高速公路特殊路基施工技術分析
摘要：不良地質(zhì)現(xiàn)象往往導致路基路面結構破壞。針對廣巴高速LJ20合同段的不良地質(zhì)實際情況，介紹了換填土、塑料板排水、碎石樁處理軟土地基的施工技術，以及陡坡上填挖結合和圍巖落石施工技術。
關鍵詞：高速公路；軟土地基；填挖結合；圍巖落石；沖擊壓實
0引言
路基是公路的重要組成部分，是按照路線位置和一定的技術要求修筑的帶狀構造物，承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d，應具有足夠的強度、穩(wěn)定性與耐久性。但是，路基又是線形構造物，東西距離長，南北跨度大，往往遇到軟土等不良地質(zhì)現(xiàn)象和陡坡復雜地形。特別是高速公路建設中，因地質(zhì)災害和特殊不良地基引起的公路病害導致路基失穩(wěn)等現(xiàn)象時有發(fā)生，不僅造成公路損失，而且危及到車輛和人員安全。因此，必須采取必要的工程技術措施，甚至使用新材料、新工藝、新結構才能滿足工程的質(zhì)量和運營要求。下面結合廣元至巴中高速公路LJ20合同段工程不良地質(zhì)實際情況，對不良地質(zhì)路基處理措施進行分析。
1工程概況
廣元至巴中高速公路是連接甘肅、陜西、渝東及川北等西部貧困地區(qū)與中部、東部發(fā)達地區(qū)的重要紐帶，是四川省規(guī)劃的干線公路網(wǎng)的重要組成部分和川北地區(qū)公路的主骨架，對于完善四川省公路干線網(wǎng)絡和貫通東西南北的快速通道、促進省際間的經(jīng)濟交流、改善區(qū)域投資環(huán)境都具有十分重要的意義。項目所在地區(qū)位于盆地北緣，為秦嶺山脈南麋之大巴山西北段—m倉山與四川盆地接合地帶，分為淺~中切割地山及窄~中谷山嶺地貌區(qū)、淺~中切割丘陵地貌區(qū)及山間河谷平壩地貌區(qū)。屬于楊子準地臺。地質(zhì)構造以褶皺為主，在測區(qū)西北區(qū)角的龍門—大巴臺緣斷帶內(nèi)有斷裂分布。巖性主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉巖及石英砂巖，夾層或不等厚互層；第四系覆蓋土主要有分布于河漫灘的粉砂及礫卵石、分布于一級階地的低液限粘土或粉土及砂礫卵石、分布于沖坳及坡麋的低液限粘土或粉土及碎塊石土，厚度數(shù)m~數(shù)十m不等。地表水主要分布于河流、溪溝和水庫水塘，地下水類型主要有第四系孔隙潛水、碎屑巖孔隙裂隙潛水及碎屑巖孔隙裂隙承壓水；潛水季節(jié)性強，承壓水長年不干；地下水補給、徑流、排泄條件良好。地表水及地下水水質(zhì)良好，對混凝土無腐蝕性。屬亞熱帶濕潤季風氣候類型，春早、夏熱、秋涼、冬暖，四季分明，雨量充沛，光照適度，氣候溫和，無霜期長，雨量集中。
廣至巴中高速公路LJ20合同段位于巴中境內(nèi)，路線起于馬家院子，沿八代王溝順流而下，在鴨子塘2跨八代王溝，經(jīng)椎家灣，穿元包子隧道；路線沿巴河左岸逆上，經(jīng)茍家灣、楊家梁、徐家梁，至于巴中市西南巴河西岸的穆家壩。路線主線起訖樁號K143+380~K149+500，長度6.120公里。全線采用四車道高速公路標準建設，全封閉全立交，計算行車速度80km/h，路基寬24.5m，瀝青混凝土路面。本合同段的特殊路基主要有：(1)軟弱地基共5段，長度775m;(2)陡、斜坡路堤共有5段，長度387m;(3)縱向填挖交界過渡段及半挖半填挖過渡段共11處，長度560m;(4)路床沖擊碾壓補強壓實共11段，長度780m。
2特殊路基處理
2.1軟弱地基處理
