对山区高速公路深挖高填工程施工要点的探讨

时间：2024-07-28

黄金保

（福建高速公路集团有限公司福州管理分公司，福建福州 350000）

1 山区高速公路深挖高填工程施工要点概述

在山区公路建设过程中，会遇到一些特殊的地质问题，如岩石等。这些地区在长期风化作用下，地质稳定性存在诸多不确定因素，山区地形起伏不平。因此，测量人员必须对不同的地质、地形和土壤结构有足够的经验，并熟练使用测量仪器。但是由于测量人员没有办法提前预测区域地质条件，在一定程度上增加了测量的难度。由于山区经济不发达，交通不便，公路桥梁的建设更加困难。许多山区森林覆盖率高，阻碍了公路的全面、完整开发和建设，各地区交通不便，阻碍了建筑原料的运输和一些施工机械的进入，实际上增加了施工难度。另外，由于山区地形不平，高速公路桥梁的墩柱较高，要求施工人员进行高空作业，能够准确地确定桩位，施工难度较大。

在进行工程施工的过程中，首先要严格遵守相关规范、规程和规则等技术标准并将其贯穿于整个施工过程中。其次，结合现场调查情况及我单位承诺的工期、质量、安全等各方面要求，制定出完善的保证体系和保证措施，确保该项目标的实现。再次，充分考虑气候、季节对施工的影响，合理安排各工序顺序，做到全面展开，平行流水作业；正确选用施工方法，科学组织。各工序紧密衔接，避免不必要的重复工作，以保证施工连续均衡有序进行。最后，坚持在实事求是的基础上，力求技术先进、科学合理、经济适用的原则。在确保工程质量标准的前提下，确定经济施工方法，积极采用新技术、新工艺、新机具、新材料、新测试方法。建立健全质量管理体系和制度，配备专职质检人员进行全过程控制；工程质量符合国家、交通部现行的质量验收标准和工程建设标准强制性条文。

2 施工流程分析

2.1 施工准备环节

通过详细的调查，根据不同的实际要求，对工作区段进行划分，并根据工程进度进行详细的调查分析。针对影响工程进度的诸多因素，制定了一套有效的措施，以实现工程日常进度。对项目的全过程有一个清晰的认识，能够控制整个工作流程和思维方向，及时发现中间环节的矛盾，分析解决方案，保证项目的整体质量。

2.2 边坡稳定测算

高路堤的稳定性评价、路堤体的沉降以及地基的相关内容通常都涉及到高路堤。本工程采用简化双坡法计算常规高路堤的稳定性，采用非平衡推力法评价边坡地基的稳定性。通过实测和分析，工程安全系数符合一般要求。

2.3 施工过程控制与优化

在混凝土堤坝施工操作中，对路堤填筑的要求是: 为保证路基具有足够的压实度，在填料的最佳含水量基本满足要求的情况下，需要对路堤进行碾压处理，液体含量应控制在土方总量的6% ー7% ，混凝土施工应根据现场情况进行调整。如果路基填料为2 种或2 种以上土质，则必须对路基填料的各层含量进行完全限制。为了降低高路堤沉降的可能性，必须注意压实质量，严格按照规范要求，保证从沟底工作面开始的分层填筑，并在开挖新的路基层前确认各层压实，同时采用一系列的处理方法，如地基强夯法、填土压实法等。

