朱世棟

【摘 要】本文結(jié)合西合二級公路改建工程（西部）施工中的建設(shè)實踐，闡述了黃土地區(qū)"V"型沖溝高填路堤處理的特點以及相應(yīng)的處理方法，供大家參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】“V”型沖溝；高填路堤；處理方法

0 引言

甘肅隴東地區(qū)地處黃土高原中部，地貌類型主要為黃土塬、殘垣溝壑、河谷階地等，且該地區(qū)黃土多具有較強(qiáng)濕陷性。特別是黃土沖溝多呈“V”字型，切深100～280m，滑坡、崩塌及黃土陷穴等不良地質(zhì)發(fā)育，水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重。公路路線為跨越?jīng)_溝而設(shè)置的高填路堤病害嚴(yán)重，常表現(xiàn)為基底失穩(wěn)、滑移，基底洞穴坍塌導(dǎo)致路基空洞，填挖結(jié)合部裂縫、錯臺，路堤工后沉降過大等，嚴(yán)重影響行車安全性、舒適性。由甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)承建的西合二級公路在施工過程中針對以上問題，在"V"型黃土沖溝高填路堤壓實工藝及工后沉降控制方面進(jìn)行了深入探索和研究，并提煉形成了隴東地區(qū)“V”型黃土沖溝高填路堤施工工法。截止目前，使用本工法進(jìn)行填筑的“V”型黃土沖溝高填路堤均未發(fā)生較大的工后沉降，路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，路面平整順暢，取得了良好的社會效益。

1 問題及處理方法

甘肅隴東地區(qū)“V”型黃土沖溝高填路堤產(chǎn)生較大工后沉降及破壞的主要原因有多種，處理方法緊緊圍繞高填路堤沉降機(jī)理，主要以以下四種沉降破壞原因為探索依據(jù)，總結(jié)形成的處理方法。

①是原地面在填土荷載作用下發(fā)生較大沉降。為提高“V”型黃土沖溝原地面承載穩(wěn)定性，填土施工前要對洞穴分布情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，采用開挖回填、灌砂、灌漿等措施進(jìn)行處理，對陷穴進(jìn)口地表水進(jìn)行引流，封堵陷穴進(jìn)口等措施相結(jié)合的工藝，避免水長期侵蝕洞穴導(dǎo)致坍塌、空洞等；并采用強(qiáng)夯、沖擊碾、過濕基底土體換填等措施解決基底失穩(wěn)、滑移的問題。

②是路堤填土本身壓實不夠?qū)е鲁两递^大。凸塊式振動壓路機(jī)特點是凸塊端部壓強(qiáng)大、壓入深度較大并對土體產(chǎn)生揉搓作用，對土層下半部分的壓實效果較好；依靠自重作用的三鋼輪靜碾壓路機(jī)，其特點是利用滾筒在碾壓層表面來回滾動作用使土體密實，對表面的10cm壓實效果較好；羊角碾壓過后表面的10cm由于側(cè)壓力擠壓作用會產(chǎn)生翻松現(xiàn)象，三鋼輪靜碾壓路機(jī)正好彌補了這個缺陷。另外每填高2m采用沖擊碾進(jìn)行補強(qiáng)，可以進(jìn)一步增加壓實層強(qiáng)度及整體性。三鋼輪靜碾壓路機(jī)、凸塊式振動壓路機(jī)、沖擊碾的合理機(jī)械組合，有效提高了濕陷性黃土的壓實度，有效減小了填土的后期沉降。

③是填挖結(jié)合部處理不夠重視，方法不得當(dāng)，造成薄弱截面，從而產(chǎn)生橫向裂縫等發(fā)生破壞。通過嚴(yán)格的臺階開挖、平行臺階碾壓、鋪設(shè)土工格柵等措施，了有效解決該問題的發(fā)生。

