山區(qū)公路填石路基施工工藝

黃建平

摘要：文章以龍州至科甲口岸二級公路工程為例，介紹了山區(qū)公路填石路基設(shè)計(jì)方案，分析了填石路基施工工藝與控制要點(diǎn)，并通過施工檢測分析，驗(yàn)證了填石路基具有提高地基承載力與路堤穩(wěn)定性的效果。

關(guān)鍵詞：填石路基;施工技術(shù);公路施工

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.031

文章編號：1673—4874（2020）11一0114—03

0引言

在山區(qū)，由于水土流失，土方資源往往較為稀缺，而開山形成的場地周圍存在較多的石材棄方。在此種路段，石質(zhì)路基是一種最常見、最普遍的路基形式，本著就地取材的原則，研究石質(zhì)路基的施工具有重要的意義，其為提高巖土資源利用，消化建筑垃圾提供了良好的應(yīng)用途徑，其置換、擠密等加固效果與原生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)合自然和諧。

1項(xiàng)目概況

龍州至科甲口岸二級公路工程（含主線與支線）位于龍州縣及大新縣境內(nèi)，路線全長79.794km，按二級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。工程主線起于龍州縣城，與省道319線相接，經(jīng)上龍、武德等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，終于科甲二類口岸，里程為34.418km;支線起于龍州縣武德鄉(xiāng)民權(quán)村附近，與主線相接經(jīng)逐卜鄉(xiāng)，終于大新縣雷平鎮(zhèn)，里程為45。376km。

本公路采用二級公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為60km/h（主線）和40km/h（支線），路基寬度為12m/8.5m，行車道寬度為2×3.5m，路面為水泥混凝土路面，汽車荷載為公路Ⅱ級，最大縱坡為6%。

本公路主線中部K16+523～K19+864段途經(jīng)魚苗養(yǎng)殖基地，遍布各類魚蝦養(yǎng)殖水塘。根據(jù)調(diào)查，水塘均為天然水塘，池底分布有一定厚度的淤泥層，池塘與池塘間連接道路均為土質(zhì)道路，肉眼可見填土為雜填土及耕植土等。根據(jù)設(shè)計(jì)道路紅線，公路所經(jīng)過區(qū)域魚塘及道路均為征收范圍，土地收儲(chǔ)后，根據(jù)路基穩(wěn)定性及沉降要求，需對魚塘及聯(lián)通道路部分路基進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

2場地地質(zhì)情況

根據(jù)地勘報(bào)告的勘察成果，擬建場地地層按自上而下分述如下：

填土①：根據(jù)堆填時(shí)間、填料成份不同分為①一1、①一2兩個(gè)亞層。

素填土①一1（Q4mL）：褐黃一褐紅色，多呈稍密狀，填料主要為粉質(zhì)黏土、殘積土，局部含中風(fēng)化巖碎塊石，均勻性差，堆填時(shí)間大于10年，已基本完成自重固結(jié)，容許承載力為90kPa。

素填土①一2（Q4mL）：主要分布于蝦池周邊，灰一深灰色，為蝦池清底開挖軟土堆積而成，含較多的貝殼碎塊，堆填時(shí)間小于5年，尚未完成自重固結(jié)，工程性能較差，容許承載力為70kPa。

淤泥②（Q4m）：深灰色，飽和，流塑一軟塑，成分以粘粒、粉粒為主，局部段夾貝殼及混細(xì)砂，局部含砂量較高面相變?yōu)樯盎煊倌唷Ｇ忻嫫秸?，黏性及韌性好，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，屬欠固結(jié)土。本層具高壓縮性，易觸變，工程性能極差，容許承載力為40kPa。

粉質(zhì)黏土③（Q4m）：灰一灰黃色，濕，可一硬塑。成份以粉粒、粘粒為主，含中砂10%～15%，局部含砂量達(dá)30%以上，切面稍有光滑，黏性及韌性好，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度高，工程地質(zhì)性能中等，容許承載力為200kPa。

中粗砂③1（Q4m）：灰一灰黃色，飽和，以稍密一中密為主，局部呈松散狀。本層多呈透鏡體狀分布，成分以粗粒砂為主，含較多角礫，一般含黏性土15%～20%，砂顆粒呈次棱角狀、次圓狀，分選差、級配較好，工程地質(zhì)性能一般，容許承載力為200kPa。

