靖-那高速泥灰?guī)r地質(zhì)路基高填深挖設(shè)計和施工分析

楊燕球

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

高速公路工程對路基穩(wěn)定性、平整度、高度差等指標(biāo)有著嚴(yán)格要求，但我國南方很多地區(qū)廣泛分布著泥灰?guī)r地層，給高速公路建設(shè)帶來很大影響，一般需要對沿線路基進(jìn)行必要的填方和挖方處理。廣西壯族自治區(qū)以丘陵、盆地地形為主，地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水豐富，區(qū)域內(nèi)泥灰?guī)r分布范圍廣、厚度大，在建造高速公路時需要依據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件對路基進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計和施工。

1 工程概況

靖西至那坡高速公路(簡稱靖那高速)設(shè)計全長87.56 km，雙向四車道，路基寬26 m。本項(xiàng)目路段樁號為K0+000～K44+913，全長44.913 km。經(jīng)地質(zhì)勘查，該路段地質(zhì)條件為第三系泥灰?guī)r，厚度范圍在8.5～11.2 m，泥灰?guī)r地層含0.5～1.0 m厚砂巖夾層，質(zhì)地均勻，滲透性很差(滲透系數(shù)k=1.2×10-11m/s)。經(jīng)測試，該泥灰?guī)r質(zhì)地較軟，極易開裂，遇水膨脹，膨脹率可達(dá)80%左右。為保證該高速路段順利平穩(wěn)通過，需要設(shè)計填方和挖方的施工方案。

2 路基施工方案設(shè)計分析

2.1 高填方路基方案設(shè)計

本項(xiàng)目路段需土石方填方工程共計約380萬m3，其中斜坡和陡坡路段共計有11處高填，高填范圍在3.4～19 m。依據(jù)相關(guān)規(guī)范：若填方高度h>15 m，需要重點(diǎn)對基底、坡面及排水措施進(jìn)行強(qiáng)化處理[1]。

本項(xiàng)目路段具體采取的措施包括：(1)坡腳設(shè)置排水溝，并在坡腳利用固定樁加固；(2)下半部分坡面采用“加筋土工布+20 cm后植被土”加固，且當(dāng)?shù)孛鏅M坡超過20%時，每隔50 cm鋪設(shè)一層土工布，作為路堤加筋材料；(3)在坡面中部設(shè)計300 cm寬平臺；(4)上半部分坡面采用“種植小灌木”加固。具體設(shè)計方案如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目路段填方路基加固方案示意圖

2.2 深挖方路基方案設(shè)計

本項(xiàng)目路段預(yù)計需挖方720萬m3，其中深挖路段共計22處，挖深范圍在15～40 m。挖方后邊坡處理是要點(diǎn)之一，在設(shè)計時遵循“緩坡率、寬平臺、固坡腳”原則[2]。本項(xiàng)目將原邊坡線(1∶3)削緩為17∶100，坡面平臺寬度設(shè)計為4.0 m，并且在坡面上設(shè)置深度為600 cm的排水溝(見圖2)。

圖2 挖方邊坡設(shè)計示意圖

由于泥灰?guī)r地層易風(fēng)化且穩(wěn)定性差，在深挖方路段形成的高陡邊坡會存在滑塌危險，因此必須采取邊坡加固措施。本項(xiàng)目路段主要采取“抗滑擋土墻和錨噴”加固形式。

2.2.1 抗滑擋土墻設(shè)計

凡是本項(xiàng)目深挖方路段坡度>1∶2.5，均設(shè)計采用擋土墻加固。本項(xiàng)目應(yīng)用到的擋土墻具體分為以下兩類：

(1)路塹矮墻。本項(xiàng)目在較低挖方邊坡、順層坡、巖體風(fēng)化強(qiáng)烈、路塹邊坡較陡易發(fā)生小型塌方的路段設(shè)置了路塹矮墻[3]。設(shè)計墻高1.6 m，采用M7.5漿砌片石(見圖3)。

圖3 路塹矮墻結(jié)構(gòu)示意圖

(2)路肩擋土墻。在本項(xiàng)目陡坡地段和橋臺連接路段設(shè)計路肩擋土墻，擋土墻高度范圍在6～10 m。為保證擋土墻結(jié)構(gòu)安全，本項(xiàng)目墻身及基礎(chǔ)采用C15片石混凝土進(jìn)行砌筑(見圖4)。

圖4 路肩擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2 錨噴設(shè)計

對于地形復(fù)雜、陡峭且挖深大的巖石邊坡路段，本項(xiàng)目設(shè)計采取主動加固措施，即“錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土”(見圖5)。將邊坡設(shè)計為臺階狀，每個臺階高度≤6.0 m，寬度設(shè)計為4～5 m。錨桿排距、間距均設(shè)計2.0 m，材質(zhì)為20 MnSi，具體規(guī)格如表1所示[4]。