④是路面結(jié)構(gòu)層施工前路堤沉降尚未基本穩(wěn)定。黃土沖溝高填路堤填筑完成后，都有一個自重沉降的過程，且沉降量隨時間推移由大變小直至收斂穩(wěn)定。很多黃土高路堤發(fā)生工后沉降過大導(dǎo)致使用性能下降，是因為在沉降未基本穩(wěn)定就進(jìn)行了路面結(jié)構(gòu)層的施工。本工法利用施工周期內(nèi)黃土路堤沉降觀測數(shù)值，用沉降量-時間曲線判別沉降是否基本穩(wěn)定，并預(yù)估剩余沉降量，在結(jié)構(gòu)層施工前進(jìn)行調(diào)整，有效降低工后沉降并使縱斷面高程符合設(shè)計。

2 處理方法的流程及操作要點

2.1 處理方法的流程

甘肅隴東地區(qū)黃土沖溝高填路堤施工的施工步驟主要包括施工準(zhǔn)備、測量放樣、修施工便道、陷穴調(diào)查、基底情況調(diào)查、陷穴處理、基底處理、臺階開挖、填料攤鋪、壓實、檢測驗收、坡面防護(hù)及排水工程施工、沉降觀測等，其施工處理方法的流程如圖1所示。

2.2 操作要點

2.2.1 施工準(zhǔn)備

1）技術(shù)準(zhǔn)備：收到施工設(shè)計圖紙后，首先組織技術(shù)人員進(jìn)行施工前的圖紙會審工作，同時進(jìn)行技術(shù)交底。

2）測量準(zhǔn)備：根據(jù)業(yè)主的要求和工程施工的實際需要，完成導(dǎo)線、水準(zhǔn)復(fù)測工作和原地面復(fù)測工作，并根據(jù)復(fù)測結(jié)果校核路基設(shè)計橫斷面圖，有較大出入的要及時提交監(jiān)理單位審核上報。

3）試驗準(zhǔn)備：根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求的頻率取土樣，進(jìn)行利用土方、原地面土方的天然含水率、最佳含水率、標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗、路基材料CBR值檢測、塑液限指標(biāo)、土的顆粒分析試驗、有機(jī)質(zhì)含量、易溶鹽含量以及黃土的濕陷性判定試驗等。

2.2.2 測量放樣

開工前按測量規(guī)程和設(shè)計圖紙要求進(jìn)行現(xiàn)場放樣，定出路基中心線、坡腳線、零填線等。放樣樁距按20m控制，地形突變處單獨設(shè)樁。在施工過程中每填筑三層，按設(shè)計及規(guī)范要求測量放樣一次，恢復(fù)路基中線、邊線。測量放樣所用的木樁應(yīng)帶有明顯標(biāo)志。

2.2.3 修筑施工便道

隴東地區(qū)黃土沖溝多呈“V”字型，地勢陡峭，修筑施工便道至溝底通常難度很大。要充分調(diào)查施工點附近的地形條件，結(jié)合地形圖，根據(jù)設(shè)備配置情況，本著安全、環(huán)保、滿足施工需要的原則修筑。便道臨邊距離不得小于3m，并應(yīng)做好臨邊防護(hù)。施工便道設(shè)簡易的排水設(shè)施，避免雨水沖毀。

2.2.4 洞穴調(diào)查

路堤填筑施工前應(yīng)對填筑范圍以內(nèi)的洞穴（人工開挖的窯洞、果窖、墓穴以及天然形成的陷穴等）進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。對于自然形成的陷穴，須通過開挖、放煙、灌水等方法摸清洞穴的類型（單進(jìn)單出、單進(jìn)多出、多進(jìn)單出、多進(jìn)多出等）、走向（水平、豎直、斜向）、大小等要素。路堤填筑范圍以外（一般為路堤坡腳以外20m范圍內(nèi)），對路基穩(wěn)定性有影響的陷穴洞口也要進(jìn)行調(diào)查。

2.2.5 基底情況調(diào)查

路堤填筑施工前應(yīng)對填筑范圍以內(nèi)的植被情況、原地面橫坡、縱坡、沖溝兩側(cè)山體穩(wěn)定性等進(jìn)行調(diào)查。特別是對基底黃土的濕陷性、表層及深層土的含水率、承載穩(wěn)定性等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，為確定施工措施提供依據(jù)。