本合同段采用塑料排水板和碎石樁對部分軟基進行處理，碎石樁施工時采用振動器干振成孔（嚴禁沖水振動），并按“先護壁，后制樁”的辦法施工，上提振動成樁過程中，護壁送料管不得缺料，以免斷樁；塑料排水板施工時插設間距尺寸誤差應小于15㎝，其露出于砂礫石墊層上的長度按20㎝控制，路基應分層均勻填筑，填筑時間為6m，路堤填筑完成后，必須預壓至少6m。填筑過程中必須進行沉降和穩(wěn)定觀測，以嚴格控制填筑速率，避免加載過快出現(xiàn)路基剪滑破壞。控制標準為：路堤中心線地面沉降速率每晝夜不大于1.0m,坡腳水平位移速率每晝夜不大于0.5m。
1）換填及設排水溝處理（適用于軟弱土層厚度≤4.0m的路段）。施工前先開挖縱橫向臨時排水溝，排除地表積水；溝谷、水塘地段表層淤泥必須清理干凈。軟弱土層厚度≤2.0m時，按間距5～8m設置1.2～1.5m深片石排水溝進行處理。軟弱土層厚度2.0≤h≤3.0m時，采取換填砂巖片碎石，換填厚度1.5～2.0m。軟弱土層厚度3.0≤h≤4.0m時，采取換填加片石排水溝方式處理，換填厚度1.5m,片石排水溝深度1.0～1.5m。凡采用橫向排水溝時，一般均于下游側增設一道縱向片石排水溝，然后結合地形延伸縱或橫向排水溝至低洼處。
2）塑料排水板處理。塑料排水板打設前，按照路基施工規(guī)范要求先將表層浮淤土或淤泥清除干凈，并開挖縱、橫向排水溝，將地表水疏干，然后攤鋪一層泥巖填料，并形成路拱狀，其邊緣厚度為30㎝，中心厚度70㎝。為防止塑料排水板與砂層連接處受污染而排水不暢，按照設計在路基起拱層上填筑一層天然砂礫墊層，遇有田埂時，將原地表削成一斜面，以確保砂礫墊層的連續(xù)性和排水效果。塑料排水板施工采用步履式插帶機，機具就位前按設計間距尺寸測放正三角形網(wǎng)格，以確定板的打設位置，并打入有標記的竹樁。機具就位后在鋼套上刻上進尺標志，以控制打設的深度，并做好原始記錄。塑料排水板穿靴。松卷揚機，將鋼套管和排水管激振入地下至設計深度后關機。啟動卷揚機，拔出套管同時將帶子剪斷。塑料排水板打設完后，即可攤鋪上層砂礫墊層并壓實。
路基分層均勻填筑，填筑時間為6m，路堤填筑完成后，必須預壓至少6m。填筑過程中同時進行沉降和穩(wěn)定觀測，以嚴格控制填筑速率，避免加載過快出現(xiàn)路基剪滑破壞。。
3）碎石樁處理。軟弱地基路段涵洞基底采用摻和5%～8%水泥的碎石樁處理，以提高地基承載力，減少沉降。施工前采用原位測試方法核實處理區(qū)域及地基強度，做好“電通、料通輯及場地平整”等準備工作。測量地面高程，并根據(jù)處理面積及布樁方式、間距在現(xiàn)場用小木樁標出樁位，樁位偏差不大于3㎝，豎向偏斜不大于1%，并做好試樁試驗。對位、造孔、護壁、制樁、成樁。成樁后，挖去地面線以下至少1.2m的復合地基，并保證挖去后的地基頂面低于涵底面60㎝，然后再復合地基上面鋪筑碎石墊層，分層壓實至涵基底面標高處。
2.2陡、斜坡路堤及縱向填挖交界過渡段和半挖半填挖過渡段：
�。�1）加強斜坡路堤穩(wěn)定性的一般性措施：斜坡路堤填筑前應首先在清除耕植土后開挖寬度不小于3.0m的臺階，并設置2%～4%的反向坡度。
當在穩(wěn)定的斜坡坡面上填圖高度不大時，于路肩設置高度小于2.0m護肩或于坡腳設置高度小于4.0m護腳支擋斜坡路堤；填土高度較大時，在下滑力小于墻背土壓力時，于路肩設置一般擋土墻支擋斜坡路堤，從而收縮坡腳，避免填方延伸過長引起斜坡路堤基的不穩(wěn)定因素。
重力式抗滑擋土墻支擋斜坡路堤：若填土高度不大、覆蓋土層不厚、巖土界面較陡時，下滑力較小，一般在斜坡坡面上設置路肩式重力式抗滑擋土墻支擋斜坡路堤。
