山区公路复杂填挖交界处路基施工工法.docx

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1、山区公路填挖交界处路基施工工法1. 前言随着我国高速公路的大建设到来，尤其是“县县通高速 ”理念提出后，高速公路施工将 向山区转移， 山区高速路基基本上为高填方路基， 且填挖交错。高填方路基由于受自重大、工期紧、山区雨季长， 以及施工的不规范， 使得路基极容易发生沉降， 尤其是在横纵向填挖交界处， 沉降明显， 导致路面开裂、沉陷等问题， 对交通安全造成了极大的影响。山区高速填挖交界处路基填筑已是目前面临的突出难题。传统的填挖交界处施工处理分为纵向填挖交界和横向填挖交界两种处理方式。前者主要是在挖方路段进行超挖回填， 填方路段进行台阶开挖， 该施工模式主要的缺陷在于， 填方路段的台阶碾压不够充分

2、， 容易导致后期沉降过大， 此外， 填挖交界处过渡段由于新老路基结 合不充分，若不进行加固处理，会严重影响路基结构的稳定性；后者即在公路的一侧进行开 挖， 与此同时， 公路的另一侧进行回填工作， 该施工模式十分依赖于公路的横向坡度， 坡度 不同， 施工方式改变很大， 故适用性相对较差， 且在路基上要铺设土工格室， 对土工格室的强度，搭接要求都较高，施工难度大。本工法申报单位通过在填挖交界处设置填挖交界处透水与隔水层组合过渡段与过渡段台阶， 并结合具体工程应用案例， 以工程为对象、工艺为核心， 开发了一种山区公路复杂填挖交界处路基施工工法， 该施工工法不仅可以显著增强填挖交界处强度以控制沉降，

3、还节约了 大量的材料和人工， 取得了显著经济效益和社会效益。本工法申报单位首先集成了省部级工 法“山区公路复杂填挖交界处路基施工工法 ”，经科学技术情报研究所查新， 涉及本项目所 述主要技术特征的山区公路复杂填挖交界处路基施工工法，在所检文献以及时限范围内，国 内未见相同文献报道。此后在 S104（汪溪殷白-平兴段）改建、 S366（六安段）新建 03标工 程实践中不断克服施工难点， 完善施工方法， 最后集成本次申报文本。经中国公路建设行业 协会评审， 一致认为本工法相关关键技术具备先进性、适用性、创新性的特点， 具有明显的经济效益和社会效益。并认为该项关键技术达到国内领先水平。2. 工法特点

4、2.0.1 采用环形碾压的方式，可以消除开挖台阶处碾压不充分的缺陷。2.0.2 在填挖交界处设置填挖交界处透水与隔水层组合过渡段，并与纵向贯通排水盲沟 以及可更换排水体装配式横向排水盲沟连接在一起，既可防水又能及时排水，保证了填挖交界处的承载性能，从而保证了整个路基结构的稳定性。2.0.3 复合式排水小导管，后期可用做注浆管，在过渡段台阶处埋设了复合式排水小导 管，可随时监测路基内部的水位与渗水问题，且配合坡面斜管导引，可及时排出路基内积水，降低水位，以此避免滑坡等地质灾害的发生。2.0.4 抽拉式导杆带端板更换排水体与预制装配式钢筋混凝土盲沟组合，可以及时更换出现损坏的排水体。2.0.5 采

5、用的静态爆破施工方法，可有效控制石方路段过渡段台阶的内倾角及尺寸，加快了施工速度。3. 适用范围本工法适用于设置在山区公路填挖交界处，对路基强度，沉降控制严格的路基结构施工。4. 工艺原理山区公路填挖交界处路基结构包括填方路段，填挖交界处过渡段，挖方路段，可更换排 水体装配式横向排水盲沟，排水明沟，填挖交界处排水体系和填挖交界处透水与隔水层组合 过渡段。过渡段设置过渡段台阶以控制填挖交界处的沉降；横向排水盲沟可通过定期更换排 水体， 确保了排水系统不出现故障；填挖交界处的排水体系由与过渡段直接相连的纵向贯通 排水盲沟以及对设置在过渡段台阶处的复合式排水小导管起连接排水作用的坡面斜管导引 组成；