2.2.6 洞穴處理

1）路基范圍以內(nèi)人工開挖的窯洞、果窖、墓穴等洞穴應(yīng)按要求放坡開挖后逐層碾壓回填，壓實標(biāo)準(zhǔn)與路基相同。具體處理方法詳見圖2。endprint

2）對陷穴的進(jìn)口應(yīng)截排周圍地表水匯入路基排水系統(tǒng)。路基范圍以內(nèi)的陷穴，豎直且深度較大的采用灌砂、灌漿等措施處理，豎直且深度較小、水平或斜向的采用開挖回填進(jìn)行處理。

3）陷穴進(jìn)口宜進(jìn)行開挖回填，開挖深度不小于1.5m，坡比不小于1：1，留臺階并30cm布設(shè)一層土工格柵，于最上層用防水土工布、30cm灰土進(jìn)行防滲處理。路基范圍以外，對路基穩(wěn)定性有影響的陷穴進(jìn)口也要進(jìn)行封填并做防滲處理。

2.2.7 基底處理

1）黃土沖溝高填路堤在條件允許的情況下宜采用強(qiáng)夯、沖擊碾壓等方法對原地表進(jìn)行處治，以減小原地面的壓縮沉降量。強(qiáng)夯或沖擊碾壓后應(yīng)對原地面進(jìn)行整平碾壓。填筑范圍內(nèi)的原地面表層腐殖土、表土、草皮、垃圾、有機(jī)物殘渣、植物根系等均應(yīng)進(jìn)行清除，清表深度不小于30cm。原地面坑槽應(yīng)在清除雜物后，用合格填料按路基填筑要求分層回填分層壓實。

2）含水量大于塑限的軟弱地基要采取換填法進(jìn)行處理，換填的填料與路基同填料，切忌選用砂礫等透水性材料。

2.2.8 臺階開挖

基底處理后，根據(jù)實際地形情況，從坡腳位置向上分層開挖臺階，一般臺階寬度應(yīng)不小于2m，并設(shè)置向內(nèi)2%--4%的橫坡。施工時應(yīng)注意：臺階必須挖在穩(wěn)定的土層上，坡積、殘積土要清理干凈，根據(jù)地形條件，臺階方向宜盡量垂直于路線方向設(shè)置?？紤]到壓實機(jī)械作業(yè)不留死角，臺階豎直面坡比宜為1：0.3左右，而不應(yīng)豎直。黃土沖溝地形陡峭，開挖臺階可根據(jù)填高逐步開挖。路堤上部10m范圍內(nèi)臺階寬度應(yīng)加寬至4m，保證填挖結(jié)合部的穩(wěn)定性。

2.2.9 取土場調(diào)查選定及填料運輸

路基施工前要對取土場的土質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查、取樣、試驗。取土場的原地面表層腐殖土、表土、草皮、垃圾、有機(jī)物殘渣、植物根系等均要清除干凈。對于含水量達(dá)不到最佳含水量要求的取土場，根據(jù)施工需求提前進(jìn)行規(guī)劃，采取悶土等措施提高含水量。要有規(guī)劃，自上而下分層取土，嚴(yán)禁挖神仙土或爆破取土。運輸車輛的配備應(yīng)與現(xiàn)場施工機(jī)械相匹配，保證施工的連續(xù)性。

2.2.10 填料攤鋪

黃土路基填筑要特別重視填料的松鋪厚度，壓實后的厚度不大于30cm，松鋪系數(shù)根據(jù)不同攤鋪機(jī)械情況在現(xiàn)場通過試驗確定。填料攤鋪時，使用裝載機(jī)或推土機(jī)粗平，平地機(jī)精平。對于特殊情況下壓路機(jī)不能振動只能靜碾時，適當(dāng)減小攤鋪厚度至小于20cm且大于10cm的范圍內(nèi)。為保證路基邊緣壓實度也符合規(guī)范要求，攤鋪時每側(cè)寬填50cm。每填高2到3m進(jìn)行刷坡，將刷坡的土在本層利用。

