山区高填方路基施工技术

摘要：进入二十一世纪以来，随着中国国民经济的的飞速发展，公路交通运输量迅猛增长，高速公路的作用日益凸显，对于国家经济的发展和人民生活水平的提高有着无可替代的重要作用。本文就多山地区高速公路的高填方路基施工技术进行了分析探讨。

关键词：山区；高速公路；高填方；施工技术

中图分类号：U412.36+6 文献标识码： A

一、工程概况

六六高速公路第六合同段起点位于西北村，设岩脚服务区、岩脚互通、仙人桥大桥、岱王村隧道、彭家寨特大桥、倒马坎大桥、六枝西互通，终点位于六枝特区新窑乡那玉村。

合同段起讫桩号为K87+500-K98+960，路线全长11.046公里。主线采用计算行车速度80Km/h的双向四车道高速公路，整体路基宽度24.5m，分离式路基宽12.25 m，设计荷载公路-Ⅰ级。

由于本合同段位于地表相对高差较大的山区地段，沿线所经地区易形成高填路基。依据两阶段施工图设计及现场实际情况，本合同段高填方路基主要有以下几段：

K90+485—K90+710 段路基最大填土高度为21.7m；

K90+900—K91+100 段路基最大填土高度为30.3m；

K91+100—K91+340 段路基最大填土高度为30.7m；

K94+805—K94+835 段路基最大填土高度为24.5m；

K95+900—K96+045 段路基最大填土高度为23.1m；

K96+540—K96+620 段路基最大填土高度为22.7m；

K98+030—K98+125 段路基最大填土高度为44.8m；

K98+300—K98+370 段路基最大填土高度为24.3m；

K98+470—K98+620 段路基最大填土高度为46.1m。

1、气候及气象条件

项目区气候属亚热带季风湿润气候，年均气温12.3℃，最热月七月19.8℃，最冷月一月2.9℃，极端最低气温零下11.7℃，极端最高气温31.6℃，无炎夏酷暑。年降水量达1123.6mm，降雨多集中在五月至九月，降水量占年降水量的82.2%。由于境内地势高低悬殊，相对高差大，气候的垂直差异明显。主要灾害性天气有雨雪、大雾、凝冻等。

2、工程地质条件

2.1、地形、地貌

项目区位于贵州省西部的六盘水市，由西向东纵贯六盘水市的水城县及六枝特区。

项目地处云贵高原中部，贵州高原地貌三大区域的西部高原山区，地势整体显西高东低。沿线地貌受控于地质构造，山脉走向基本与构造线一致。纵观本测区的地形地貌，路线所涉及到的地形地貌大部分地段为岩溶峰丛洼地及其过渡类型，地形较陡，沿线海拔高程1957-1180米，相对高差777m。

本合同段的地貌类型根据其切割深度、山体组合形态、沟谷形态分为高中山峰丛谷地地貌、高中山峰林洼地地貌、高中山峰丛沟谷地貌、高中山峰丛缓坡地貌、高中山岩溶丘陵地貌。

2.2、地质构造

调查区位于我国三大东西复杂构造带之一南岭构造带的北面，黔西山字形构造的头部，由于长期的地应力作用，形成了一幅比较复杂的构造应变图像。路线走廊带的地质构造主要表现为褶皱与断裂，北西向、东西向构造线相对明显，其它构造形迹比较隐蔽。北西向构造主要分布于项目区的东南部和西北部，东南部构造由一系列北西向的雁列褶皱及其相伴生的张性断裂组成，褶皱一般轻微，产状平缓；北西部构造由一系列北西向的雁列褶皱及其相伴生的压（扭）性断裂组成，褶皱一般强烈，产状较陡倾。东西向构造主要分布于项目区的中部，由东西向的雁列褶皱及其相伴生的张性断裂组成，褶皱一般轻微，产状较平缓。背斜、向斜多具两翼不对称的短袖状。