6、复合式排水小导管除了可以排出坡面内部的水体以外，后期可做注浆管之用，其结构 中设置的观测孔可及时对坡面内土体地下水位进行监测。通过上述手段可以保证山区公路填 挖交界处路基不发生明显的沉降，并提高路基的整体稳定性。图 4.1 是山区公路填挖交界处路基施工示意图。路面填挖交界处透水与隔水层组合过渡段 坡面斜管导引原坡面挖方路段填方路段排水明沟复合式排水小导管 纵向贯通排水盲沟过渡段台阶可更换排水体装配式横向排水盲沟图 4.1 山区公路填挖交界处路基施工示意图5. 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工准备基底处理与压实过渡段台阶开挖开挖、安装可更换排水 体装配式横向排水盲沟设置纵向贯通排水

7、盲沟及填挖交 界处隔水与透水层组合过渡段设置复合式排水小 导管和坡面斜管导引图 5.1 施工工艺流程5.2 操作要点5.2.1 施工准备在正式进入施工现场前，应做好施工的各项准备工作，包括实地考察建设工程现场，落 实施工占地及表层堆放地点，做好三通一平工作，确定机械设备及各种建材的进场路线等主， 由监理单位对确实具备开工条件的施工单位签发开工令。施工单位要严格按照施工规范、施 工程序进行施工。编制施工方案，结合施工工期安排与设备、人员配置计划等，认真组织对项目部技术人员、施工队负责人、施工班组等相关人员的技术、安全交底。开工前，与设计、监理单位一道，根据已有的平面高程控制点，采用极坐标及交会法

8、，在工程区内建立平面高程控制网。并对所有基准点和高程点进行检查和校正，在施工期间注意对原有的控制点和水准点以及增设的控制点加以保护。将用于填筑的填料取样，按公路 土工试验规程(JTG E402007)办理，完成填料的各项实验（包括 1)液限、塑限，塑性指 数，天然稠度或液性反指数；2)颗粒大小分析试验；3)含水量试验；4)密度试验；5)土的击实试验； 6)相对密度试验； 7)土的强度试验； 8)有机含量试验及易溶含量试验）。以监理工程师批准和认可的设计图纸为准进行施工放样，在实地测设各道路平面位置、高程、尺寸等。依据布设的施工控制网以及基准点，采用经纬仪和水准仪相结合来完成测量放样作业。5.2

9、.2 基底处理与压实山区公路施工需要对原坡面进行填挖施工，首先对基底层进行清理与压实。包括开挖纵 向临时水沟，纵向沟挖出土方培在沟外侧作沟埂，以免路基外侧地表水排入路基基底，同时， 纵向沟的深度和宽度不宜过小， 以利路基地表水引至原有自然沟渠排出；路基用地范围内的 树木、灌木丛等均应在施工前砍伐挖根，并将地表土予以清除，路堤基底清理、平整、晒干 后再整平压实，填方地段清除表土 200mm ，压实度不小于 90%；当基底地面横坡为 1:1 1:1.5 时，填前清除表层根植土，并压实基底， 压实度不小于 90%；地面横坡为 1:1.251:1.5 时，先挖内倾 4%横坡台阶，台阶宽度不小于 2.0

10、m 后再分层填筑；当地面横坡陡于 1:1.25时， 按陡坡路堤处理；为避免基底受地下水位影响，在路堤底部填以水稳定性优良、不易风化的砂、砂砾、碎石等材料进行加固处理，使其形成水稳性好稳定层。5.2.3 过渡段台阶开挖填挖交界处出现不均匀沉降主要原因是新老断面搭接不足，新填筑土体与原山体密实度 及土体内部的压缩变形，使的土颗粒间结构体位发生变化，进而导致发生沉降，故本工法在 填方路段进行填挖交界处过渡段处的过渡段台阶开挖，并进行环形压实。针对路基坚硬的山 区石方路段，台阶开挖难度大，若采用机械凿除， 施工效率太低；若常规爆破，台阶具体尺 寸很难控制，岩体易受震动而破损。所以采用静态爆破，以精准控

