发布于：2015-06-29 13:36:29
来自：道路桥梁/道路工程
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三福高速公路尤溪路段位于福建省尤溪县境内，路线总长60km，整体式路基宽24.5m，分离式路基宽2×12.5m，计算行车速度为80km/h。该段地处戴云山脉北部，属山岭重丘区，地形切割较为强烈，沟谷多呈V字形，地形陡峭，植被茂密，地质构造相对稳定，地势低凹地带常有局部的淤泥质土，厚度均较小。由于地形多变的特点，沿线填挖变化频繁,从而出现了三多，即高陡坡路堤多，半填半挖路基多，坡地薄层软土处理多，这给填方施工质量控制带来了挑战。另外由于结构物数量多（合计大中桥梁58座，隧道7座），使得填方施工不能连片形成规模，也给质量控制带来较大的难度。鉴于该段典型的山岭重丘地形和结构物频繁的特点，如不切实控制好填方工程的质量，今后路基势必大范围产生不均匀沉降，影响行车舒适乃至安全。
1 路基填筑工程概况
三福高速公路尤溪路段填方路基总长22.7km，共187处填方段落，填方总数量575万m3，其中填方高度大于20m的有22处，最高填方路中心高度33m，最高填方边坡高度52m；半填半挖路基段落105处，长度9431m；填挖交界260处；陡坡路堤51处，总长度3299m；坡地薄层软土处理79处；三背回填450处（涵背以每座涵洞为一处，桥台背以单幅一个台为一处，挡墙背以一段连续下挡墙为一处），其中桥台背回填224处。
2 路基填筑施工质量控制要点
2.1 边界处理
对填方体而言，边界处理分为填前地基处理、填方过程中的周边处理和填前排水处理。由于原地面与填料结构不同，二者密度、承载能力不同，如果不对原地面进行有效处理，易发生接合部沉降病害。填前地基处理首先是对地基进行简易的挖探，如果地表下面土质良好，状况稳定，则清除地表植被、树根、垃圾和不良土质后即可进行填前压实，如存在超过常规清表厚度的软弱区（如淤泥等），无法进行填前压实，则须进行专门处理。尤溪路段未出现深层软基，但在水稻田和冲沟地带常见50～500cm厚度的软弱层，多为坡残积粘性土，由于填方区域多处在坡地且地下水及地表水富集，软土层虽薄也要慎重对待，通常采用全部挖除软土的方案，地面横坡或沿路线纵向坡度陡于1：5时，不仅要将软土全部挖除，还要按规范形成土质台阶后再进行填筑；当地面横坡陡于1：2.5时，还须由设计单位对路堤作整体性滑动的稳定性验算，视需要采取适当的处理措施。
填方体周围边界处理对山区高速公路遇到沟谷类地形时特别重要，主要是在坡地上严格按照规范开挖土质台阶，使填方体和周边地形紧密衔接，避免新老土体接合后出现薄弱滑动面。土质台阶宽度要求不小于1m，并向内倾斜2％的坡度。填方体周围边界处理是施工过程中的一项看似简单却很容易被忽视而疏于控制的工作，由于其后果严重，所以必须高度认真对待，三福高速公路尤溪段在管理过程中，将此作为工序验收项目补充编制了质量检验表格。
填前排水处理也可视为边界处理的一项重要内容。由于填方区多位于地势低凹处，水系发育且水量富集，如不采取措施或未彻底根治，地基长期浸水将导致承载力降低从而引起路基沉降，在坡地填筑更严重的还将造成填方体滑移，成为今后路基安全的一大隐患。临时排水设施应和永久性排水设施相互助友爱结合施工。对地表水主要采取截的办法，一般地说，影响路基稳定的地面水在设计中已加以考虑，可沿路线纵向在填筑区外开沟截水，有条件的可先行施工边沟，总之是要将地表水引入附近涵洞或其他临时横向排水通道；对地下水的处理施工图设计可能不够完善，应予以补充，可采取纵向渗沟、横向盲沟或铺垫反滤层（片石、碎石、砂等）排水等措施，关键是要保证这些排水隐蔽工程的施工质量，确保其在道路使用年限内起到排水通道的作用，因此对此类项目要格外重视，要求监理做到全过程旁站并记录，及时处理质量问题。
2.2 填筑体的填筑质量
2.2.1 选择合适填料，制定相应的控制标准
填料性质是影响压实作业的内在因素，填筑施工应首选利于压实的良好填料，但是受现场实际条件的限制，如挖方材料、经济运距、借方条件等等，不可能都使用理想的填筑材料，施工时应根据实际情况，量材作业，区别对待，采取合适的控制手段达到压实目的。一个首要的原则是，严格进行填料试验检测，在施工前取得有关数据，使用符合规范要求的填料，超过规范要求的填料不用或慎用；强调做好填方试验段，掌握填料在现有设备和施工条件下的压实规律。本路段主要填料为坡残积碎石土、风化碎斑熔岩，部分地段形成了土石混填路堤，个别地段为填石路堤。也有部分含砂高液限粘土和高液限粘土。针对几种典型的填料制定了不同的控制标准。
