嶺南高速公路路基填筑施工技術(shù)研究

王 斌

(武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，湖北武漢430015)

1 概述

嶺南高速公路是太原至澳門高速公路重要干線的組成路段，是河南省政府確定的重點工程項目[1]。其主線起自平頂山、南陽兩市交界處的分水嶺，止于南陽市臥龍區(qū)王村鄉(xiāng)張華崗村西側(cè)，與上海至西安高速公路相連，全長73.856 km。此外，為形成南陽市中心城區(qū)環(huán)城高速網(wǎng)絡(luò)，在臥龍區(qū)謝莊鄉(xiāng)龔河處經(jīng)獨山至宛城區(qū)紅泥灣鎮(zhèn)祝莊村附近，建一條長24.25 km的聯(lián)絡(luò)線，與許平南和南鄧高速相連。全線劃分25個土建施工標(biāo)段，兩個監(jiān)理合同段施工建設(shè)，涉及南召、鎮(zhèn)平、臥龍、宛城 4 縣[2]，見圖 1。

圖1 嶺南高速公路建設(shè)規(guī)劃圖

根據(jù)高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，對路基穩(wěn)定性與變形的要求十分嚴(yán)格。如果路基變形過大，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，不僅影響車輛的安全運行，而且會大大降低運營效益，顯著增加運營維護費用，而且事后修復(fù)的難度很大，費用很高。因此近年來，在我國高速公路建設(shè)中通過吸取過去國內(nèi)外的高速公路建設(shè)中的經(jīng)驗教訓(xùn)，開始都十分重視高速公路路基施工期間的沉降測試和運營初期的工后沉降觀測，并對長期沉降穩(wěn)定性進行評估[3～4]。

嶺南高速公路處于豫西丘陵山區(qū)，由于料源緊張及土地征用、運輸?shù)荣M用原因，在山區(qū)填筑路基往往只能就地取土或利用邊坡、隧道開挖的風(fēng)化巖石渣進行填筑，以節(jié)約成本和加快施工進度。為了保證路基的填筑質(zhì)量，增強路基的整體穩(wěn)定性，本文通過詳細(xì)調(diào)查并結(jié)合土工試驗，提出采用強風(fēng)化巖進行路基填筑方案，并進行填筑工藝試驗，取得了圓滿成功，其結(jié)果可為今后類似地區(qū)的高路堤設(shè)計、施工和穩(wěn)定性分析提供系統(tǒng)的、完整資料，更好地促進和提高工程建設(shè)的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)效益。

2 試驗路段的選取及實驗?zāi)康?/h2>

本試驗路段選在嶺南高速公路里程起訖樁號分別為 K16+000～K17+249.5 和 K18+413.5～K19+000，全長1.836 km，進行了強風(fēng)化巖填筑路基試驗段施工，并取得圓滿成功。試驗段施工分兩層進行，第一層松鋪厚度按30 cm控制，第二層松鋪厚度按25 cm控制。

路基試驗段填筑完成后，對試驗過程中的所有記錄結(jié)果進行整理，以確定：

（1）填料的松鋪系數(shù)、合適的松鋪厚度、壓實厚度。

（2）填料的含水量與壓實度的關(guān)系。

（3）碾壓方法和碾壓遍數(shù)。

（4）經(jīng)濟、高效的機械配備。

3 風(fēng)化巖填料路基試驗段測點的布置

在試驗段碾壓施工前，編寫《試驗段施工技術(shù)方案》，根據(jù)《方案》對相關(guān)人員進行交底和分工，明確各自工作內(nèi)容及應(yīng)收集的數(shù)據(jù)。工程技術(shù)人員對試驗段中、邊樁，并進行標(biāo)高測量和技術(shù)交底。技術(shù)交底包括當(dāng)前層面所要求的壓實度、當(dāng)前層面各樁號的設(shè)計寬度、本層所需填料數(shù)量、與路基頂高差等內(nèi)容，以便指導(dǎo)現(xiàn)場施工。填料數(shù)量按預(yù)定壓實層厚、作業(yè)段平面尺寸等確定。同時對底層砂礫墊層再次進行壓實度、寬度等檢測，確?；缀细瘛?/p>

3.1 試驗路段的確定

本次選用的試驗路段,在嶺南高速公路樁號為 K16＋000～K16+209段，共 209 m長，進行路基壓實層（相對沉降法）測點布置、壓實度測點布置和路基標(biāo)高測點布置。其中路基壓實層（相對沉降法）測點分7個斷面，每個斷面6個測點，共42個測點；壓實度分7斷面，共20個測點；路基標(biāo)高測點7個斷面，共20個測點。