11、制台阶的内倾角及具体尺 寸。填筑时，必须从低处往高处分层摊铺碾压，按照设计图纸进行台阶的开挖，如图 5.2.3 所示，利用钻具先在填方路段坡面从上至下依次钻设 L 形静态爆破孔,孔的宽度不小于 2.0m ，高度不大于 1.0m ，内径为 50mm ，横向每隔 0.3m 布置一个；紧接着将提前配置好的 静态爆破剂放入孔道内，大约需要 2.5kg，再安装水平带封口板整体式压水补水管和侧向带 封口板整体式压水补水管，利用端部锚固将补水管固定安装在坡面上，通过补水管补水与静 态爆破剂发生水化反应，放出热量，将岩石体胀破开裂，该施工过程一般需要 3 个小时，裂缝为 3 公分为宜，静态爆破之后将破损的岩体

12、利用人工镐凿除，控制台阶坡度在 4%以内，并保证台阶宽2m ，高1m 。尽可能的在基底清除完毕后立即开始由上至下的一次性修筑 成型，若不能从上至下一次修筑的，在每层填筑土以上至少保留 3 个台阶，再进行分层填筑。特别要注意填、挖交界处的拼接，碾压要做到密实无拼痕。对山区高填方路基，最明显的特点是施工断面小，施工段落不连续，填挖交错，台阶处 碾压断面小，若采用常规的顺路基向施工压实，台阶根部压实不到位、压实不充分的现象。 项目部采用环形压实方法，再结合液压式碾压设备，有利于冲击点的满布、均匀，增强整体效果。有效消除压实盲区，提高土体密实度和整体稳定性。端部锚固 路面竖向带封口板整体式压水补水管过

13、渡段台阶水平带封口板整体式压水补水管L形静态爆破孔图 5.2.3 静态爆破施工示意图5.2.4 开挖、安装可更换排水体装配式横向排水盲沟在挖方路段 1/3 高度处，设置安装预制装配式钢筋混凝土盲沟，其结构如图 4 所示，其 截面尺寸为 50*30cm ，为两个格室结构，通过竖向钢板分割，上铺钢筋网片，每个格室底面 各铺设有两条轨道；抽拉式导杆带端板更换排水体截面尺寸为 20*18cm，底部安装有滚轮，将抽拉式导杆带端板更换排水体滑入预制装配式钢筋混凝土盲沟以完成横向排水盲沟的施工安装。钢筋网片竖向钢板预制装配式钢筋混凝土盲沟滚轮轨道抽拉式导杆带端板更换排水体图 5.2.4 可更换排水体装配式横

14、向排水盲沟断面图加筋泡沫混凝土调节层复合式排水小导管 钢筋网片 纵向贯通排水盲沟 5.2.5 设置纵向贯通排水盲沟及填挖交界处隔水与透水层组合过渡段在可更换排水体装配式横向排水盲沟上方安装纵向贯通排水盲沟， 其截面为半径 20cm 的圆；再在纵向贯通排水盲沟上方进行填筑及填挖交界处透水与隔水层组合过渡段施工，并 进行增强补压。过渡段长度不小于 10m ，其压实度不小于 96% ，坡度为 4% 。在施工填挖交 界处透水与隔水层组合过渡段前，应首先对材料进行分选，剔除粒径尺寸超规的材料或进行 二次破碎，再分层摊铺碾压密实，并分层采用 25T 以上振动压路机多次往返地压实，控制 压实度在 96%以上

15、。而填挖交界处透水与隔水层组合过渡段结构如图 5，从上往下分别是 5cm 厚的双层土工格栅、3cm 厚的 SBS 改性沥青隔水层、2cm 厚的碎石填充透水层、3cm 厚的竖向小导管嵌入头层、 3cm 厚的隔水层以及 5cm 厚的加筋泡沫混凝土调节层。针对土工格栅的施工，应符合公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2004）和公 路工程土工合成材料试验规程（JTGE50-2006）等相关规定和标准要求。本工法采用钢塑 土工格栅，每延米纵横向抗拉强度80KN/m，接点抗剪力1500N，延伸率4%，幅宽2m， 格栅拉紧后用水泥钉固定。铺设土工格栅时应拉直平顺，紧贴下承层，不得有褶皱。下承层应平

