公路施工：山区高等级公路特殊土高填路堤施工工法

1 山区高等级公路特殊土高填路堤施工工法山区高等级公路特殊土高填路堤施工工法 广东省长大公路工程有限公司 完成人王元扩、兰金陵、刘志川、陈晓庆、王佳 1.1. 前言前言 近几年，特别是国家西部大开发战略决策以来，山区高等级公路得到迅速的发展。在山 区修建高等级公路，受限于地形特点，存在取弃土场难以寻找、土石方运输费用高、交通运 输安全难以保障等问题， 沿线大量的高填深挖路段又因存在各种特殊土， 直接利用易对施工 质量造成不利影响。 如何充分利用路堑开挖土石方或利用其他己开采土石方料修筑合格的高 等级公路路基，已成为山区高等级公路修筑的难题。 广东云浮（双凤） 至罗定（榃滨） 高速公路起于云浮市郁南县东坝镇双凤管理区，北接 广梧高速公路河口至双凤段，经郁南县的东坝镇、宋桂镇、河口镇和罗定市的华石镇、双东 镇、附城镇、榃滨镇，止于广东和广西两省交界处的罗定市榃滨镇的杨梅坑附近，与广西境 内在建的筋竹至岑溪高速公路相连，全线长 65.539km，沿线分布有多处高填深挖路段。广 东省长大公路工程有限公司依托云罗高速公路， 基于广东省交通运输厅立项广东省交通运输厅立项课题 “山区高等山区高等 级公路特殊土高填路堤质量控制与三背回填施工关键技术研究级公路特殊土高填路堤质量控制与三背回填施工关键技术研究” （项目编号2011-02-0192011-02-019、、 2011-02-0282011-02-028） 对山区高等级公路特殊土高填路堤质量控制进行研究。 课题于 2015 年 6 月经 专家组的鉴定， 认为课题成果总体达到了国际先进水平课题成果总体达到了国际先进水平， 同时形成了山区高等级公路特殊土 高填路堤施工工法。 本工法同时在广东省广佛肇高速公路中得到了应用。 广佛肇高速公路起于肇庆国家高新 技术产业开发区大旺附近与二广高速公路衔接， 终于广东与广西交界处。 其中第 C 标段主线 起止桩号为 K80373.000～K121140.550， 线路线全长 40.767Km， 由广东省长大公路工程有 限公司承建。该项目沿线分布有大量风化花岗岩、全风化泥质砂岩等特殊土，约为 230 万 m3。通过采取本工法，在确保工程质量、建设工期、工程造价等大前提下，成功利用了沿线 特殊土,避免了大量弃方，保护了生态环境，取得了良好的经济效益和社会效益。 工法形成过程中，获得发明专利一项一种通过观测孔隙水压力以控制路基加载速率发明专利一项一种通过观测孔隙水压力以控制路基加载速率 的方法的方法（专利号 ZL201210569851.9） ，通过测得的孔隙水压力与时间关系绘制的孔隙水压力 与时间关系的图表控制后续填土速率，保证填土质量；获得实用新型专利一项实用新型专利一项一种静压式一种静压式 分层填筑路堤压实度测量装置分层填筑路堤压实度测量装置（专利号 ZL201120223863.7） ，利用静力触探的贯入阻力测试 路基压实度，测量精确、快速，携带方便，可大幅提升路基压实度检测效率。 第 1 页 共 12 页 2 经科技查新， 广东省长大公路工程有限公司开展的 “山区高等级公路特殊土高填路堤施 工工法”课题的技术新内容研究及其技术新方案研究未见国内有相同的研究方案及相同研 究成果的报道，籍此开展的“山区高等级公路特殊土高填路堤施工工法” 的课题因而在研究 内容上具有技术新颖性特点。 2.2. 工法特点工法特点 2.0.1 通过对传统载荷试验Loading test方法进行优化和改进，以平板载荷试验模拟 工地现场压实过程， 对土体沉降量与不同额定荷载及重复压卸循环次数之间的关系曲线， 获 得了特殊土用于路基填筑的最佳压实参数。 