2.2.11 壓實

1）碾壓前檢測填料含水率范圍是否符合ωopt+0%≤ω≤ωopt+2%的范圍，對于含水量較小的應(yīng)灑水補充，含水量較大的做適度晾曬。還應(yīng)對填料中的樹根等其它有機(jī)物進(jìn)行清理。

2）含水量檢測合格后，三鋼輪靜碾壓路機(jī)穩(wěn)壓1遍。

3）凸塊式振動壓路機(jī)進(jìn)行依次振動碾壓（低頻高幅），輪跡每次重疊9/10，路基兩側(cè)邊緣地帶應(yīng)全輪補壓4～6遍，行進(jìn)速度不超過3Km/h。

4）三鋼輪靜碾壓路機(jī)隨后進(jìn)行依次碾壓，輪跡每次重疊9/10，路基兩側(cè)邊緣地帶應(yīng)全輪補壓4～6遍，行進(jìn)速度不超過5Km/h。

5）為進(jìn)一步提高黃土沖溝高路堤的密實度和承載力，減少工后沉降，每填高2m用沖擊碾進(jìn)行10～20遍沖擊增強(qiáng)補壓，沖擊碾行進(jìn)速度不得低于12Km/h。

6）填挖結(jié)合部是黃土沖溝高填路堤施工質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，施工過程中要特別重視結(jié)合部的處置。填土高度1/2以上部分要按臺階情況增設(shè)土工格柵，格柵長度為臺階寬度的2倍以上。壓實作業(yè)結(jié)合部除按正常的壓實工藝碾壓外，還應(yīng)將壓路機(jī)掉頭，平行于臺階的方向碾壓4至6遍，保證銜接部位的密實性。

2.2.12 檢測驗收

及時做好路基平面位置、寬度、高程以及壓實度等檢測工作，并做好相關(guān)記錄，檢測合格后方可進(jìn)行下層的填筑工作。

2.2.13 路堤整修

整修時嚴(yán)格控制路基高程、平整度、寬度、橫坡，橫坡按單幅多點控制，保證同一坡度，達(dá)到路基表面平整、邊線直順、曲線圓滑、外形整齊、美觀的效果。整修后應(yīng)做好臨時排水，防止雨水對路基的侵蝕。

2.2.14 路堤沉降觀測

1）路堤整修完成后進(jìn)行沉降觀測，測量的范圍為兩個填挖交界處向路塹方向30m的兩個點之間的部分。從填土高度最大處向兩側(cè)布設(shè)觀測樁，每30m設(shè)一個斷面，每斷面分別于坡腳及路肩頂埋設(shè)4個觀測樁。每10天觀測一次，根據(jù)每個時間段的沉降量繪制4個點的沉降量-時間曲線，以填高最大斷面處處路肩的沉降量-時間曲線為主，當(dāng)曲線斜率在某一點處小于等于0.2時，方可進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層的施工。其它斷面的沉降曲線用以輔助分析。沉降觀測樁布置示意圖及沉降量--時間曲線圖見圖3、圖4。

2）在路面結(jié)構(gòu)層施工前根據(jù)曲線合理估算預(yù)留沉降量，對路基縱斷面高程進(jìn)行調(diào)整。預(yù)留沉降量在填方范圍內(nèi)按二次拋物線布置。