16、整，严禁有坚硬凸出物。下承层平整度、拱度应符合设计、施工要求。在土工格栅满足材料和规范其他基本要求外，必需满足锚固段不小于 2m 此将是施工中控制重点。过渡段应采用液压夯和落锤式强夯机进行组合夯实。对于施工断面小的区域，比如台阶 处和拐角处，根据液压夯压实有效厚度，逐层夯实，对其它部位采取落锤式强夯机每 4 米进行补强，针对施工断面大的区域，采用液压夯和 32 吨高性能强夯震动压路机进行组合碾压。土工格栅 路面 水泥钉隔水层透水层填挖交界处透水与隔水层组合过渡段嵌入头层 竖向小导管 可更换排水体装配 式横向排水盲沟图 5.2.5 填挖交界处透水与隔水层组合过渡段结构5.2.6 设置复合式排水小

17、导管和坡面斜管导引为了进一步提升排水能力，需在过渡段台阶上设置复合式排水小导管，由密目网和土工扩大端板观测孔布袋缠绕注浆导管形成，内填充有碎石，其结构示意图可见图6，小导管直径42mm，长 150mm， 端部设有扩大端板，内含直径 10mm 的观测孔，锥形桩头连接部分直径为 34mm ，长 5mm ， 锥尖部分长 10mm ，直径也为 42mm，端部设有圆锥瓣膜，与注浆导管直接相连；各复合式 排水小导管之间设置有坡面斜管导引，将小导管进行串联起来，坡内水体可经小导管，再经 坡面斜管导引排出。施工完成后的纵向贯通排水盲沟、坡面斜管导引以及可更换排水体装配式横向排水盲沟组成了山区公路填挖交界处路基

18、结构的重要排水体系。注浆导管密目网土工布袋碎石锥形桩头圆锥开瓣图 5.2.6 复合式排水小导管6. 材料与设备6.1 材料表 6.1 材料汇总序号材料名称规 格1石灰级或级以上2土有机质含量10%3静态爆破剂硅酸盐和氧化钙混合物4碎石级配良好5钢塑格栅80-80kN6SBS 改性沥青I-C7混凝土C308水泥砂浆普通硅酸盐水泥9钢筋网片10*10cm6.2 设备表 6.2 机械设备汇总序号名称型号数量1挖掘机CAT33622挖掘机小松 27023推土机SD18024振动压路机YZ22T25重型羊足碾YZT25Y16光轮压路机YZ6C17冲击压路机32KJ18落锤式强夯机XGH60019静态爆破

19、设备液压式110洒水车6T111自卸车20T1012平地机PY18017. 质量控制7.1 质量控制标准7.1.1 公路土工试验规程(JTG E402007)7.1.2 公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2017）7.1.3 公路工程土工合成材料试验规程（JTGE50-2006）7.1.4 公路路基施工技术规范（JTG F10-2015）7.1.5 公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F30-2018）7.1.6 公路路面基层施工技术规范（JTJ 034-2015）7.1.7 公路路基设计规范（JTG D30-2015）7.2 质量控制措施7.2.1 先施工填挖交界处透水与隔水层

20、组合过渡段，再施工过渡段台阶，两者在过渡段下方直接相连，以起到控制沉降的作用。7.2.2 静态爆破剂正式使用前应在相同地质条件下的非施工区域进行试验，以确定静态爆破剂的使用量和使用效果。7.2.3 复合式排水小导管端部应插入过渡段台阶内 10mm。7.2.4 环形碾压的顺序由外向内、由低向高、先轻后重、先慢后快，振动压路机每次碾 压轮迹重叠 40-50cm ，三轮压路机重叠后轮宽度的 1/2。碾压过程中要控制压路机行驶速度不大于 2.5km/h；完成压实后的表面应无空鼓、轮迹和无隆起、裂纹、起皮、松散等现象。7.2.5 施工前对取土场土质应做颗粒分析及液塑性指数、击实、最佳含水量、 CBR 强

21、度等试验。7.2.6 对于横向半填半挖路基， 挖方一侧应超挖 5m 长，对路床深度范围内的土体进行 超挖回填碾压， 压实度不小于 6%；纵向填挖交界处， 应向挖方段超挖 10m 长(短边)、对路床深度范围内的土体进行超挖回填碾压， 压实度不小于 96%。7.2.7 高填方路堤基底及路堤每一层施工完成后，需将该层宽度、填筑厚度、纵断高 程、中线偏位、横坡度、平整度、压实度和边坡自检资料报监理工程师验收合格后，才能进行下一循环的施工。7.2.8 高填方路堤施工，集中力量连续快速施工，分层分段完成。7.2.9 填方路基必须按路面平行线分层控制填土高度，填方作业分层进行摊铺；严格实 行“划格上土、挂线

