高速公路高填方路基施工技术及质量控制分析

发表时间:2020/7/21   来源:《城镇建设》2020年第3卷4月第10期   作者:蒋瑶
[导读] 路基是整个高速公路的基础,路基的施工质量直接影响着整条高速公路的车辆通行

        摘要:路基是整个高速公路的基础,路基的施工质量直接影响着整条高速公路的车辆通行,尤其是对高填方路基而言,因为高填方路基的填筑高度比较大,自身的断面面积和沉降体积也较大,必须保证高填方路基的稳定性。介绍高填方路基的施工技术,分析其技术要点和应用方式,希望可以提高我国高填方路基的施工水平。
        关键词:高速公路、高填方路基、施工技术
 
一、高填方路基的特点
         高填方路基作为路基的重要组成部分,有以下特点:一是高填方路基工程量大,从而工期较一般路基长,填筑问题比较难控制;二是高填方路基填筑高度较高,对边坡稳定性及整体抗压性提出了更高的要求;三是路基本身累积沉降大,更加要严格控制路基施工过程质量。基于以上特点,路基填筑完毕之后,虽然地基所承受的土压力趋于稳定,但使用过程中除了土自重之外,还受到行车及环境等多方面因素的共同影响。通常需要经过8个月以上的时间才能使填筑完成的路基真正趋于稳定。
二、高填方路基施工后常见的病害
高填方路基容易出现以下几个问题:
         一是路基沉降。一般来说,在施工结束后,路基会出现一定程度的沉降,但路基沉降超出了一定限度,便会严重影响车辆行驶舒适度。
         二是路基开裂。高填方路基施工后,由于填方土体的不均匀沉降还可能导致出现路基开裂现象,进而对路面结构造成较大的破坏。同时自然水可能通过裂缝渗入到路基,影响公路的正常使用年限。
         三是路基滑动或边坡垮塌。路基填筑前清表不彻底或者未挖台阶、路基上排水不畅等原因都会引起路基滑动或边坡垮塌。其中路基的不均匀沉降是高填方路基产生病害的主要因素。大量调查研究表明,路基不均匀沉降是多方面因素综合作用的结果,如路基填方压实不足或压实不均匀、地基中存在软弱夹层或岩溶、路基填料不均匀或各种不同性质的填料没按规定要求分层填筑、地基土层中存在含水夹层或地下水位较高等,都是使路基产生不均匀沉降的直接或间接原因。
三、高填方路基施工的施工工艺
1、施工前的准备工作
         高填方路基施工前首先要对施工路线和施工图纸进行熟悉和调查,组织施工人员到施工现场进行线路巡查,对施工路线上的地形地貌、道桥涵洞进行全面的了解。再根据现场的实际情况合理的配置施工设备和施工人员,保证施工时的效率。
         施工前测量队伍要对高填方路基区域的导线、中线、边线、路堤坡角等进行具体的测量,设置好安全距离的控制桩,桩桩间隔不超过50m,并且在每个安全桩上标明高填方路基的标高。
         在高填方路基填筑之前要对填筑材料进行取样检验,并及时把检验结果上报给项目施工部门,把施工区域不合格填筑材料排除在外,出现填筑材料不足的情况要及时进行调配。
         在高填方路基填筑之前,分段对施工方案进行检验,试验时采用的填筑材料和填筑机械要与正式施工时相同,最终把所有的施工试验方案汇总,选出最适合该段高速公路的高填方路基施工方案。
2、选择高填方路基的填筑材料
         在选择高填方路基填筑材料时要选择透水性好的填筑材料,并采用分层填筑的方法进行路基填筑,如果填筑材料的透水性不是特别好就要对填筑路基的含水量进行控制,使路基含水量控制在2%左右,之后再进行压实处理。为了增强路基的稳定性和路基强度,需要选择粗砂土和碎石等材料进行填筑,不能采用粉性土,因为粉性土中粉粒含量较大,在气候条件较差的环境中会使土质的强度降低。
3、填方路基的排水固结
         排水固结技术可以缩短地基孔隙中水排放的距离,使地基固结的速度加快,排水系统主要由排水砂垫构成,并有竖向排水结构辅助,排水砂垫的宽度要路基边缘宽度1m以上。