3 材料與設(shè)備

3.1 工程材料

1）防水土工布：防水土工布要求厚度大于2.4mm，斷裂強(qiáng)度≥9.5KN/m，撕破強(qiáng)力≥0.24KN。

2）土工格柵：土工格柵的縱向拉伸強(qiáng)度≥80KN/m，橫向拉伸強(qiáng)度≥50KN/m，延伸率≤10%，幅寬不小于4m。

3）消石灰：三級以上，且石灰中不得含有未消解顆粒及粒徑大于10mm灰塊。

3.2 機(jī)具設(shè)備

采用本施工方法進(jìn)行黃土沖溝高路堤填筑，按每個工作面每日填筑4000m計，主要機(jī)械設(shè)備配置見表1。

4 質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

本工法嚴(yán)格遵照施工技術(shù)規(guī)范和行業(yè)施工技術(shù)規(guī)程等進(jìn)行施工和質(zhì)量控制，主要規(guī)范規(guī)程如下：endprint

（1）《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn) 第一分冊 土建工程》（JTG F80/1-2004）。

（2）《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10--2006）。

（3）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01--2003）。

（4）《公路工程施工監(jiān)理規(guī)范》（JTG G10--2006）。

（5）《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》（JTJ 076--1995）。

（6）《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTG D30--2004）。

4.2 質(zhì)量保證措施

（1）加強(qiáng)施工工序的控制與技術(shù)管理。嚴(yán)格進(jìn)行工序間的交接檢查，對易產(chǎn)生問題或出現(xiàn)質(zhì)量通病的部位要技術(shù)投入和管理力度，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程及施工流程。

（2）施工過程中，臺階的開挖作為填筑的前提條件，且臺階必須挖到老黃土上，嚴(yán)禁用虛土培出臺階。臺階的坡度必須向內(nèi)傾斜，臺階寬度大于2m，提高交界面的結(jié)合性能。

（3）在陷穴處理前一定要調(diào)查清楚陷穴的分布情況，重點對進(jìn)口水源進(jìn)行處理，陷穴處理以密實無空洞為標(biāo)準(zhǔn)，有條件時盡量采取開挖回填的方式，豎直且較深的陷穴可采取別的方式，但頂部封堵要徹底。

（4）土工格柵嚴(yán)格按照設(shè)計分層鋪設(shè)，并在挖方側(cè)采用鋼筋錨釘進(jìn)行有效錨固。鋪設(shè)應(yīng)平順，無扭曲、鼓包、斷裂、褶皺等現(xiàn)象，并與下層密貼。

（5）在施工過程中為防止和減少水分蒸發(fā)，必須確保施工各環(huán)節(jié)銜接緊湊，每層填筑施工在盡可能最短的時間內(nèi)完成，填料要及時攤鋪碾壓。

（6）要特別注重邊角地帶的壓實，并進(jìn)行重點檢測。

（7）結(jié)構(gòu)層施工前應(yīng)仔細(xì)觀察縱斷面較高一側(cè)填挖結(jié)合部是否有橫向裂縫產(chǎn)生，如果有應(yīng)以裂縫為中心線兩側(cè)進(jìn)行開挖并留臺階（臺階數(shù)量不少于2個，寬度大于2m），用5%以上灰土進(jìn)行回填壓實，壓實度按規(guī)范要求檢測，處理深度大于2m。

（8）施工時應(yīng)做好臨時排水，并與永久性排水系統(tǒng)相結(jié)合，避免積水及沖刷邊坡。

5 安全措施

（1）貫徹落實"安全第一，預(yù)防為主，綜合治理"的方針。

（2）嚴(yán)格執(zhí)行逐級安全技術(shù)交底制度，開工前技術(shù)負(fù)責(zé)人將工程概況、施工方法、安全技術(shù)措施等情況向各分項施工負(fù)責(zé)人詳細(xì)交底，各分項施工負(fù)責(zé)人向各作業(yè)人員進(jìn)行書面安全技術(shù)交底，各級書面交底有交接人簽字，并存檔備查。

（3）加強(qiáng)日常安全生產(chǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)隱患立即下達(dá)隱患通知書，限期整改，如有危及人生安全的緊急險情和重大隱患應(yīng)立即停止其作業(yè)。