22、施工、平地机整平” 。一般自卸汽车每车拉料约 18m3，根据网格尺寸开始上料，严格控制每车的装料数量及每网格内卸料车数，均匀卸在网格中间。8. 安全措施8.0.1 挖方高边坡实行“随开挖、随加固、随保护 ”，施工时严格按照设计方案进行施工。8.0.2 高边坡施工设置安全通道；开挖工作面和装运作业面相互错开，严禁上、下交叉作业，边坡上方有人工作时，边坡下方不准有人停留或通行。8.0.3 清理边坡上突出的块石和整修边坡时，应从上而下顺序进行，坡面上的松动土、石块必须及时清理。严禁在危石下方作业、休息和存放机具。8.0.4 合理布置和管理施工现场，合理使用场地和设置安全围栏，保证现场道路和排水畅通。

23、8.0.5 鉴于施工场地在野外，故针对凡可能漏电或易受雷击的电器设备，均应设置接地或避雷装置。此外，施工现场应设置好排水设施，以应对雨季或暴雨情况。9. 环保措施9.0.1 静态爆破剂选择对环境污染小的化学试剂，过渡段台阶开挖得到的土方应集中处理。9.0.2 路基挖除的弃方尽可能用于填方路段，多余的运至指定弃土场，不得弃至路基坡脚外，造成对水、植被等自然资源的污染。9.0.3 合理使用机械设备，降低噪音。9.0.4 在材料搬运过程中，可能产生粉尘的材料用水处理或喷洒水湿润。9.0.5 运送水泥的车辆装载不得超过挡板，上面用干净的防水布盖严密。9.0.6 施工便道、施工场地使用洒水车经常洒水，防

24、止尘土浮县、飞扬，给居民和农田带来污染。9.0.7 在施工区域，疏通排水、截水系统，临时排水实施和永久性排实施有机的结合，防止雨天洪冲刷耕地、植被造成水土流失。9.0.8 保护原有植被，对施工界限内、外的植物、树木、必须尽力维持原状。砍除树木或其它经济植物时，应事先征得所有者和业主的指示同意。9.0.9 生活污水必须按设计方案进行沉淀处理，为防止污染河流、农田。9.0.10 施工完清理场地时，认真恢复地表耕地、植被和草木。10. 资源节约10.1 节水方面：10.1.1 排水设施的修建应遵循先下游后上游的施工规律，从而减少了排水这一项的能源节约。10.1.2 在现场空地处建立蓄水池，收集降水设

25、备从地下抽出的水，经过沉淀后用于清洁路面、冲洗大型卡车、混凝土养护或模板的浇湿及材料的清洗上。10.2 原材料方面：10.2.1 施工场地回填路段的回填材料选取应因地制宜，尽量选取场地周围已有材料以及开挖路段挖出的土方，进一步的节约资源。10.2.2 材料的存放点，既要减少二次倒运费又要不防碍施工工序的展开。10.3 节电方面：10.3.1 在使用前，对每台机械进行检查和保养，对有缺陷的机械应及时进行修复，并 做好记录；对使用时间过长的机械应进行清理和保养，清除其关键部位的污垢，使机械能 在正常耗电量的情况下运转。对机械的使用情况应做好详细的记录，如型号，规格，功率等指标。10.3.2 施工区

26、域和生活区域分区域供电，进行夜间施工照明用的太阳灯布置时，根据 其有效照明范围和布置方案比较，找出最优化布置，在保证工人能正常施工的条件下，减少太阳灯的数量。11. 效益分析11.1 经济效益本工法通过在过渡段台阶处设置复合式排水小导管，可及时发现监测坡内水位并及时排出，增强坡面的稳定性；采用环形压实的方法，避免了碾压盲区。此外，本工法还具有 提高施工进度，降低管理费用；所需的设备常规，可适用性强，可操作性强，降低人员施 工强度，施工成本低，节约成本。综合的看， 可缩短 15%20%的施工工期， 节约 2030%的施工成本。11.2 环保、节能和社会效益本工法在填挖交界处设置可更换排水体，使得

