高填方路基沉降控制标准与施工设计

谢军才 龙文帝 何 林

（浙江交工集团股份有限公司，浙江 杭州 311103）

0 引言

进入21世纪以来，我国公路建设事业进入蓬勃发展阶段，高等级公路建设速度非常快。然而，因为高等级公路对线形指标的要求极高，所以山区高等级公路在建设中会形成很多的高路堤，几乎每一条高速公路都有填方达到5m、10m甚至20m以上的高路堤。由于填筑高度比较高，自重很大，内部应力水平较高，地基承载力不足，也可能因为不当的地基处治措施，竣工通车以后在较短的时间内，高路堤就会出现不同程度的不均匀沉降。过大的路基差异沉降使得路面结构发生开裂破坏，产生裂缝、错台等病害，直接影响路面结构的使用性和耐久性，从而导致路面的早期破坏，严重影响公路的使用寿命。因此，深入开展高填方路基研究，提出有效的处治措施，以有效改善高填方路堤沉降，从而提高高速公路的使用品质并延长其使用寿命，具有十分重要的经济效益和社会效益。

1 山区高填方路基的施工工艺

1.1 填筑材料的选择

为平衡公路建设过程中的土石方，山区高填方路基的填筑材料往往使用挖方路段挖除的土石，即移挖作填，路基填筑体材料通常是分层铺筑使用的。对于个别路段存在土石混填的情况，通常需配合特殊压实工艺进行压实。以西南山区高填方路基为例，土方主要以黄土为主，石方以破碎后石灰岩为主。在底承载力低，或在泥沼地段填筑高路基时，还应重点考虑路基填筑体自重的影响，需尽量采用轻质填筑材料，如粉煤灰、石灰土等。

1.2 压实工艺的选择

路基压实工艺的选择需根据设计的路基填筑材料进行安排。高等级公路填土路基通常采用水平分层填筑，即在路基全断面范围内，按一定厚度的水平分层，采用适宜的压实机械，逐层填筑至路床顶面。高等级公路填石路基，通常采用分层压实法，同时结合冲击压实及强夯进行压实施工，即采用分层压实法压实到一定厚度后，采用分层压实与冲击压实相结合的联合压实方式，确保路基压实度满足要求。

1.3 沉降时间的控制及沉降控制指标

高填方路基在填筑、压实施工完成后，不宜立即施工路面结构，应采取有效的监测手段监测路基沉降，待沉降趋于稳定后，方可施工路面结构层。高填方路基一般预留一个雨季或半年以上的沉降期。

高填方路基沉降主要以位移控制，尤其是路基填筑体水平位移为主要控制指标。近年来，随着监测手段的不断更新，其监测参数还发展到填筑体深层土体应力、含水率、温度及深层位移等参数。因此，沉降控制参数应结合实际情况进行选择使用。

2 高填方路基沉降控制标准

高填方沉降控制的标准，包括基于规范、基于路面结构破坏以及基于使用性能的控制标准。各个控制标准下的影响因素如图1所示。

图1 高填方路基沉降控制因素

3 某高填方路基施工设计

某高填方路段连续长度大于100m，位于西南山区，现对该路基施工如下设计。当地面横坡缓于1∶5时，一般采用8m分级，最下一级边坡高度不大于12m，坡比由上至下分别为：1∶1.5，1∶1.75，1∶2，每级边坡变化处设置1.5m平台。根据地基土的土质类别、层位、厚度、分布特征、物理力学性质、地下水埋深及地基土承载力等进行综合分析计算，同时结合现场实际情况进行动态综合设计。

本路段高填方路基采用符合规范的开山石填筑。首先进行地面处理。当地基为一般土质时，应先清除表土至地基天然硬土，后夯（压）实基底。对斜坡上填筑的高路堤，则根据边坡填土高度和厚度，考虑对原地面开挖台阶并酌情铺设土工格栅的细粒加筋层。若路段废方较大，则考虑中部平台加宽（5m～10m）、下部进行超填反压。为减少路基沉降，可采取强夯、冲击碾压等措施进行增强补压，以消减高路堤的差异变形。高填方路基应优先安排施工，修筑路面前宜有不少于1个雨季的自然沉降时间。

对于不稳定路堤将分别采取如下措施：

（1）连续长度大于100m，且单块最小补强施工面积不小于1000m2时，采用冲击碾压法补强，否则采用强夯补强。

（2）采用强夯法补强时，每填高4m满夯一遍，强夯夯击能为2000kN·m，夯锤重为15～25t，落距为10m。按最后两击的平均夯沉量不大于50mm进行控制。当有构造物时，在桥涵台背、挡土墙墙背10m范围内不得进行强夯，10m以外或者拱顶填高大于8m时采用夯击能1000kN.m进行强夯，20m以外按正常路段强夯。

（3）采用冲击碾压补强，每填2.0m进行一次补强，采用双轮三边形自行式冲击压路机（冲击势能为25kJ），按错轮而不重叠轮迹的方式碾压，路堤范围内冲击碾压10遍，最后一次冲压后的沉降量不宜大于30mm，否则应调整冲压遍数。

（4）为保证高路堤的路基稳定性及减少不均匀沉降，在路床顶部以下0.3m和0.8m处设2层土工格栅，以便增加路堤的整体稳定性，同时扩散应力，使地基受力、沉降更为均匀。土工格栅参照JT/T480-2002标准，采用整体成型、无焊接的双向土工格栅TGSG50-50，其标称抗拉强度纵、横向大于50kN/m；标称抗拉强度时伸长率小于3%；2%伸长率时纵、横向抗拉强度大于12kN/m；节点极限剥离力大于500N；幅宽大于5m。土工格栅用U型钉固定，搭接宽度30cm，自由段应反折200cm以利锚固，反折后最外端距离边坡1m。

（5）当高路堤段基底存在软弱下卧层时，首先加固地基，验算处理后地基与路堤边坡的整体稳定性。对于填土高度较高，验算后稳定性不足的路段，可对基底换填开山石渣等粗粒料或采用设路堤挡土墙或路肩挡土墙等支挡结构物。以下分两种情况进行讨论：

①除填石路基以外，填土高度介于20m～32m的路基，当纵向长度大于100m时，最下一级采用挖方边坡填筑的强度较好的中风化岩或中硬及以上石渣填筑填料。填石层完成后，在其上设置40cm厚的过渡层，过渡层填石料最大粒径应小于150mm，其中小于0.05mm的细粒料含量不应小于30%。再在过渡层与路床底之间填筑符合要求的填料并碾压补强，其上部分根据土石方调配情况填筑强度较高的填料。强夯补压时应避开涵洞、桥台位置。在达到压实度要求后，在最下一级h2(h2≥4m)填土高度至下路床底面之间采用压路机压实。

②除填石路基以外填土高度大于32m的路基，最下一级6m必须填筑中硬及以上石渣填筑填料或灰岩区的石质填料，并按要求压实，再根据地形情况，做反压护道或采用坡脚挡墙或护脚墙收坡，反压护道压实度大于93%。填石层完成后，在其上设置40cm过渡层，过渡层填筑强度较高的强风化风化岩体或中风化岩体填料。冲击式压路机压实遍数为10遍，补压时应避开涵洞、桥台位置。在达到压实度要求后，在最下一级h2(h2≥6m)填土高度至下路床底面之间采用高性能压路机压实。

4 结束语

本文以位于西南地区连续长度大于100m的高填方路基施工为例，对高填方路基边坡放坡、填料使用及不稳定路段施工等进行设计，为同类工程提供技术参考。