路线走廊带共分布有20条断层，断层走向以北东向为主、以近南北向与近东西向为辅，与路线有关的断层有法都-塘上坝子断层、青岗岭断层、高芦-大水井断层、围杆坡断层、彭家寨断层、小寨断层，对路线影响不大。

2.3、不良地质条件

沿线的不良地质现象有：岩溶、采空区、崩塌、滑坡等。

（1）岩溶

沿线的岩溶个体主要为溶洞、岩溶洼地、漏斗、落水洞、溶沟、溶槽、暗河等。

从本项目具体的工程地质情况来看，岩溶对工程的影响有限，只存在于线路的极少部位。

（2）采空区

在设计线路走廊带的K98+100-K98+200右侧76m存在联盟煤矿采空区，但该采空区不会通过线路的下方，对线路的影响不大。

在设计走廊带的K97+470附近遇废弃的四角田煤矿采空区，经物探揭示，采空区巷道埋深约73米，对路线影响不大。

（3）危岩体、崩塌与岩堆

常出现在陡崖下，近于扇形，堆积松散，主要为0.5*1米的大块石堆积而成，最大可达3*5m。岩堆的主要物质组分为块石土和碎石土，结构较为松散，处于陡斜坡地带，在有临空面处时易产生滑坡，对路线方案危害极大，治理难度大，经调查路线无重大建筑物通过。

（4）滑坡

路线走廊带未发现新近发生的大型滑坡，仅局部发育小型土质滑坡，其对路线方案的影响较少。

2.4、地震

根据《中华地震动参数区划图》（GB18306-2001），区内地震动峰值加速度为0.05g，对应地震烈度Ⅵ度，属基本稳定至稳定区。

3、沉降控制

3.1、为减少高填路基沉降，在填筑过程中应清除换填路基基底的覆盖层，应加强施工控制与沉降观测（每铺筑4～8m高度进行一次），待已有路基稳定后再行铺筑，应充分保证路堤的自然沉降时间。

3.2、施工过程中按照《公路路基施工技术规范》中有关要求观测路基填筑过程中或运营过程中的地基变形动态，对路基施工实行动态监测、观测。

二、施工部署、进度安排

1、施工部署

本合同段高填方地段计划采用土石混填路堤，填料采用挖掘机及装载机装车，大吨位自卸汽车运输；采用分层水平填筑、分层压实、推土机平整的施工方案；采用孔斜率检测；建立填方路堤沉降稳定观测站进行沉降稳定观测。施工队伍由经验丰富的施工作业班组进行施工。

2、人员、料具、设备配备及劳动生产率

(1)机械设备

机械设备配置情况表

(2)人员

人员配置情况表

3、料具：刀具、木桩、石灰、修理工具、铁撬、钢钎、雷管、炸药、导火索、导爆管、爆泥等。

4、进度计划

高填方是本合同段路基施工控制重点，施工进度的快慢直接影响到项目总施工进度，为此项目部在满足业主工期要求的前提下计划于2014年3月31日前完成。为了确保本工程如期完成，拟定以下工期保证措施：

4.1、尽量创造施工条件，备足施工材料，确保每天完成方量；

4.2、编好施工进度计划，突出施工重点难点；

4.3、每周开一次生产调度会，用以检查周计划的实施状况，调整下周计划。

4.4、生产负责人经常加强巡视现场，对影响进度的因素，找出原因，拿出对策，采取有效措施及时补救。

4.5、作好材料供应计划，组织好材料供应货源，有一定的储备量，从而充分保证施工用料的数量与质量。

三、高填方施工工艺

路堤填筑施工采用“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺平行流水作业。“三阶段”包括准备阶段、施工阶段和整修阶段；“四区段”包括填筑区段、平整区段、碾压区段和检测区段；“八流程”包括施工准备、基底处理、分层填筑、摊铺平整、洒水晾晒、碾压夯实、检验签证和路基整修。