27、后期使用阶段路基出现排水问题，无需 对道路进行封闭，进行大面积的维修，这对周边环境保护，以及节约修缮施工带来的一切能源消耗意义重大。本工法采用一系列有效措施，比如设置过渡段台阶、填挖交界处排水体系等可有效控 制山区公路填挖交界处路基沉降，并有效控制路基的工后沉降，缩短工期，解决山区公路路基施工又快又好又不增加造价的技术难题。对我国近年来山区高速深入推进、快速发展，具有显著的社会效益。12. 应用实例12.1 S104（汪溪殷白-平兴段）改建我公司承建的 S104 汪溪殷白至平兴段改建工程起讫桩号 K0+000-K5+550 ，全长5.55km ，合同工期 210 天， 合同造价 2.0129

28、亿元。本项目主要合同工程量包括: 填方84.51 万方， 挖方 25.93 万方， 排水工程 21726m ，防护工程 5628m3 ，桥梁 2 座（2*20m+3*20m 空心板），路面基层 45 万 m2 ，路面面层 58 万 m2（含等级交叉 8 处），路 灯、标牌等安装工程。 一般路基标准横断面为： 60m=3.25m 绿化带+4m 人行道+5m 非机动车道+6m 侧分带+23.5m 机动车道+6m 侧分带+5m 非机动车道+4m 人行道+3.25m 绿化带。本工程于 2014 年 1 月已全面验收合格，应用安徽省公路桥梁工程有限公司总结的“ 山 区公路复杂填挖交界处路基施工工法”施工

29、，在填挖交界处设置填挖交界处透水与隔水层组 合过渡段，并与纵向贯通排水盲沟以及可更换排水体装配式横向排水盲沟连接在一起，既 可防水又能及时排水，保证了整个路基结构的稳定性；研发了复合式排水小导管，后期可 用做注浆管，还可随时监测路基内部的水位与渗水问题，且配合坡面斜管导引，可及时排 出路基内积水，降低水位，以此避免滑坡等地质灾害的发生。通过对比发现，本施工工法 可节省大量的人力物力，安全 更高，具有明显的经济效益和社会效益。通过最终核算，发现缩短了 17%的施工工期， 节约了 23%的施工成本。12.2 S366（六安段）新建 03 标本项目为 S366 六安段建设工程第三合同段： 起讫桩号

30、K14+410- K19+500 ，全长5.09km。按双向六车道一级公路标准建设，设计速度： 80km/h ，路基宽度 32 米。第标 段工程内容为路基、路面、桥涵、排水防护及互通立交工程。路基工程： 挖方 43.09 万m3 ，填方 54.65 万 m3；M7.5 浆砌片石急流槽、铺砌、 护坡及挡墙 4503.77 m3。路面工程：级配碎石底基层 2260m3 ，3%水泥稳定碎石底基层 37700m3；5%水泥稳定碎石基层 57094m3；透、粘、 封层 690492.5m2 ，4cmAC-13（SBS 改性） 沥青混凝土 174891.5m2， 6cmAC-20(SBS 改性) 沥青混凝

31、土 175672m2 ，8cmAC-25 沥青混凝土 170693.3m2 ，20cm水泥混凝土面板 6100m2。本工程于 2015 年 11 月已全面验收合格，应用安徽省公路桥梁工程有限公司总结的“ 山 区公路复杂填挖交界处路基施工工法”施工，在填挖交界处设置填挖交界处透水与隔水层组 合过渡段，并与纵向贯通排水盲沟以及可更换排水体装配式横向排水盲沟连接在一起，既 可防水又能及时排水，保证了整个路基结构的稳定性；研发了复合式排水小导管，后期可 用做注浆管，还可随时监测路基内部的水位与渗水问题，且配合坡面斜管导引，可及时排 出路基内积水，降低水位，以此避免滑坡等地质灾害的发生。通过对比发现，本施工工法 可节省大量的人力物力，安全 更高，具有明显的经济效益和社会效益。通过最终核算，发现缩短了 19%的施工工期， 节约了 33%的施工成本。