抗滑樁板墻支擋斜坡路堤：若填土高度大、覆蓋土層較厚、巖土界面較陡時，下滑力較大，則采用抗滑樁板墻支擋斜坡路堤。
反壓護道及土工格柵加固斜坡路堤：對于大部分位于陡橫坡上、局部伸至平坦溝谷上的高填斜坡路堤，則根據(jù)穩(wěn)定性計算采用反壓斜坡路堤。當?shù)孛鏅M坡接近或陡于外側填方邊坡、高度大于12m的高填斜坡路堤，為避免路基不均勻沉降過大造成路面拉裂破壞，除要求開挖臺階外還應在路面底面以下鋪設3層土工格柵進行加固處理。
�。�2）縱向填挖交界處應設置過渡段，其填方區(qū)長度不小于10m，且采用級配較好的砂礫土填筑；當?shù)孛鏅M坡陡于1：5時，在原地表開挖成向內(nèi)傾斜2～4%的反向臺階，臺階寬度不小于3.0m；當縱向填挖交界處挖方為土質(zhì)時，挖方區(qū)路床范圍土質(zhì)應挖除換填處理；當?shù)乇砥露榷赣?：2.5且路段溝谷填方高度大于8.0m時，除開挖臺階外，還應在路面底面以下鋪設3層土工格柵，格柵伸入挖方段長度不小于4.0m，伸入填方區(qū)不小于15m。
�。�3）半挖半填過渡段路基：挖方區(qū)為土質(zhì)時，路床范圍土質(zhì)應挖除換填，為避免孔隙水或基巖裂隙水滲入填方區(qū)軟化路堤，半填半挖交界處酌情設置順路線的縱向排水滲溝，并于適當位置引出；填方區(qū)優(yōu)先選用級配較好的砂礫土填筑，挖方區(qū)為強度較高石質(zhì)時，可酌情采用填石路堤，在路面底面以下鋪設3層土工格柵。
平整場地后，按設計擬定的位置，沿路基橫向鋪設土工格柵，并注意格柵間聯(lián)結與拉直平順。格柵的縱、橫向接縫可采用尼龍繩或滌綸線縫接或U型釘連接等方法使格柵連成整體，格柵間互相搭接寬度不小于20cm，在受力方向連接處的強度不低于材料抗拉強度。格柵嚴禁扭曲、鄒折，重疊，鋪設時應用受拉直，使格柵平順均勻，鋪好的土格柵每隔1.5-2.0名用釘頭固定于填方表面。在鋪完格柵后，應及時（48小時內(nèi)）填筑材料。每層填筑應按“先兩邊，后中間”的原則對稱進行，嚴禁先填路提中部。填料不允許直接卸在土工格柵上，必須卸在已攤鋪完畢在上面上，挾土高度不大于1m。一切車輛、施工機械不得直接在鋪好的土工格柵上行走，只容許路堤軸線方向在土面上行駛。
在第一層填土達到預定厚度并經(jīng)碾壓到設計壓實度后，將格柵反卷回包2m綁扎于上一層土工格柵上，并人工修整錨固，在反卷端外側培土1.0m，保護格柵，防止人為破壞。按上述工序完成了一層格柵鋪筑，并按同樣的方法步驟進行其它各層格柵鋪筑。所設格柵鋪完后，即開始上部路堤的填筑。
填挖結合部（包括縱向和橫向）處理。先對原地面進行清理、挖臺階、碾壓處理，對地面橫坡大于1：2的縱向、橫向填挖結合部，按照設計要求鋪筑土工格柵和砂礫粒或碎石透層外，應盡量采用同類土質(zhì)或內(nèi)摩擦角較大的砂石材料進行填筑。土工格柵縱向與填挖接縫相垂直，在覆蓋土之前須拉平釘牢（可用φ6U型鋼筋），運土車輛倒土時應避免擾動已鋪好的土工格柵，土工格柵上的第一層填料必須用人工攤鋪找平，然后壓實。
2.3危巖落石處理
主動防護系統(tǒng)系以柔性鋼繩網(wǎng)系統(tǒng)防護塹坡節(jié)理發(fā)育密集或者路塹外側陡崖發(fā)育有崩塌落石的段落，用于防止落石/飛石的發(fā)生。該張拉工藝能使系統(tǒng)對坡面施以一定的法向預緊壓力，從而提高表層危巖體的穩(wěn)定性，并在鋼繩網(wǎng)下鋪設小網(wǎng)孔的SO/2.2/50型格柵網(wǎng)，阻止小尺寸巖塊的塌落。
