高填方路基施工质量控制的探讨

2022-09-10

遵赤公路白腊坎至茅台段高速公路第十一合同段K42+533~K42+932段构皮腾高填方路堤, 位于山间斜坡与沟谷, 横向自然横坡约为20°~26°, 地形为岩溶洼地, 顺道路方向长约30米, 中间低, 底部沉积角砾土, 亚粘土, 土体呈不均匀分布, 最厚约14米, 四周高, 基岩出露, 最大中心填高为55.006米, 最大边坡高为70.032米, 消耗土石方95万立方米。

填方作为公路工程施工中工程量大、投资多、影响工程质量的关键环节, 但其重要性又往往被施工人员所忽略。特别是随着公路建设的高速发展, 公路建设常常需要进行高填方路堤施工, 不注意总结经验和施工方法的路基施工, 往往容易产生路基下沉、边坡滑塌或路基开裂等质量病害, 严重地影响到公路建设工程的质量。因此, 笔者拟结合施工中的经验, 针对高填方路基易产生质量病害问题, 分析原因, 探讨如何进行高填方路基施工质量控制的措施。

1高填方路基的施工技术特点

现行的《公路路基设计规范》 (JTJ13-95 (以下简称《规范》) 是以边坡的总高度作为划分界限的。把高填方路基以路基边坡高度来划分, 高填方路基是指边坡总高度大于20m (指土、石边坡) 或边坡高度大于12m (指砂、砾料) 的路基。那些在水稻田或常年积水地带用细粒土 (即0.074mm颗粒含量大于50%的填料) 填筑路基, 且高度在6m以上时, 也可称之为高填方路基。一般来说, 高填方路基具有施工周期长、水文地质复杂、场地狭小施工作业困难, 对施工质量要求严格, 路堤防护等级高、造价高以及易产生质量病害等一些特点。基于其上述特点, 其容易产生的质量病害, 概括起来, 主要分两个方面:一是路基下沉;二是边坡滑塌或路基开裂。

2高填方路基产生的质量病害问题及原因分析

当高填方路基施工完工之后, 长时间的经历汽车重复荷载的压力作用, 会产生一些路基的整体下沉与局部下沉的问题。尤其是在填挖方接头处, 路基下沉就特别突出。由此看来, 高填方路基的稳定是与边坡高度有关, 也与路基填料、性质、边坡坡度、地基性质、水文状况、路基压实机具、施工方法等密切有关。对于高填方路基的施工, 即使施工队伍素质较好、设备齐全、施工管理和技术管理严密、质量管理体系健全并能按照《公路路基施工技术规范》要求进行正常施工, 但高填方路基是放在半无限体上的线性工程, 由于所处的环境千变万化和工程地段的水文地质情况错综复杂, 加上暴露在野外环境中作业, 路堤上的密实与自身固结都需要一定的时间, 而常年遭受重复荷载的作用, 因此在工程施工过程中和工程完工后的车辆营运阶段, 就容易产生较多的质量病害, 且难处治。

对上述质量病害的产生的原因分析起来, 大体有如下几点。

一是设计原因产生的。设计上没按照《规范》要求认真地对高填方路基作特殊设计, 或未进行稳定性计算。而是按一般路基进行设计, 致使路堤质量达不到高填方路堤的质量要求而埋下质量隐患甚至产生质量病害。而且施工工艺、填料等未作特殊要求说明的路段, 当工程施工过程中或工程完工后, 高填方路基将会有较大整体下沉或局部沉陷, 从而影响到公路的正常使用。

二是施工原因产生的。施工时没有很好的处理基底, 而造成其承载力不足, 产生路堤下沉或开裂等质量病害;路基施工未能严格执行《施工规范》, 违规施工, 使用非适用性填料, 填料超厚, 压实度不合格, 压实机械不合理, 压实宽度不足等都可能造成路基松软, 强度不均匀, 而造成路基沉降、边坡滑塌或出现路堤表面开裂。