在施工的过程中，首先，用白灰测量并标出中线和侧线。根部杂草、淤泥、表层泥土等须在不少于15 厘米的深度用推土机清除，并由运输车辆运离路基运往倾卸工地。从清理台面后的路基基底取样，测定其含水量等试验指标，更换不合格土壤，在干燥路段洒水，在潮湿地区翻晒，高水位处设置纵向盲沟进行排水降低水位，使路基底土在最佳含水量附近进行碾压，直至达到压实要求。检查处理过的路基基层(每一层路堤填料需要检查)。监理工程师可以在填下一层之前检查质量。首先，试验路段选择代表性路段不小于200m，通过试验路段找出合理的铺筑厚度等施工参数，优化组合，找出主要问题，并加以解决，总结经验，指导大规模施工。当路段水平坡度大于1:5时，原地基应开挖为复合台阶，复合台阶顶面应开挖为2% ー4% 的内倾斜坡。每隔2m 高，应有一个复合台阶，且复合台阶的宽度应至少大于压路机的宽度，以保证压路机的宽度，分层填筑后，平整每一层填料要注意维持路基横坡的3% ，填料宽度应超过计划宽度的不小于50 厘米，以保证压实路基边缘。施工过程中要注意土壤含水量的检测，根据土壤的干湿状况，浇塑或干燥，最好在最佳含水量下进行滚压。严格按照试验路段的压路机速度、压实次数控制，压实次数及时检验压实度，如果压实度不合格，要及时报告，找出原因，补压通过，然后再进行下一步。为了准确地控制路基的边坡比和宽度，每次填筑完成后，应及时对边坡进行修复，三层填土应及时重新放样并由测量人员定位，当路基达到一定高度时，应悬吊填土，一方面保护部分路基，另一方面保证路基的时间稳定性，避免填土过快而出现塌方现场，进而造成冲击滚动。当填土高度达到2M 时进行冲击压实。

2.4 对于深路堑的处理

通过对高速公路沿线深厚地堑地层的分析，发现该地堑地层主要为风化片麻岩和花岗岩，外覆薄土层。部分地区还存在以粉质粘土为主的深部地堑地层。根据高速公路路堑边坡的地质分布，仍然采用简化的毕肖普法分析岩土边坡的稳定性。经过仔细分析，加固后的斜坡在正常工作状态下的安全系数均大于1.2，在暴雨等非正常工作状态下的安全系数均大于1.1。

为了避免雨水对边坡的侵蚀，采用混凝土加固边坡水平面，同时设置挡水杆，收集水流，排放到线外的安全地点。当路堑边坡坡顶横坡面积较大，集水面积较集中时，应设置 M10 灌浆石截流沟，弃土丘应作为挡水坝。为了有效减轻过往水流对坡面的侵蚀，避免在坡面纵向部位形成沟槽，对坡面植物的生长造成不利影响，应在每个坡面挖一条约25-30 厘米的过沟，在坡面中央挖一个约20 厘米深的坑，并用骨架保护。如果边坡发生破坏，可以详细观察路堑边坡的情况。如果岩石边坡高，有落石危险，可以采用防护墙或者采用低挡墙。应注意道路开挖与排水防护相结合，同步发展，防止边坡继续暴露在外，造成暴雨引起的边坡塌方。

3 路基沉降问题处理

3.1 路堑填土过渡

在中国，黄土覆盖了630,000 平方公里的土地面积，主要分布在中国北部。其丰富的供应和低成本意味着它已被广泛用作各种交通基础设施的基础填料。但由于其具有显著的溃散特性，以及强度和变形特性，使其对含水率非常敏感。一旦湿润，大的可折叠变形可能发展和引起许多地质和岩土问题，如裂缝，差异沉降和基础设施不稳定。路堑填土过渡段是公路建设中常见的路基结构形式。在季节性冻土地区，路基在冻融作用下会出现差异变形等问题，这主要是由于冻融作用引起的水分迁移所致。通过模拟黄土路基材料经历15 次冻融循环后的温度和水分变化的实验室研究，分析了20 世纪90年代四季奇谭充填过渡材料的水热过程。随着冻融循环次数的增加，土柱下部逐渐形成稳定的温度剖面，冻融渗透趋于稳定。在这个过程中，整个土壤的水分含量有明显的增加。水主要聚集在靠近土壤表面的充填界面上方的一个区域。同时观测到土体表面局部不均匀沉降，发现最大沉降发生在下垫面含水量最高的地方。分析表明，循环冻融可能是局部水浓度的主要原因，而毛细现象可能是次要原因。因此，建议在道路建设或养护过程中采取保温排水措施，以保证道路的良好使用性能。2015年建成的兰州高速公路穿越了连续的黄土地区，出现了局部沉降和裂缝等问题，特别是在填土过渡界面下的路段。这些问题可能对交通安全构成重大威胁。路堑填土过渡段是公路建设中常见的路基结构形式。相关研究表明，土壤水分分布的不均匀性导致土壤表面局部不均匀沉降。最大沉降发生在下垫面土壤含水量最高的地方。这就意味着路基内部由于冻融过程引起的水分重新分布不容忽视，这可能导致水分局部集中，从而出现道路问题。因此，在道路设计和施工阶段应考虑冻融作用。如果需要，需要采取一些缓解措施，如增加保温层和改善排水，以减轻路基在填挖过渡区内的水热过程，以保证路面良好的使用性能。