四、施工方案

1、测量放样

进行全线中线贯通，定出填筑边线桩，并用石灰撒出路基边线，清表预压结束后，及时恢复路基中桩，放出填筑边线，并用石灰撒出线路中线、填筑边线并标出松铺高度，以便控制填土厚度。

2、填方材料要求

2.1、在本路堤要求全部采用土石混填。石块强度必须大于20Mpa。

2.2、为避免路堤不均匀沉降导致路面开裂，在路面底面以下铺设三层钢塑土工格栅，高路堤根据设计要求在路堤中上部铺设3～6层土工格栅。

2.3、为减少路堤不均匀沉降，采用盲沟（地基处理）+填石路堤+排水层（加强排水固结）+土工格栅（减少沉降造成的路面开裂）的综合处治措施。

2.4、材料以就地取材为原则，其粒径不大于150mm为宜。

2.5、墙背回填应结合土石混填路堤进行施工。

2.6、双向土工格栅抗拉强度≥50KN/m，延伸率≤3%，节点强度＞300N；土工格栅的施工应严格按照《土工格栅施工技术要求》执行，并保证搭接长度。

2.7、无纺土工布反滤层材料应符合规范要求，其搭接长度不得小于10cm；规格为300g/m ，抗拉强度≥10KN。

3、填方原地基处理

采用挖掘机铲除植被、表层土，人工砍伐树木，并配合推土机铲除所有树根，用自卸汽车运至弃土场，并堆放有序，对不适宜的填料要彻底清理，不留隐患，对特殊路段（低洼地段、池塘、水田等）要先排水清淤，清理后进行整平处理、原基碾压，填前压实度大于90%，并回填至与原地面标高。

该地基为特殊段路有泉眼露出时须设同盲沟将水引出，盲沟长度130m；宽210cm采用砂卵石或片石填筑，并用无纺土工布包裹。采用砂卵石时，其粒径以40-100mm为宜：采用片石时，其粒径以150-300mm为宜，无纺土工布起反滤作用，土工布搭接长度不小于200mm。在其盲沟上还须填筑不小于300mm的透水性材料，盲沟纵坡以能快速疏干来水为度（一般i＞1.0%）。

4、具体施工方法

4.1、施工前先填筑试验段。以取得压实设备的类型、最佳组合方式、碾压遍数及碾压速度、工序、每层材料的松铺厚度、材料的含水量等有关数据以指导施工。

4.2、高填方地段施工前准备工作。施工前仔细对填方区进行现场勘查，掌握填方区地质情况，对于特殊地基，根据设计和施工规范的要求，按特殊地基处理方法进行基底处理；对于一般原地面，先将原地面树木杂草及腐植土清除，并疏干积水、凉晒、平整，原地面横纵坡陡于1：5的地段挖成宽度不小于1m的台阶，然后用压路机碾压到规范要求的压实度。

4.3、填方区上料。运料前，挖方区的填料经试验合格后使用。采用挖掘机或装载机装车，自卸汽车运输到填方区。汽车卸料时，安排专人指挥，按每层50cm的松铺厚度计算卸料密度，由远及近进行卸料，一层料卸完后，即停止卸料，进入摊铺和整平阶段。

4.4、填方的平整。当填方区一层填料上料完成后，按层厚50cm的松铺厚度、采用大型履带式推土机初步摊平，并在初平后的填料上来回碾压，完成初步压实。每层初步平整完成后，并形成一定的路拱以利排水。对机械无法到达边角处采用人工找平。

4.5、填方的压实。碾压前应使大粒径石料均匀分散在填料中，石料间孔隙应填充小粒径石料、土和石渣。

推土机完成整平后，洒水车适量洒水并安排重型压路机开始碾压，首先2遍静压，静压时压路机应从低处向高处碾压并每次重叠1/2轮宽。再开强震碾压，行驶速度控制在3～4km／h。碾压时水车适量洒水，碾压应从低向高处碾压并每次重叠2/3轮宽，在碾压时安排6名工人带铁锹用小石块或石屑填缝，直到压实层顶面稳定、震压两遍无明显标高差异（无轮迹）、石块紧密、表面平整为止，记录静压与强震碾压遍数以及每次碾压的沉降差上报监理工程师，获得同意后作为施工控制指标。