3对高填方路堤质量控制应采取的措施

由于高填方路堤施工要比普通低填方路堤复杂的多, 对其质量控制的具体措施如下。

一是对填料粒径、填层厚度和填筑宽度进行严格控制。严格控制填料的粒径 (最大粒径不应超过400mm) , 对运输到构皮腾大填方的土石方进行控制, 施工现场设置爆破作业人员对粒径偏大的石料进行改小工作, 当每层初平完成后, 要对填层厚度进行检查, 以确保每层填筑的厚度控制在80cm之内 (因构皮腾大填方压实机械中采用冲击压路机, 故层厚控制在80cm以内) , 当发现超厚现象时, 要立即采取相关措施减薄。采用推土机初铺时, 摊铺的宽度比设计宽度加大50cm, 来保证路基边部压实。

二是采用强夯施工处理高填方路堤的基底。经多次现场调研并根据材料料源和工期综合因素决定取消原设计中填方体内设置的土工格栅和碎石盲沟, 从消水洞位置在洼地底部土基上设置5 (深) ×3 (宽) 米沿道路纵向的主盲沟, 以降低基底水位, 支盲沟间距为12米, 尺寸为200×400cm, 按1∶0.5的坡比放坡, 坡脚设置反压护道平台, 采用强夯方案处理岩溶洼地亚粘土, 在清理平整施工场地后, 在亚粘土表面铺设2m厚碎石垫层, 碎石垫层粒径不大于40mm, 含泥量≤5%, 地层宽出路基边脚2m, 同时标出第一遍夯点位置, 测量场地高程, 在标出夯点位置进行强夯, 按照规定的夯吉次数及控制的标准 (夯点行间距6m, 列间距6m, 采用梅花式间插式布置) , 完成第一遍夯点的夯吉, 待推土机将夯点填平后, 再次测量场地高程, 以上步骤完成全部夯吉遍数后, 最后用低能量满夯, 将场地表层夯实, 并测量夯后场地高程。

三是对填方体进行冲击碾压施工。施工现场采用吨位较高的SD16自重20t的振动压路机进行作业, 分层碾压, 压至填筑层顶面石块稳定, 压路机振压两遍无明显标高差异。由于高填方中心填高55米, 属大型填方路堤, 故在采用压路机稳压厚, 再用冲击压路机作业 (保证冲击压实速度在15km/h以上) , 设置2%~4%的横坡, 保证排水通畅, 若工作面起伏过大时便停止冲压, 用重型推土机整平后再继续施工, 冲击5遍便改变方向, 冲击碾压的转弯路段并入下一冲击施工段, 冲至一定高度后, 再以重型振动压路机整平稳压。采用冲击可减少路基工后沉降, 提高路基整体强度。

四是严格做好压实度的试验检测。每层填筑完毕后由驻地办试验室负责进行检测, 同时项目经理部试验室经常性地对压实薄弱环节进行抽检, 发现压实度不合格的情况, 采取适当的措施进行处理, 以确保路基的填筑压实符合规范要求。

五是高填方路堤的边坡防护与排水工程要提前修建。在路堤填到一定高度后, 提前进行防护与排水工程的施工, 最大限度地避免雨水浸入路堤而造成路堤含水量过大, 埋下的质量隐患, 同时也可减少雨水对路堤的冲刷, 有利于边坡的稳定, 防止堵塞消水洞, 洞口将渣清楚后设挡渣网。坡面防护第一至六级边坡坡面码砌护坡 (其中1~4级边坡干码片石为1米厚, 其余为2米厚) , 第七级边坡浆砌片式护坡。

六是对路堤渗水部分的填筑材料进行严格控制, 要选取水稳性高及渗水性好的填料进行填筑, 以防止渗透动水压破坏路堤边坡的稳定。对大填方K42+836处175米长的涵洞, 优化其平面位置, 不放置与填方上, 一次性挖至基岩, 提高涵底高程, 采用动态设计与反压平台匹配。

摘要：文章简要叙述了高填方路基施工技术的特点, 易产生的质量病害问题及原因分析, 并提出了高填方路基施工质量控制的措施。

关键词：公路工程,高填方路基,质量控制,措施