以上各土層均為黏性土層及風(fēng)化巖土層，壓縮性較小，工程性質(zhì)較好，對路基穩(wěn)定性及沉降影響較小，本章節(jié)不再贅述。

3路基設(shè)計(jì)方案

根據(jù)上覆土層分析可知，表層填土及淤泥層均壓縮性較大，工程性質(zhì)較大，若采用常規(guī)土路基施工方法，極易造成路基失穩(wěn)及局部沉降過大，對日后行車造成較大隱患?？紤]周邊均為中越邊境山地，山腳各類石材邊角料較多，且石方路基壓實(shí)后，路基穩(wěn)定性較高，兼具拋石擠淤效果，對路基沉降也有較好的處理效果，故綜合技術(shù)、投資、環(huán)境等各方面因素考慮，本段路基采用填石路基方案施工。施工斷面如圖1所示。

根據(jù)圖1可知，設(shè)計(jì)要求施工時(shí)先填筑下部路基，此部分路基面高于設(shè)計(jì)水位0.5m，現(xiàn)狀主要為塘底淤泥。此部分施工時(shí)需先抽干池內(nèi)積水，之后采用片石進(jìn)行拋入施工。由于此路段水塘面積均較大，無法采用整體壓載拋填方案，故考慮采用散式拋填方案。由于池塘四周成封閉狀，經(jīng)拋填、吸淤、碾壓后，填筑體形成基底較為穩(wěn)定的置換地基。此時(shí)拋石體已下沉到硬質(zhì)土層及砂層中，石料層擠壓呈穩(wěn)定的承重骨架，有較高的承載能力和較小的變形性能。兩側(cè)路基邊坡設(shè)計(jì)為1：2，以防止路基垮塌。

下部積淤路基施工完后，需施作緩沖層。從下至上依次為30cm的級配碎石層、兩層土工格柵以及50cmN的砂墊層。此部分主要起緩沖作用，分散上部傳下來的行車荷載，并利用土工格柵拉緊整個(gè)路基斷面，防止局部不均勻沉降的產(chǎn)生。

上部路基同樣采用片石堆填，堆填兩端與下部路基設(shè)置一個(gè)2m的平臺，路基邊坡坡率為1：1.75，并在兩側(cè)設(shè)置漿砌石護(hù)腳，防止水進(jìn)入路基引起沉降。護(hù)腳上側(cè)采用植草防護(hù)，避免降水引起的水土流失。

4施工準(zhǔn)備

（1）由于項(xiàng)目位于多山區(qū)域，施工前必須查明施工區(qū)周圍及場地范圍內(nèi)可能形成的邊坡及目前具有地質(zhì)災(zāi)害隱患的點(diǎn)，并對山區(qū)通信、電力塔及基站進(jìn)行排查，需要遷改的提前溝通。

（2）對場地進(jìn)行清表，現(xiàn)狀存在的渣土及廢土等一律清除出場。

（3）施工場地可根據(jù)需要設(shè)置排水系統(tǒng)，如碎石墊層、排水邊溝、集水坑等。

（4）施工前，應(yīng)設(shè)置試驗(yàn)段，用以判斷拋填石料的粒徑大小。石料應(yīng)采用不易風(fēng)化的巖石，大小需根據(jù)池塘底部淤泥的稠度而定，以穩(wěn)定快速落入穩(wěn)定土層為宜。對于流動(dòng)性較高的池塘底淤泥，片石應(yīng)盡量小，但宜≥30cm，且<30cm的粒料含量應(yīng)≤20%。

（5）土工格柵采用單向一次性拉伸聚丙烯高強(qiáng)土工格柵TGDG150（不得焊接且不得熱熔）。土工格柵鋪設(shè)時(shí)的搭接長度不得少于3個(gè)孔格并應(yīng)扎緊且不得<0.15m。其性能指標(biāo)應(yīng)滿足表1要求。

5施工要點(diǎn)

（1）施工測量。測量要排出的淤泥深度、面積，計(jì)算排淤量，換算出拋石數(shù)量、密實(shí)程度。拋石層基腳寬度要大于路堤設(shè)計(jì)坡腳寬度。片石拋出水面后，應(yīng)用較小的石塊填塞墊平，碾壓密實(shí)，表面平整，頂部設(shè)置不透水層或隔離層，然后分層填筑路堤。

（2）臨時(shí)措施。部分水塘面積較大，且與水系連通，抽干積水幾乎無法實(shí)現(xiàn)，因而需施作隔水圍堰。在坡腳外側(cè)用推土機(jī)直接填筑頂寬3～5m的土體圍堰，圍堰頂兼做施工便道保障施工要求及材料運(yùn)輸暢通。圍堰施作完成，并通過隔水檢驗(yàn)后，排出圍堰內(nèi)側(cè)大量的水，并清理內(nèi)部雜物，使塘底存在少量積水，確保淤泥處于液化狀態(tài)。

