250kPa～300kPa。彻底清除软弱层，如果基岩上的土层很薄，应全部清除，用强度较高的填料如粗粒土、片石等回填，基底严格做好排水措施。

（4）地面横坡陡于1：5时，将原地面挖成内向倾斜2～4％的不小于1m宽的台阶，以防止路基填筑产生纵向裂缝。

（5）在填筑时，严格控制好每层的填土松铺厚度不大于30cm，土石混填松铺厚度不大于30～40cm，石方填筑最大松铺厚度不超过50cm，控制最佳含水量偏差为±1％，严格按照试验路得出的压实方式进行压实。如填料来源不同，其性质相差较大时，分层填筑，且不同材料的填筑层厚不小于50cm。不充许纵向分幅填筑或分段填筑。

（6）对有土工格栅加固设计的部位，依设计在路堤底部一定高度内、边坡部位和上路堤部位分别铺设多层土工格栅，土工格栅间距60cm～80cm。土工格栅铺设底面平整，不留有凸出的石块、树根和其他坚硬物，格栅沿填方顶面横向铺设至边坡表面，纵向沿路基轴线方向满铺，不搭接，铺设后采用竹钉固定，防止填土机械的拉动，格栅上严禁压实机械直接在上面走行或碾压。土工格栅铺设平顺，横向到边，纵向无漏缝。

（7）严格控制填料质量，定期对填筑材料进行各项技术指标检测。填料选择承载比大于8％，压缩性低，压实后孔隙率低的填料用于高填方路堤。严禁高液限、高塑性和过湿土用于高填方路堤；软岩不得用于高填方路堤。

（8）填筑时，全断面分层填筑，严格按试验路得出的最佳方式连续压实，以防止路基不均匀沉降、开裂。下层经监理工程师验收合格后，方可进行上一层填筑。每填一层后，人工及时修整边坡，每填三层，由测量组重新放样。

（9）如条件充许，尽量考虑在高填方路堤两侧弃土，以利路基反压。

（10）根据坡比变化，每填筑好一级后，及时修坡防护，以防止雨水对边坡的冲刷。在雨季施工时，注意排水工作，在路基顶面做成2～4％的双向横坡，防止积水，边坡上做临时泄水槽，排泄路基顶面积水，防止冲刷边坡。在填挖交界处，挖一些临时排水沟，沟内覆盖塑料膜，以便雨水集中排出，避免雨水对排水沟及整个边坡的冲刷，雨季过后，对于被水冲毁的部分边坡，及时填土夯实，以避免边坡坍塌。

（11）提高填方路堤压实标准，填土压实度提高到94％，填石控制分层压缩率不低于8％；粗粒土检查压实度和相对密度，压实度不低于96％，相对密度不低于0.85。

路基填至94区顶后，用冲击压实机压实15～20遍，最后五遍的压缩值不大于3mm，压实度在95%以上。经监理工程师检测合格后，再重新平整、压实进行上层填筑施工。

（12）采用水平管排水技术等措施从路堤下部截断坡积层的水，防止水穿透路堤，坡面按设计采用排水骨架与急流槽相结合的表面排水系统；受浸水影响的部位，采取隔水、反滤等措施。

3.新技术的应用

在某高速公路的高填方路堤施工中，为了保证高填路堤的压实度，采用了冲击压实技术，在路基填筑过程中对路基进行了复压。

3.1冲击压实技术的工作原理

冲击压实技术是采用冲击压实机进行压实的全新压实技术，它打破了传统的圆形截面压实轮的理念，采用非圆形双轮滚动产生冲击与搓揉作用相结合的压实方法。其工作原理为：由牵引车带动非圆形轮滚动，多边形滚轮的大小半径产生位能落差与行驶的动能相结合沿地面对土石材料进行静压、搓揉、冲击的连续冲击碾压作业，形成高振幅、低频率的冲击压实。

研究表明：多遍冲击荷载作用造成软粘土的再固结和再压缩，影响范围可达1～2m，理论预测和试验的沉降值为影响范围厚度的2%～5%，冲击荷载可产生次固结和再固结效应，提高强度，但也对土体的结构产生破坏作用降低强度，总的效应是抗剪强度增加，一般可增加40%～150%。填石路基在冲击荷载作用下，石块压碎，改变填石料的不均匀系数，引起压缩变形，增加密度和强度，进一步的压碎作用使填料变的均匀，细料迁移，增大孔隙率和降低强度；对于土质路堤冲击压实后沉降缓慢，饱和度达到95%以上时应停止，经过一定时间再检查压实度变化，为充分固结和表面水分蒸发提供条件。

3.2冲击压实技术在某高速公路上的应用

某高速公路应用冲击压实的部位为：在冲击压实路段长度满足冲击压实机械速度提升至10km/h的情况下，填高8米及以上的路堤路段每2米进行冲击压实；填高20米及以上的路堤到94区顶后再进行一次冲击压实。

在利用冲击压实机对填方路段进行冲击压实的作业流程为：利用冲击压实机（机重不小于13t，冲击力不小于300t）对路基进行复压，作业行驶速度12～15km/h，压15～20遍，最后5遍的压缩值不大于3mm，压实度不小于95％。施工前，应标出需要进行冲击压实的范围，制订具体的压实方法和控制标准，确保在规定范围内能够有效压实，不造成漏压或过压现象。碾压时，行驶应匀速。对双轮冲击压路机，行驶2次为一压实遍，每遍的第二次行驶，其单轮从第一次行驶的两轮内边距中央通过。第二遍压实时，应向内移动0.20m，将第一遍碾压的间隙全部补充碾压。第三遍压实时，回到第一遍的位置冲击碾压，依次进行，直到最终碾压符合要求。冲击压路机向前行驶，在纵向冲击压实的路基面上形成峰谷，应以单双两遍为一冲击压实单元，当进行到双数遍冲击碾压时，应调整转弯半径，对形成的波峰与波谷交替冲击碾压，减小地面峰谷，表面接近平整。

土质路堤经冲击压实后表面一定深度的填土松散，需要用平碾压式重型震动压路机补充震动碾压，路堤经冲击碾压后，补料应采用路床填料，保证层厚均匀和压实均匀。石质路堤冲击后沉降增加缓慢，压碎明显增加时应停止，整平后立即检查标高的变化，评价压实度，补料采用粗粒土，应具有较大的不均匀系数和足够的细料填充空隙，采用羊足碾补充压实，保证有效的压实深度和压实度，增设过渡层后，在进行路床施工，过渡层材料的级配要求匹配，过渡层及路床用平碾式重型压路机震动压实。

4.小结

高填方路基是在公路建设中是一种比较常见的路基形式，广西在修筑高填方路基方面也积累了不少经验。某高速公路在修建高填方路堤的过程中，认真总结已有的经验，严把质量关；并积极应用新工艺、新技术，采用大吨位的冲击压实机对路堤进行补强压实，有效保证路基质量，为今后山岭重丘区高速公路的建设积累了经验，提供了技术支持。