填土、土石混填和填石的区分十分重要，因为涉及到控制标准的问题。一般地，含石量小于30%～40％可视为填土，经过土工及力学试验符合规范要求的各类型土可作为路基填料，并采用最佳含水量和压实度（重型击实试验）控制。对于土石混合料或含石土，当石方含量大于30%～40％时视为土石混填，以最佳干密度或沉降差控制。但对于软质石料或强风化石料（强度小于15Mpa）应注意，由于在碾压过程中易于粉碎，压实后实际的石方含量远小于压实前的比例，因此仍须按照土质路堤的技术要求施工。
填石路基的填料控制：一是强度，强度达不到要求（饱水极限抗压强度20Mpa）的石料不得使用，若CBR值符合要求可以考虑按土石混填对待；二是粒径，严格控制最大粒径不超过层厚的1/3，路床顶面以下50cm以内最大粒径不得超过10cm，超过的要解小，确保压实成效。为切实控制石料粒径，总监代表处特别规定石料解小作业必须在场外完成，否则不得进入填筑现场，许多采石场和石方路堑开挖处为此安装了粗破设备，保证了填石路堤的石料粒径。
本路段内有部分含砂高液限粘土和高液限粘土（液限大于50，在50～75之间），它的其特点是：粘性高，塑性指数大，透水性极差，干燥时很坚硬，但浸水后强度急剧下降，不易干燥；干湿循环的胀缩所引起的体积变化很大；过干时成块状，不易打碎和压实，过湿时又易压成弹簧土。对于这些不理想的填料，出于节省费用控制造价的考虑，并根据本市及本省其他路段的试验成果，在尤溪路段以饱和度和压实度进行双控，使用了少量高液限土填筑，但由于施工周期长（一层的填筑周期超过5d，阵雨季节一层填筑周期有的达15d以上），无法满足工期要求，只好中途变更，调整运距或外借较好的填料填筑。看来，高液限土在南方山区施工，受工期和气候影响很大，其施工工艺和控制方法还需要进一步研究。
2.2.2 填方机具
推土机和平地机是填方作业必不可少的设备，特别是平地机，在控制填层厚度和形成平整度方面效果显著。但有的施工单位总抱有侥幸心理，试图用推土机甚至装载机替代平地机进行相关作业，导致填筑质量下降、返工频繁。总监代表处以合同及规范为依据强令平地机进场后，填筑效果大大改善。
压实机具对压实效果的影响十分重要。同一种土的最佳含水量随压实功的增加而减少，而最大干密度随压实功的增加而增加。在相同含水量下，压实功越大密度越高。一般地说，不同的填料和场地要选择不同的压实机具，但由于尤溪路段细粒土比较少，加之振动压路机兼有滚压和振压的双重功效，特别是用于沙砾土、砾石土、巨粒土、土石混填、填石等，其压实效果远远优于其他压实机具，所以在本路段的填方区基本上配备的都是振动压路机，较为普遍的是YZ18型。由于冲击碾压的一次性成本问题，业主联系了专业冲击碾压公司，由其和各个施工单位签订合同，进行机械租赁服务。尤溪路段符合冲击碾压条件的路基长度共9.19km，总共配备了两台德国蓝派 型冲击式压路机，功率为28kj，轮重18t。
2.2.3 分层压实，控制层厚，冲碾补充
本路段严格要求在路基全宽范围内分层平铺填筑，不仅有利于填平和压实，也可以保证性质差异的土按规定层次填筑。不同性质土应按水平分层分别填筑，以保证该层强度均匀，特别是透水的与不透水的土，不得非成层地混杂使用，以免在填方内形成水囊。合理确定路基填筑厚度是至关重要的，在土质、土的含水量和碾压设备一定的情况下，土层越厚压实效果越差。为保证在各种压实功能机具条件下达到有效压实深度，严格控制土方分层松铺厚度不超过30cm，石方及土石混填分层松铺厚度不超过50cm。
为提高路基压实度，减少工后沉降和路基填挖交界处的不均匀沉降，本路段还采取了补充冲击碾压的措施，具体作法是：当填方地段满足长度大于80m且填筑标高在通道、涵洞顶面2m条件时，填方高度大于10m的在90区每6m冲碾一次，90区顶面和93区顶面各一次，95区顶面倒数第二层一次，每次冲碾遍数为20遍。填土路基冲碾后的压实度预期指标应达到：90区的压实度指标应达到93％或沉降量应平均达到3～5cm以上。对冲碾设备的要求：冲击式压路机最大瞬间冲击功不小于20kj，轮重为16t，行走速度不小于12km/h。从冲碾后的实际检测结果看，对压实层冲碾20遍后，其顶面稳定，土层紧密，沉降平均值在2.5～3.5之间，压实度增加2.5%～3.2％，基本上达到了预期的效果。
2.2.4 施工期间排水