推土机精平后，最后用YZ20E振动压路机静压1遍，行驶速度控制在3～4km／h。压实时从两侧路基边沿向路中推进；控制压路机碾压轮重叠不小于50cm，从碾压第三遍开始检测每次碾压后的孔斜率及沉降差值，并做好记录，以孔斜率合格时确认碾压密实，确认路基填筑合格后测量沉降差值，记录好碾压遍数、碾压速度、最佳压实厚度，作为土石混填路基大规模施工的指导及质量控制标准。

以上施工完成后外观鉴定到达：

A、无明显孔洞，大粒块填石无松动，铁锹挖动困难。

B、边坡坡面平顺稳定。

4.6、压实质量控制 ：采用压实沉降差法，在路基上用随机取样的方法布设观测点，测其高程，然后再用YZ20C压路机振压两遍观测其高程计算出沉降量。

施工中采用压实沉降差进行压实检测，首先在压实后的路堤纵向布点，点位间距离8m左右，横向间距视现场情况而定，避免在突出的大石上和压路机不能到的地方布点。在布好的点位上用油漆做醒目的标记，用水准仪测量测点高程，测量时为了减少误差，准备一块20×20cm的钢质垫块，垫块中央有一个半球形突出点，在测量时，将垫块放置在测点上，水准尺放在垫块突出点上进行测量。然后用YZ20E振动压路机振压两遍，用水准仪检测各测点高程，各测点在碾压前后的高差就是测点的压实沉降差。压实沉降差单点值小于5mm，检测频率为40m检测一个断面，每个断面检测5-9个点。

5、控制标准

5.1、土质路堤

路基压实要求采用重型击实实验法，检验要根据不同种类填土的最大干密度和最佳含水量检查控制填土含量，正确选择和使用压实机械。路堤、路堑和路堤基底均应进行压实。具体要求见下表：

高速公路填方路基压实度及填料最小强度要求

注：表列压实度数值系指按《公路土工试验规程》（JTG051）重型击实试验法求得的最大干密度的压实度。

5.2、填石路堤

利用挖方石料或土石混合料填筑路基时，当填料中石料（粒径大于40mm）含量超过70%时，应按填石路堤压实标准控制。

填石路基不同强度的石料，应分别采用不同的填筑层厚和压实控制标准，填石路堤的压实质量标准宜用孔隙率作为控制指标，应符合下表的技术要求：

硬质石料压实质量控制标准

为保证填料均匀、密实、强度高和减少不均匀沉降，填石路堤要求分层填筑，分层压实。逐层填筑时，应安排好石料运输路线，专人指挥，按水平分层，先低后高、先两侧后中央卸料，并用大型推土机摊平。个别不平处应配合人工用细石料、石屑填平。当石块组配较差、粒径较大、填层较厚、石块间的空隙较大时，可于每层表面的空隙内扫入石渣、石屑、中粗沙，再以压力水将砂冲入下部，反复数次，使空隙填满。要求路面底面以下80cm内填土或碎石土填筑封层，并分层压实，且在土石分界处设置30cm厚的石屑整平层。

当采用孔隙率作为压实质量的控制标准有困难时，填石路堤的压实质量也可以用压实沉降差进行控制。若采用压实沉降差进行控制，建议对压实沉降差检测采用如下标准：压实沉降差为采用施工碾压时的重型振动压路机（18t以上）按规定碾压参数（强振，2-4km/h速度）碾压两侧各测点的高程差。压实沉降差平均值应不大于5mm，标准差不大于3mm。