（2）拋石順序。拋石時(shí)，應(yīng)自路堤中部開始，逐次向兩旁展開，使淤泥向兩旁擠出。在片石露出水面后，應(yīng)用較小的石塊填塞墊平，用重型機(jī)械碾壓密實(shí)，然后在其上鋪設(shè)反濾層再進(jìn)行上部填石施工。塘底淤泥橫坡陡于1：10時(shí)，應(yīng)自高側(cè)向底側(cè)拋投，并在底側(cè)適當(dāng)高度范圍內(nèi)多拋一些，使底側(cè)邊堆筑有2m寬的平臺頂面，以增加其穩(wěn)定性。

（3）對于厚5m以上的塘底淤泥，則必須配合爆破或強(qiáng)夯等措施，才能使填筑體下沉到較硬的持力層。施工時(shí)測量若發(fā)現(xiàn)此類淤泥存在，則應(yīng)測明范圍及厚度，及時(shí)與設(shè)計(jì)單位溝通變更措施及費(fèi)用。

（4）緩沖層施工時(shí)，應(yīng)注意按設(shè)計(jì)分層從下至上依次施工。級配碎石層厚度為30cm，可一次性鋪設(shè)。碎石層級配需事先在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行配比，有條件的可設(shè)置試驗(yàn)段進(jìn)行試驗(yàn)以判斷級配效果。在兩側(cè)鋪設(shè)土工格柵，中間用中粗砂分隔。每次鋪設(shè)土工格柵時(shí)，應(yīng)注意路基端部的反包應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范的要求，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)保證格柵整體平整。砂墊層厚度為50cm，施工時(shí)隨土工格柵施工一層鋪設(shè)一層。

6施工監(jiān)測檢測及分析

施工完成后，在路基中央及兩端分別設(shè)置沉降觀測板及位移邊樁，用以監(jiān)測路基中央的沉降量及路基邊的位移。監(jiān)測過程中輔以堆載預(yù)壓，預(yù)壓時(shí)間約為12個(gè)月。

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析可知，路基填筑結(jié)束預(yù)壓12個(gè)月后，平均月沉降量為4.7m，總沉降約為56.4m，保持了與土路基段沉降速率的同步，未在交界段出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。同時(shí)卸載預(yù)壓荷載后，對路基進(jìn)行了鉆孔取樣和各類原位測試、土工試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明路基平均固結(jié)度已達(dá)到76%以上。綜上所述，填石路基的沉降及穩(wěn)定性均較高，能滿足公路設(shè)計(jì)行車的需要。

7結(jié)語

本文通過對龍州至科甲口岸二級公路工程填石路基段施工的介紹，得到如下結(jié)論：

（1）天然水塘由于長時(shí)間盈水，且水流交換較慢，有利于塘底淤泥的形成。同時(shí)由于魚蝦等生物的運(yùn)動(dòng)，使得塘底淤泥多呈現(xiàn)孔隙比大、含水量高、壓縮性大、承載能力低等特點(diǎn)，不可作為路基的天然持力層。

（2）在土方資源較為稀缺的山區(qū)地區(qū)，可采用容易獲得的石方作為路基材料。石方硬度大，承載能力強(qiáng)，配比好細(xì)顆粒的填筑材料，可以形成較好的級別及壓實(shí)度，滿足路基的使用要求。

（3）水面下拋填石方，既可以作為地層路基分散上覆荷載，也可以有效擠出塘底淤泥，使石方均勻形成承載體，便于應(yīng)力的傳輸。同時(shí)也控制了路基的整體穩(wěn)定性，以滿足公路設(shè)計(jì)需要。

（4）在水面上部填筑石方路基，需注意分層壓實(shí)，且在石方中配置細(xì)顆粒滿足級配要求。石方路基兩側(cè)應(yīng)注意做好防水護(hù)腳，防止水流進(jìn)路基帶走細(xì)顆粒物質(zhì)，引起路基垮塌等不良現(xiàn)象。

（5）根據(jù)施工后的監(jiān)測及檢測結(jié)果可知，在水塘段采用填石路基的施工方案具有較好的效果，其承載能力強(qiáng)，路基穩(wěn)定性高，兼具較好的經(jīng)濟(jì)性與便利性，值得在類似工程中推廣。