試驗路段所用設(shè)備見表1。

表1 試驗路段所用設(shè)備

3.2 路基壓實層測點布置

路基壓實層（相對沉降法）是將直徑5 cm的鋼球埋設(shè)在路基頂面，用18 t壓路機壓實兩遍，觀測沉降量差。測點布置見圖2。

3.3 路基壓實度測點布置

路基壓實度分7個斷面，共20個測點，見圖3。每個測點按第一層和第二層分別檢測。用灌砂法檢測各個測點不同碾壓遍數(shù)（4、6、8、10）下的壓實度。

3.4 路基標(biāo)高測點布置

路基標(biāo)高測點布置見圖4。

4 實驗結(jié)果以及分析

為了克服測點不均勻引起的差異，對同等條件（同參數(shù)、同碾壓遍數(shù)、同層位）下全部測點按數(shù)理統(tǒng)計方法進行處理。

4.1 路基壓實層（相對沉降法）檢測數(shù)據(jù)分析

不同碾壓遍數(shù)的相對沉降量見表2，路基壓實層（相對沉降法）沉降曲線見圖5。

表2 不同碾壓遍數(shù)的相對沉降量

從表2和圖5可以看出，無論是第一層還是第二層，路基壓實層下沉量在逐漸變小，碾壓10遍時，第一層的相對下沉量只有1.43 mm，碾壓8遍時，第二層的相對下沉量只有1.35 mm。

4.2 路基壓實度檢測數(shù)據(jù)分析

不同碾壓遍數(shù)的壓實度見表3，路基壓實層壓實度曲線見圖6。

表3 不同碾壓遍數(shù)的壓實度

從表3和圖6中可知：隨著碾壓遍數(shù)的增加，無論是第一層還是第二層，路基壓實層的壓實度在逐漸增加。

4.3 路基試驗段實測高程檢測數(shù)據(jù)分析

不同碾壓遍數(shù)的壓實度、實測高程曲線見表4和圖7。

表4 不同碾壓遍數(shù)的壓實度

從表4和圖7可以看出，無論是第一層還是第二層，路基壓實層下沉量在逐漸變小，碾壓10遍時，第一層的相對下沉量只有2 mm，碾壓10遍時，第二層的相對下沉量只有3.8 mm。從第8遍開始，兩層的沉降量逐漸趨于穩(wěn)定。

當(dāng)松鋪厚度為29 cm時，振壓4遍后壓實度達到90.7%，松鋪系數(shù)為1.14；振壓6遍后壓實度達到93.9%，松鋪系數(shù)為1.18；振壓8遍后壓實度達到95.9%，松鋪系數(shù)為1.19；振壓10遍后壓實度達到97.2%，松鋪系數(shù)為1.20。

當(dāng)松鋪厚度在25 cm時，振壓4遍后壓實度達到93.7%，松鋪系數(shù)為1.14；振壓6遍后壓實度達到95.7%，松鋪系數(shù)為1.17；振壓8遍后壓實度達到97.0%，松鋪系數(shù)為1.18。

當(dāng)壓實度達到93%后，最后兩遍沉降差均小于5 mm。同時，含水量在最佳含水量的±2%范圍內(nèi)時，填料易壓實。

另外，松鋪厚度在29 cm時，93區(qū)在振壓6遍即可進行壓實度檢測，94區(qū)在振壓8遍即可進行壓實度檢測，96區(qū)在振壓10遍即可進行壓實度檢測；松鋪厚度在25 cm時，93區(qū)在振壓4遍即可進行壓實度檢測、94區(qū)在振壓6遍即可進行壓實度檢測，96區(qū)在振壓8遍即可進行壓實度檢測。路基填筑時，93區(qū)、94區(qū)松鋪厚度按29 cm控制，96區(qū)松鋪厚度按25 cm控制。

5 結(jié)論

根據(jù)試驗段路段所取得的數(shù)據(jù)，通過分析，可以得到如下的結(jié)論：

（1）填料的松鋪系數(shù)均取1.18，合適的松鋪厚度為25～29 cm、壓實厚度則為21～25 cm。

（2）壓實時，含水量在最佳含水量的±2%范圍內(nèi)。

（3）采用風(fēng)化巖填筑路基,碾壓時先壓兩側(cè)，后壓中間；壓實路線縱向互相平行。碾壓時，前后相鄰兩區(qū)段 (碾壓區(qū)段之前平整預(yù)壓區(qū)與其后檢驗區(qū)段)宜縱向重疊1.0～1.5 m。且達到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。第一遍自兩邊向中間穩(wěn)壓：壓路機前進時不振動，退回時弱振。第二遍起開始強振碾壓，壓路機行走時重復(fù)1/2～1/3輪印，壓路機行走速度不大于3 km/h。

（4）松鋪厚度在29 cm時，93區(qū)振壓6遍，94區(qū)振壓8遍，96區(qū)振壓10遍；松鋪厚度在25 cm時，93區(qū)振壓4遍，94區(qū)振壓6遍，96區(qū)振壓8遍（以上碾壓遍數(shù)不含振壓前的穩(wěn)壓）。在完成碾壓遍數(shù)后即進行壓實度檢測，不合格時及時進行補壓。

（5）風(fēng)化巖是一種比較好的路基填料，用作路基填筑時，只要方法得當(dāng)，施工工藝合理，是能夠滿足要求的。

[1]張蓓,李銳鐸,等.嶺南高速公路隧道結(jié)構(gòu)健康測及其預(yù)警系統(tǒng)[J].鐵道建筑,2009(9):43-45.

[2]雷金山,等.河南嶺南高速公路路基工程地質(zhì)報告[R].中南大學(xué),2008.

[3]JTJO42-94,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]張小旺,蔡迎春.嶺南高速公路隧道群監(jiān)控測量及信息化施工技術(shù)[J].鐵道建筑,2007(2):52-54.