在公路路基施工之前,要在地基上铺设超过30cm的排水砂垫,并连接竖向排水结构,在地基排水的同时对地基进行压密处理,加快排水的速度。
4、高填方路基填筑材料的摊铺压实
         在填筑材料填筑完成后,使用大吨位的履带式推土机对填筑材料进行摊铺,在填筑材料上进行反复的碾压,保证填筑材料摊铺平整,在履带式推土机初步整平之后,用平地机进行细致的修平。在摊铺整平工作完成后利用振动式压路机对填筑材料进行压实处理,压实的顺序由两边向中间进行,压实重叠不超过0.5m,并按照相关要求达到规定的压实次数。
四、注意事项与质量控制
1、注意事项
(1)路基填筑过程中要时刻关注填筑层的排水问题,每层应修建一定坡度的专用排水横坡,保证雨后路基积水可以顺利排出,同时在横坡下部应修筑排水沟与截水沟以确保高填方路基边坡免受积水冲刷,保证边坡具有较高的稳定性。
(2)施工单位的安全管理部门需定期对相关施工人员进行安全教育,提高施工安全意识,杜绝施工过程中出现危险作业及违规操作施工机具事件;在桥头等存在较高安全隐患处安放醒目的危险警告标志并派专人监督施工人员在进入现场前佩戴安全防护设备;增大现场监察力度,对现场的安全状况进行不定期突击检查,对存在安全问题的情况实时上报于管理部门。
2、质量控制
(1)沉降观测。因填土方量大而具有较大自重的高填方路基对地基承载力有严格要求,特别在地基含有软土的路段,路基工后易出现不均匀沉降现象,进而带来诸多工程病害,故需在填筑期与工后对路基进行沉降观测。施工结束初期路基沉降速率较大,随时间推移逐渐缓慢并最终趋于稳定状态,规范要求高填方路基总沉降量 ≤300mm 且软土地基路段路基日平均沉降量≤10mm,若沉降观测结果显示路基沉降状态不满足规范要求,需立即如实向管理单位反映,督促施工单位尽快做好路基补强工作。
(2)压实检验。压实度是评定路基承载能力的主要指标,根据《公路路基设计规范》(JTG D30-2015),在路基碾压工作结束后严格按照灌砂法操作要求对各取样点处路基进行压实度检验,若压实度现场检测结果不达标应立即对路基进行强夯处理,从而提高路基压实度。
五、高填方路基施工的新技术
1、土工织物
         土工织物因内部纤维成分存在而具有较高的延性与抗拉能力,路基填筑时铺设在路基内部可与路基紧密结合且起到路基加筋效果,显著增大其稳定性,近年来高填方路基的修建已广泛使用如土工格栅等材料,路基耐久性与稳定性得到明显改善。需要注意的是,含有软弱土质的路段需经地基加固方可使用土工织物材料。使用此项技术时,需根据高填方路基施工的相关规范要求及土工格栅技术的施工原理,在路基顶面及以下 1.5m 处铺设,严格控制相邻土工格栅的重叠部位不超过 20cm。对于土工格栅铺设后的固定,根据土工格栅技术应用的实际情况,可采用间距 1m 的锚钉对铺设后的土工格栅进行加固。
2、压浆技术
         水泥粉喷桩与灌浆法等压浆技术可以有效控制高填方路基的沉降问题,目前此项技术在高速公路高填方路基施工中得到广泛应用,而压浆材料主要为水泥和外加剂。
3、强夯技术
         潮湿多雨地区的高填方路基在填料摊铺完成进行碾压作业时可采用强夯技术避免填料因潮湿而出现难以压实的问题,强夯技术通过将夯锤抬高至一定高度后自由落下,重力势能转化为冲击能量对路基填料进行压密,提高路基压实度。强夯法在施工时同样需遵循先两边、后中间的压实顺序,起重机延直线匀速推进,每个强夯周期结束时均需使用平地机整平路基顶面,待路基压实度满足要求后停止强夯。为保证强夯技术的施工效果,应严格控制强夯单点的夯击能及相邻强夯点的点距,一般情况下夯击能需> 1000kN·m,而强夯点之间的点距应控制在锤径的 1.6 倍左右,一般强夯单点的夯击次数不能< 3 次。
        
         参考文献:
         1、陈武.高填方路基施工技术及质量控制[J].华东公路,2019(3):78-79.
         2、王丽丽.高填方路基沉降施工控制技术探讨[J].中国公路,2018(11):154-155.
         3、陈振兴.高填方路基施工质量控制[J].福建建设科技,2018(2):69-70.
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