3.2 边坡稳定性处理

此外，与多年冻土切坡有关的一个严重问题是坡面不稳定性。如果冻融土的抗剪强度不足以抵抗由于超孔隙水压力、土体弱化和冻融深度增加而引起的下坡运动，就会发生路堑边坡失稳。多年冻土上限附近的水分积累将导致土壤弱化，从而增加了近地表坡面部分或全部崩塌以及沿冻融界面向下运动的可能性。温度接近零摄氏度的富冰冻土的蠕变特性有利于路堑边坡的滑动。开挖过程中植被覆盖的缺失和强烈的热扰动可能导致富冰多年冻土融化，土体积发生显著变化，土壤融化减弱。地表沉陷引起的排水系统的破坏，将加速冻土融化，这是由于超高温冻土水热流入的结果。融化固结引起的超孔隙水压力对边坡稳定性危害很大。在富含冰的多年冻土开挖的经验表明，当多年冻土斜坡融化时，可能会发生明显的斜坡变形和土壤的下坡运动。子20 世纪以来，北路河试验路堑发生了一些破坏，路边坡顶部裂缝最大宽度约为15 厘米。大部分路堑边坡均有明显的下坡移动。野外调查表明，由于缺乏有效的排水系统和多年冻土融化，导致路堑边坡失稳。现场测试结果表明，路堑边坡坡脚处土壤呈过饱和状态。调查显示，排水系统并没有像预期的那样有效地工作。超冻土水的热侵蚀导致了富含冰的冻土融化，融化前沿的过度孔隙水压力，以及土壤的弱化。通常可以通过限制融化深度、改善排水条件、减小坡角等措施来改善边坡的稳定性。

4 路基沉降处理技术和措施

4.1 高填方路施工要点分析

第一种方法是强夯法，即将重量与实际工程量从一定高度到自由落体相结合，使地基产生强烈的冲击和振动，改善土壤液化条件以增加压实度，逐步消除湿陷性黄土的不良特性。在实际应用中，对于自重在 II 级以上、 Loess 与既有建筑物距离小于100m 的湿陷性黄土，通常采用强夯法处理，第二种方法是“挤密桩”法施工。这种方法是将平原土或石灰土一层一层地夯实填入孔内，使孔内土体周围受到挤压，使土柱之间的土体达到压实的效果。III 级自重湿陷性黄土填筑高度大于4M，与现有结构物间距小于100m，采用水泥土挤密桩，桩顶设置50cm 厚4% 水泥土垫层，水泥土桩，桩顶设置50cm 厚5% 水泥土垫层。

4.2 路基施工要点分析

垫层法又称浅层置换法，分为平原土垫层法和灰土垫层法，广泛应用于湿陷性黄土地区。在基础下面的湿陷性土层完全挖空，然后用石灰土或平原土层压实作垫层。首先，对于非自重湿陷性黄土，挖掘或挖掘的残余湿陷性黄土的厚度较薄(残余湿陷性黄土的厚度小于允许范围) : 路基填充水泥土; 冲击碾压段长度小于100m 或冲击碾压段与现有结构间距小于30m 时，平原土用5% 水泥土代替，原土用4% 水泥土代替，原土厚度为50cm。

4.3 质量监察分析

认真审核整个施工方案，作出相应的总结，确保各工序的标准，及时处理不符合标准的工序，同时分析原因，确保不再发生。客观、真实的质量验证过程是保证工程质量的前提。我们不能因为经济利益或其他原因而在工作程序上掉以轻心。我们必须保持高度的责任感和态度，以确保项目的质量，积极反馈有关意见和检验标准，坚持质量责任制，以确保整个项目的质量得到有效验证。