施工安裝方法：①對坡面防護區(qū)域內(nèi)的浮土及浮石進行清除或局部加固；②放線確定錨桿孔位，并在每一孔位處鑿一深度不小于錨桿外露環(huán)套長度的凹坑，一般口徑20㎝，深20㎝；③按設計深度鉆鑿錨桿孔并清孔，孔深應比設計錨桿長度長5㎝以上，孔徑為Ø70；④插入錨桿并注漿，漿液標號不低于M30，砂灰比1：1～1.2、水灰比0.45～0.50的水泥砂漿或水灰比0.45～0.50的水泥凈漿，水泥采用425普通硅酸鹽水泥，優(yōu)選粒徑不大于3㎜的中細砂，確保漿液飽滿，在進行下一道工序前注漿體養(yǎng)護不少于三天；⑤安裝縱橫向支撐繩，張拉緊后兩端各用三個或四個（支撐繩長度小于30m時用三個，大于30m時用四個）繩卡與錨桿外露環(huán)套固定連接；⑥從上而下鋪掛格柵網(wǎng)，格柵網(wǎng)間重疊寬度不小于5㎝，兩張格柵網(wǎng)間的縫合以及格柵網(wǎng)與支撐繩間用Ø1.2鐵絲按1m間距進行扎結；⑦格柵網(wǎng)鋪設的同時，從上向下鋪設鋼繩網(wǎng)并縫合，縫合繩為Ø8鋼繩，每張4m×4m(或4m×2m)鋼繩網(wǎng)均用一縫合繩與根長31m(或23m)的四周支撐繩進行縫合并預張拉，縫合繩兩端各用兩個繩卡與網(wǎng)繩進行固定聯(lián)結；⑧用Ø1.5鐵絲對鋼繩網(wǎng)和格柵網(wǎng)間進行相互扎結，扎結點縱橫間距1m左右。
2.4路床沖擊碾壓
沖擊碾壓主要用于路堤分層填筑碾壓至下路床頂面后的檢驗性補強壓實。全線除橋梁、石質(zhì)挖方路段、涵頂填土小于3m的路段外，在下路床填筑施工完成后采用沖擊碾壓進行檢驗性補壓，既可檢驗原壓實質(zhì)量是否符合要求，又可對路床補壓形成高強度均勻?qū)�，當路床范圍設有土工格柵時，路床檢驗性補壓的位置應做相應的下移調(diào)整。沖擊碾壓施工工藝如下：①對于按照要求達到?jīng)_擊碾壓前標高的路段，檢測表面以下50cm處的土體含水量。含水量應控制在最佳含水量的±2％以內(nèi)，否則應進行晾曬或灑水。②用沖擊式壓實機進行沖擊碾壓，壓實機的行進速度應控制在10～12km／h左右，從路基的一側向另一側轉圈沖碾，沖碾順序應符合“先兩邊、后中間”的次序，以輪跡重疊1／2鋪蓋整個路基表面為沖碾一遍，共沖碾15～20遍。③沖擊碾壓過程中，如果因輪跡過深而影響壓實機的行進速度，可用推土機平整后在繼續(xù)沖碾。若沖擊碾壓過程中路基表面揚塵，可用灑水車適量灑水后繼續(xù)沖碾。④考察沖擊碾壓效果的控制指標為壓實度。當原路基壓實度≤96％時，壓實度提高5％為宜；當原路基壓實度＞96％時，壓實度達到100％為宜。⑤沖擊式壓實機沖擊碾壓完畢后，檢測路基表層0～20cm的壓實度。如果壓實度達不到要求，應視情況補充沖碾5～10遍。⑥用人工配合機械清除高于設計標高的多余土方，按照施工技術規(guī)范整理路床。⑦用振動或靜碾壓路機碾壓1～2遍，達到路床驗收標準為止。
施工時盡量在路基形成較長的連續(xù)沖碾段后進行，嚴格控制路表以下50cm內(nèi)的含水量，嚴格控制沖擊碾壓的范圍，雨后或表面含水量較大時，應采取晾曬或其它措施降低表面含水量，不宜直接用沖擊式壓實機進行沖擊碾壓作業(yè)。
3結束語
本合同段特殊路基雖然較多，但根據(jù)不同的特殊路基的具體特點，采用采用相應的方法處理，保證了施工質(zhì)量和進度，受到業(yè)主和監(jiān)理的好評，為本單位贏得了信譽，同時也為本單位創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。實踐證明根據(jù)特殊路基的不同特點采取不同技術處理方案和相應的施工方法是處理高速公路特殊路基的有效措施。