表1 錨桿參數(shù)表

圖5 錨桿噴射混凝土邊坡加固示意圖

3 施工工藝要點(diǎn)分析

3.1 高填方路基施工要點(diǎn)分析

3.1.1 “換填法”施工

由于泥灰?guī)r水穩(wěn)定性很差，為保證高填路基穩(wěn)定性，某些路段不能直接在較厚的泥灰?guī)r之上填筑，因此需要采用“換填法”進(jìn)行處理。本項(xiàng)目遵循就地取材原則而采用黏性土。高填方路基施工要點(diǎn)有以下幾個：(1)保證放線的準(zhǔn)確性，即開挖和填筑的范圍、坡腳線位置必須準(zhǔn)確定位；(2)開挖深度符合要求，現(xiàn)場技術(shù)人員對需要采用“換填法”路段進(jìn)行劃定范圍，開挖時需時刻檢查深度及土質(zhì)，若與設(shè)計不符則實(shí)施調(diào)整方案；(3)控制好坡度，包括本項(xiàng)目底面橫坡控制在4%左右，排水溝內(nèi)側(cè)坡度為1∶1，平臺坡度為8%左右[5]。

3.1.2 土工布加筋施工

本項(xiàng)目凡是土工布加筋邊坡坡度設(shè)計為1∶1，路基填筑層每隔0.5～0.8 m設(shè)置1層土工布，加筋帶設(shè)計強(qiáng)度為190 kN/m。要求土工布沿邊坡軸線鋪設(shè)，完成后應(yīng)立即填土以避免陽光直射，采用“模板支護(hù)法”施工，距離模板1 m處需用細(xì)料回填，以保證邊界處飽滿。且利用人工碾壓，杜絕壓路機(jī)碾壓。

3.2 深挖路基施工要點(diǎn)分析

3.2.1 土方開挖施工

本項(xiàng)目深挖路基按照“由上到下、分層開挖”方式進(jìn)行，每個臺階分兩次開挖，每次開挖高度在3.0 m左右，長度為40 m。若局部路段過于軟弱，則應(yīng)分多次短距離開挖(分4次，每次長度控制在10 m左右)。在易塌方路段采取“短開挖、早加固”原則，每層開挖厚度也適當(dāng)減小(<2.0 m)，及時安裝鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土，待一段到達(dá)預(yù)定深度且加固完成后再進(jìn)行下一段施工。

3.2.2 錨噴施工

錨桿鉆孔與水平面呈30°角，為保證鉆孔注漿飽滿，采用孔底灌漿法。灌漿作業(yè)不得中斷超過10 min，否則清孔重新灌注。錨桿端部帶托盤(20 cm×20 cm)壓緊鋼筋網(wǎng)。本項(xiàng)目鋼筋網(wǎng)設(shè)置兩層，下層網(wǎng)格規(guī)格為10×10 cm，上層網(wǎng)格規(guī)格15×15 cm。上、下層鋼筋網(wǎng)分塊搭接，要求搭接長度≥20 cm，兩層網(wǎng)的搭接位置應(yīng)錯開[6]。

混凝土噴射遵循“先下后上、自內(nèi)而外”施工原則，下層鋼筋網(wǎng)和混凝土粘接牢固后再綁扎上層鋼筋網(wǎng)并噴漿。本項(xiàng)目混凝土噴頭和受噴面距離要求在1.0 m以下，噴射壓力控制在0.5 MPa。

4 結(jié)語

路基穩(wěn)定性是高速公路工程的重點(diǎn)問題之一，

而地質(zhì)條件對其有著決定性影響。本項(xiàng)目采用高填和深挖的方法來保證該段高速公路順利通過泥灰?guī)r地質(zhì)條件，有效實(shí)現(xiàn)了路面的平穩(wěn)性。本項(xiàng)目邊坡設(shè)計嚴(yán)格依據(jù)路段實(shí)際情況進(jìn)行施工，做到了因地制宜，在投入使用后沒出現(xiàn)任何問題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

[1]翟文靜.山區(qū)公路路基施工技術(shù)及質(zhì)量控制[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2011，27(1)：65-68.

[2]張 輝.淺談沈陽繞城高速公路改擴(kuò)建路基工程質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].北方交通，2013(5)：9-12.

[3]黃小林.舊路改建工程施工質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].公路，2009(8)：206-210.

[4]宋海兵.山區(qū)公路路基施工技術(shù)和質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].交通世界，2015(4)：98-99.

[5]李文華.淺談橫江車站高填深挖路基邊坡的設(shè)計與施工[J].路基工程，2001(2)：45-46.

[6]賈致榮.包邊填砂路基邊坡穩(wěn)定性分析[J].鐵道建筑，2008(5)：70-73.