2.0.2 系统开展了室内外填料物理力学特性和压实试验，得到了风化花岗岩填料的路用 特性，并根据材料特性得到了特殊土高填路基施工工艺； 2.0.3 通过利用特殊土进行高填路堤施工，避免了大量的弃土，保护了生态环境，同时 合理地配置资源，可以节约工期，大大减少工程的造价，具有较好的经济性、环保性。 3.3. 适用范围适用范围 山区高等级公路特殊土高填路堤施工。 4.4. 工艺原理工艺原理 通过对传统载荷试验Loading test方法进行适当改进后的平板荷载试验，将花岗岩 残积土填土在模型槽内重复加载、卸载，通过平板载荷试验模拟工地现场压实过程，根据土 体沉降量与不同额定荷载及重复压卸循环次数之间的关系，以获得最佳压实参数。 第 2 页 共 12 页 3 图 4-1 模型槽平面布置图 根据花岗岩残积土基本性质试验与平板载荷试验获知，在保证填料的最佳含水率、适 宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、 碾压速度， 提供压实设备及人员、 机械的最佳组合方式后， 花岗岩残积土等特殊土可直接用于路基填筑，无需改良，有良好的经济效益。 5.5. 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.15.1 施工工艺流程施工工艺流程 山区高等级公路特殊土高填路堤施工工艺流程 室内试验→基底处理→台阶开挖→分层填筑→摊铺平整→压路机碾压→压实度检测。 5.25.2 操作要点操作要点 5.2.1 室内试验 由于花岗岩残积土具有不均匀性和各项异性，且分布广泛，地区差异性明显，所以通过 各项土工试验是直接而准确的掌握其具体性质的最佳途径。 但土体在多遍压实 （相当于多次 压缩-回弹） 过程中的沉降具有明显时间效应，工地现场测试条件较差，测试精度难以保证。 故在实际施工前，应在现场取得较具有代表性土样，进行矿物成分分析、室内土工实验，通 过室内压缩试验和模型槽载荷试验对比，研究其累积变形与湿化规律，获知土颗粒分析、含 水率、干密度、液限、塑限和塑限指数、承载比CBR实验、击实等实验参数后，为现场压 实质量控制提供试验依据。 5.2.2 基底处理 路基填筑前应事先对地基进行勘察， 确定地基承载能力， 判断有无软弱夹层等不良地质 情况，综合考虑水文地质、气象条件等环境因素的影响，提出合理处治方案，保证在上覆填 第 3 页 共 12 页 4 土和机械作业的荷载下安全稳定、变形均匀。 5.2.3 台阶开挖 当地面坡度大于 15 时， 开挖宽度不小于 2 米并做成向内倾斜的台阶， 其压实度不小于 90，填土宽度每侧应宽于设计 50cm， 5.2.4 分层填筑 填筑时，采用横断面全幅水平分层填筑法，由低处往高处进行。填料松铺厚度应由试验 路施工确定，同一层土填筑应采用同一种土质填料，不能混填（具体适宜填土速率可采用我具体适宜填土速率可采用我 公司专利公司专利ZL201210569851.9ZL201210569851.9一种通过观测孔隙水压力以控制路基加载速率的方法一种通过观测孔隙水压力以控制路基加载速率的方法获获 得得） 。 5.2.5 摊铺平整 卸下的合格填料，首先采用推土机整平，按拟定的松铺层厚控制标高线，并挂线摊铺， 摊铺面应无明显高差， 纵横向平顺均匀， 且自中线向两边设置 24的横向坡度。 在摊铺时， 对于填料中夹杂的不合格填料，清除至填筑区外。对现场填料进行含水率测量，碾压前调整 其含水率至最佳含水率2范围内。当含水率较低时，应及时采取洒水措施，加水量可以根 据换