南方山区即使不是在雨季，也常见间断性阵雨，填方施工如不做好临时排水工作，不仅影响填筑质量，也耽误雨后恢复施工，影响工程进度。良好的平整度、路拱度是确保施工期间临时排水的前提，路拱度大一些，如4%的横坡，可以有效而快速地排除雨水。为防止雨水沿边坡漫流毁坏路基，在填方表面边沿做矮土埂拦水，土埂高约20～30cm，沿路线约每50m设一道泻水槽，槽底应铺隔水布或抹砂浆隔水。阵雨来临前应将正在施工的填层突击摊铺碾压，可减少该填层含水量，便于雨后翻晒处理。总之，一定要做好施工期间填方表面的临时排水处理，施工图设计的地面排水系统应进行实地核对，并尽早实施，使其和临时排水设施一起发挥作用。
2.3 漏压区记录及治理
在路基填筑过程中，由于人为因素的影响和特殊部位施工繁琐、方法不当，易造成局部路基未按设计和规范要求压实的现象（称之为漏压区），成为今后路基不均匀沉降的主要原因之一。尤溪路段地形陡峭，填筑条件不佳，尤其容易产生此类质量隐患。归结起来，大致有以下几种类型：开工初期在填方路段内修建的施工便道；在地形比较陡峭的大挖大填地段，由于地形限制，为扩大工作面，致使部分挖方被推堆至低处需填方的部位，在填筑之前未予清除；在同一填方地段由于结构物施工原因及施工作业不当造成多处路基接头或缺口，这些部位在填筑时又没有按规定挖台阶和搭接；在填挖交界处和半填半挖交界处没有进行挖台阶处理，原地面未经处理以及挖方时滑溜并遗留的松土；涵、墙、台背回填不及时，压实机具不到位，或未对填方端头或基坑边界进行处理就回填，造成该部位的压实效果达不到规范要求；由于结构物施工比路基过于滞后，或材料堆放占用场地等原因，造成路基填筑缺口，在以后的施工中又未引起充分注意；雨季时某些已经压实的路段或雨前为封水而辗压不到位的填筑层，在雨后施工过程中没有复压或重新翻晒辗压；监理人员更换或变动时，有些不合格路段由于工作交接不清；还有其他原因可能造成填方路基施工时存在漏压区。
总监代表处在填筑过程中多次进行了全面检查，通过实地察看和分析、检查施工及监理的原始记录、对可疑部位进行挖检等手段，确保不遗漏任何可能存在的漏压区，列出清单并在现场做好标记，同时通知计量人员在取得监理工程师对清单区域的复检确认单后方可计量支付，保证了不留填方控制死角。
2.4 沉降观测
由于填方区地形陡峭及普遍存在的浅层软基处理，安排对中心填高大于10m且进行过换填的地段每处进行1～2个断面的沉降观测，验证处理效果并为今后的路面施工提供依据。沉降观测点要求根据实际情况布置在换填较深、路基有可能出现滑动的断面上，横向布置在路中心、两侧路肩处，观测项目包括沉降和位移，每填层观测一次，如果两次填筑间隔时间较长，每3d至少观测一次。沉降观测采用S1及S3型水准仪，以二级中等精度要求的几何水准测量高程，观测精度不小于1mm，水平位移观测采用视准线法，观测精度要求：测距仪误差±5mm，方向观测水平角误差为±2.5°。
2.5 三背回填
结构物和路基交界处由于是刚性构造和柔性填土衔接，二者强度、稳定性方面差异较大，加之填土压实不够，易产生不均匀沉降，造成今后路面起伏、开裂和桥头跳车。挡墙背、涵墙背、桥台背的回填被统称为三背回填，虽然规范明确提出了选用透水性材料、分层填筑、分层夯实的要求，但在实际施工中该部位仍是薄弱环节。总监代表处在管理过程中抓了几个重点，一是抓填料控制，严格选用内摩擦角较大的透水性材料，最好是岩渣、洞渣、碎石、砂砾石或片石，细料含量不宜过大，如果是砂性土，含砂量应达到60％以上；二是抓小型压实机具到位，一般使用小型压路机或强夯机，根据每个合同段的结构物施工数量规定小型压实设备数量，强制到位和强制使用；三是抓规范化施工，填筑前应形成土拱，并在土拱上设置泄水管和盲沟，分层填筑要求事先在墙、台背上用红漆标识，每层厚度不得超过15cm；四是明确并提高控制指标，规定砂性土填料按压实度控制，压实度指标为98％，比规范规定提高3个百分点，石质填料按干容重或空隙率控制，最大限度地减少工后路基的压缩沉降。
3 结语
（1）南方山区高速公路填方工程由于其受地形、地质和气候影响，多出现高填方、陡坡路堤、半挖半填、填挖交界、浅层软弱富水地基处理等状况，并要克服施工期间季节性降雨和阵发性降雨等难点，如果处理不好，留下质量隐患，将影响行车舒适及安全，并给运营以后的管养带来很大的困难，因此要格外重视。
（2）填方工程质量控制没有应用什么尖端技术，其成败的关键在于管理，应该制定行之有效的管理措施，确保规范和设计的要求不折不扣地付诸实施。
（3）试验、检测、观测是必要的，以数据说话，及时发现问题，及时总结经验，质量管理水平和档次才能不断提高。
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