填石路堤的质量控制:填石路堤的压实质量适宜采用施工参数（压实功率、碾压速度、压实遍数、铺筑层厚等）与压实质量检测联合控制。

填石路堤施工应采用大功率推土机与重型压实机械施工，在施工前，需通过铺筑试验段来确定合适的填筑层厚、压实工艺以及质量控制标准。

填筑过程沉降差检测 碾压密实后的填筑面

6、补强压实

对于高路堤，每填筑2m高度，应采用冲击碾压进行补强。冲击压路机要求：最大瞬间冲击力不小于250t,轮重为16t，动力不小于400马力，行驶速度不小于12km/h。

用冲击压路机冲碾路基时需大面积的进行，如果工作面积小于1000m2时，或不满足冲击压实机械施工条件的小范围路段可不进行冲击压实处理，但需采用液压传动超重吨位拖式振动压路机或超重吨位压路机等机械使该处压实度≥95%。路床不做冲击碾压。冲击碾压遍数初定为不少于20遍，具体以试验段数据为准。

由于冲击碾压属冲击荷载，对构造物有一定的破坏作用，为保证构造物的安全，对其安全距离的控制要求列表如下：

构造物冲击增强补压水平安全距离表

冲击碾压补强临近建筑物的冲击补强

五、质量保证措施

1、成立以总工程师为组长，路基工程师、质检工程师、试验工程师、测量工程师为组员的质量管理领导小组。

2、加强测量复核工作，测量放样严格执行复核制度，确保工程位置的正确，结构尺寸准确。

3、严格按施工规范和设计文件进行施工，严格自检、互检、交接检制度。

4、每层填筑经监理工程师抽检合格同意后才进行下一道工序的施工。

5、做好路基防排水工作，施工前挖好两侧纵向临时水沟及挖方段截水沟。

6、开工前对施工队伍全员进行技术交底，学习技术规范和技术性较强的工序和工艺；全体施工人员在上岗前进行专门培训，树立质量第一争创全优工程的思想。

7、质量检查：建立形成文件的检验和试验程序，按程序规定对施工过程的工程质量进行检验、控制和试验。并按程序规定的种类格式和方法以记录、归档。强调各关键工序，建立关键工序控制点。

8、工程质量检验标准：

土方路基实测项目

六、施工监控

1、施工监测桩布置

在高填方段路床顶面的路肩位置埋设路肩沉降板，在填方各级平台和路堤坡脚处（排水沟内外侧）埋设位移墩。

沉降板采用钢板，测杆宜为钢管，与沉降板焊接一体，套管为塑料管，必须有足够的刚度和强度。埋设时，沉降板底槽应平整，其下铺设60×60×20cm砂垫层，沉降板的测杆垂直度偏差应不大于1.4%。

位移墩布置在高路堤平台、坡脚及外侧20m处，位移墩采用钢筋砼墩，顶部尺寸为10cm×10cm、底部尺寸为20cm×20cm，高度为50cm，桩顶露出埋置面不大于10cm。

2、稳定性监测

监测水准点应设在不受垂直向和水平向变形影响的坚固地基上或永久性建筑物上。

观测仪器采用S1、S3型水准仪，以二级中等精度要求的几何水准测量高程，观测精度应小于1mm。

路堤填筑速率要求边桩位移量每昼夜不大于5mm，边部沉降连续2个月观测的沉降量每月不超过5mm，方可开始路面的铺筑。

七、施工总结

1、加强路基高填方基底的处理以及填挖交界和陡坡路段台阶的挖设碾压，使处理后的基底严格满足设计及规范指标要求。

2、严格控制填筑过程质量，精选路基填料（以土石混填料为佳），严格按照试验路段所总结出来的工艺和控制参数来指导施工。

3、高路堤填筑过程中，每填层高2m左右，进行一次冲击碾压进行压实补强。

4、高路堤施工至路床顶面标高后，至少经过一个雨季的工后沉降，再施工路面结构层为最佳。