（4）按要求設(shè)置臨邊防護(hù)措施，并設(shè)立醒目的標(biāo)志標(biāo)牌，施工區(qū)域嚴(yán)禁閑雜人員進(jìn)入。

（5）設(shè)置山體穩(wěn)定性觀測設(shè)施，并設(shè)專人進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)有滑坡、垮塌等前兆應(yīng)現(xiàn)象，應(yīng)立即停止施工并對不穩(wěn)定土體進(jìn)行清除。

（6）嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，按照作業(yè)要求發(fā)放勞保用品，進(jìn)入施工現(xiàn)場必須戴好安全帽，嚴(yán)禁違章指揮、冒險違章作業(yè)。

（7）工地安全員、機(jī)械操作人員應(yīng)持證上崗。

（8）機(jī)械作業(yè)時，安全距離內(nèi)嚴(yán)禁站人；夜間施工，施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置足夠的照明裝置；整個作業(yè)應(yīng)有專人指揮。

（9）操作人員按照機(jī)械說明規(guī)定，嚴(yán)格執(zhí)行工作前的檢查制度和工作中注意觀察、工作后的檢查保養(yǎng)制度。

（10）雨季或者暴雨發(fā)生前，將機(jī)械撤離陡坎下方或臨邊區(qū)域，以防不測。

6 環(huán)保措施

（1）嚴(yán)格遵守國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)方面的法律法規(guī)。

（2）組織職工學(xué)習(xí)環(huán)保知識，加強(qiáng)環(huán)境意識，使大家認(rèn)識到環(huán)境保護(hù)的重要性和必要性。

（3）強(qiáng)化環(huán)保管理，定期進(jìn)行環(huán)境檢查，及時處理違章事宜，做到文明施工。

（4）在機(jī)械施工過程中，要盡量減少噪聲、廢氣、廢水等的污染，機(jī)械運轉(zhuǎn)過程中要進(jìn)行灑水降塵。

（5）取土場應(yīng)有規(guī)劃，自上而下分層取土，取土后的黃土坡面應(yīng)平整、美觀，坡度設(shè)置不陡于1：0.5，至少8m高留一個臺階，臺階寬度大于2m并設(shè)平臺排水溝、急流槽等排水設(shè)施，防止邊坡失穩(wěn)、水土流失。

（6）清表的腐殖土應(yīng)妥善存放，待施工結(jié)束后將表土用以復(fù)墾或恢復(fù)植被，以保護(hù)環(huán)境。

7 資源節(jié)約

經(jīng)過反復(fù)的現(xiàn)場試驗，采用光輪振動壓路機(jī)壓實黃土的傳統(tǒng)工藝，往往壓實效果不佳，不容易達(dá)到規(guī)范規(guī)定的壓實度或達(dá)到壓實度要求所需要的碾壓遍數(shù)和碾壓時間要求較高，整套設(shè)備運轉(zhuǎn)不連續(xù)，很難形成流水作業(yè)，生產(chǎn)效率低。西合二級公路改建工程項目部經(jīng)過試驗得出，甘肅隴東地區(qū)黃土在其它條件不變的情況下采用傳統(tǒng)的光輪振動壓路機(jī)和本處理方法所用的機(jī)械組合進(jìn)行相同功率的碾壓作業(yè)后，壓實度可提高4%--5%，技術(shù)效益明顯。有效提高了生產(chǎn)效率，降低了設(shè)備使用量及能耗，資源節(jié)約效應(yīng)明顯。并顯著增強(qiáng)了甘肅隴東地區(qū)黃土沖溝高填路堤的施工質(zhì)量，減小高路堤工后沉降造成的各種病害，極大地節(jié)約了后期維修的人力和物力投入。

8 結(jié)束語

雖然黃土地區(qū)沖溝高填路堤處理的方法有多種，具體選用哪種方法最為合適，要結(jié)合工程所處環(huán)境具體分析，一旦處理不當(dāng)，就會給工程建設(shè)帶來重大危害。本處理方法可有效減小高路堤工后沉降，防止黃土高路堤失穩(wěn)變形、路面斷裂、錯臺等病害，極大地提高了行車舒適度和安全性，社會效益顯著。

[責(zé)任編輯：張濤]endprint