CN109056439A - 傍山高填方路基的多层次结构和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种傍山高填方路基的多层次结构，包括山体、填石路堤、排水渠、块石、土石混合料、山体平台、平台和横坡；山体开挖为台阶形结构，山体设有山体平台；台阶形的山体下部的山坳路段路基填筑有填石路堤，填石路堤的摊铺层厚不大于60cm，填筑石块为20～30cm的大小不同的块石，块石间留有缝隙；填石路堤顶面铺设有无纺土工布；填石路堤由斜坡分级组成，每级坡间设有平台，斜坡坡率一致；填石路堤的斜坡底部设有倒梯形的排水渠；填石路堤顶面至路床底分级填筑有土石混合料。本发明的有益效果是：本发明在路基地层采用块石填筑，同时可作为地表排水透水层，保证了路基填筑后路基排水的畅通，降低营运期地表水对路基稳定性的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种傍山高填方路基的多层次结构和施工方法，属于路基施工领域。
背景技术
填土高度大于18m(土质)或20m(石质)的路基属于高填方路基。
高填方路基在我国山区广泛分布，具有以下基本特点：
1、高填方路基填筑高度高，要求路基必须具有：足够的整体稳定性、足够的强度和刚度、足够的水热稳定性；
2、路基填筑工程量大，工期长，导致填筑问题较多，施工控制比较困难；
3、路堤本身累积沉降大，控制路堤单位填筑高度的工后沉降要求更为严格；
基于以上特点，路基填筑完毕之后，大约需要较长的时间才能趋于稳定，这是因为路基填筑完毕之后，虽然地基所承受的土压力趋于稳定，但使用过程中除了土压力之外，它还将受到行车及环境等多方面因素的影响。
因此，目前亟需寻求一种能够保证高填方路基施工速度和质量且成本不高的施工方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种傍山高填方路基的多层次结构和施工方法。
这种傍山高填方路基的多层次结构，包括山体、填石路堤、排水渠、块石、土石混合料、山体平台、平台和横坡；山体开挖为台阶形结构，山体设有山体平台；台阶形的山体下部的山坳路段路基填筑有填石路堤，填石路堤的摊铺层厚不大于60cm，填筑石块为20～30cm的大小不同的块石，块石间留有缝隙；填石路堤顶面铺设有无纺土工布；填石路堤由斜坡分级组成，每级坡间设有平台，斜坡坡率一致；填石路堤的斜坡底部设有倒梯形的排水渠；填石路堤顶面至路床底分级填筑有土石混合料，每级坡间设有平台，其下部陡坡路堤的坡率与填石路堤的斜坡相同；土石混合料顶部为对称的梯形结构，顶端为横坡，两腰为坡率相同的斜坡；土石混合料和填石路堤组成的高填方路基的填方高度为20～30m。
作为优选：高填方路基分为三级，每级边坡高度为8米，坡率依次为1:1.5、1：1.75和1:1.75，每级坡间设有2m宽的平台。
作为优选：土石混合料顶端的横坡以路基中心线呈对称结构，中心线两侧的横坡均设有双向坡面，相向坡度为2％；两腰的斜坡坡率均为1:1.5。
这种傍山高填方路基的多层次结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、地表清理：采用挖掘机铲除植被、表层土，人工砍伐树木并配合推土机铲除所有树根，用自卸汽车运至弃土场，并堆放有序，对不适宜作填料的土方要彻底清除，不留隐患；对于特殊路段，如低洼、水田或渔塘，先排水清淤，清理后进行整平处理，原基碾压，填前压实度满足要求并回填至原地面标高；
步骤二、山坳路段路基填筑填石路堤，填石路堤的摊铺层厚不大于60cm，为保证堤石路堤的密实度，采用20～30cm的大小不同的块石掺杂填筑；
步骤三、填石路堤采用分层填筑，每层填筑完成后，采用强夯工艺进行增强补压，块石填筑至设计标高后，在填石路堤顶面铺一层无纺土工布作为反滤隔离层；
步骤四、施工高填方及陡坡路堤，从填石路堤顶面至路床底分层施工土石混合料，每3m路基填筑完成后采用冲击碾压进行增强补压，以消除路基之间的差异变形，减少路基不均匀沉降；冲击碾压完成后，恢复路基横坡和平整度，用于路基排水。
作为优选：所述步骤三中，无纺土工布的单位面积质量为350～500g/m2，其伸长率小于50％，握持强度大于等于1600N，撕裂强度大于等于800N，刺破强度大于等于800N，CBR顶破强度大于等于3500N。
作为优选：所述步骤二中，填石路堤边部采用码砌，码砌厚度为2m，码砌石块的最小尺寸不小于30cm。
作为优选：所述步骤三中，强夯用的夯锤底面形状采用圆形；夯点的夯击次数为六次，最后两击的平均夯沉量不大于50mm，总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90％；夯击遍数采用两遍，最后再以低能量夯击一遍，两遍夯击之间时间间隔为1～2周；夯击点位置采用等边三角形布置，第一遍夯击点间距取5～7m，以后各遍夯击点间距与第一遍相同或减小。
作为优选：所述步骤四中，冲击碾压采用冲击能在25千焦以上的三边形双轮冲击压路机，其双轮净重不小于12t，压实宽度不小于2×900mm，拖车行驶速度在10km/h～15km/h之间，冲击频率60～110次/分，一次往返碾压后完成一遍压实，压实宽度不小于4m；在冲击碾压实施前应进行试验段试压，试验段长度不小于150m，宽度不小于8m，计算每冲压5遍的沉降量，若平均沉降量小于30mm时，则停止冲压；若平均沉降量大于30mm，则继续冲压；冲击碾压工作面长度为200～500m，冲击压实时均匀碾压，相邻两段冲击碾压搭接长度不小于15m。
本发明的有益效果是：
1、本发明在填筑过程中采用强夯和冲击碾压的施工工艺，保证了路基的填筑质量，有效的减小了地基不均匀沉降，对路基的稳定有较大的好处。
2、本发明在路基地层采用块石填筑，同时可作为地表排水透水层，保证了路基填筑后路基排水的畅通，降低营运期地表水对路基稳定性的影响。
3、本发明较好的实现了道路使用功能的满足和水土生态环境的协调。
附图说明
图1为台阶形山体的示意图；
图2为填石路堤填筑石块的示意图；
图3为块石顶面强夯的示意图；
图4为填筑土石混合料的示意图；
图5为傍山高填方路基的多层次结构示意图；
图6为高填方路基断面图。
附图标记说明：山体1、填石路堤2、排水渠3、块石4、土石混合料5、山体平台6、平台7、横坡8。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
本发明傍山高填方路基的多层次结构具有以下特点：
1、合理的多层次结构设计，特色突出的基础层强夯填石方式，保证填石路堤有足够的底层强度和稳定性。
2、高路堤作为独立工点进行勘察设计，在掌握场地水文地质条件、填料来源及其性质的基础上，进行地基处理、结构形式、排水设计、边坡防护等综合设计，满足功能的路基路面承载设计。
3、填石路堤透水性强，设置完善的地表和地下排水系统，及时做好坡面防护，协调环境的地表、地下径流设计。
本发明适用于填方高度为20～30m的高填方路基，一般可分为3级，每级边坡高度为8米，坡率依次为1:1.5、1：1.75和1:1.75，每级坡间设有2m宽的平台7。考虑到项目的高填方路段正好处于两个山体之间的狭长地带，路基填筑后对现有的地表排水系统破坏较大，为保证路基填筑后的路基排水的畅通，降低营运期地表水对路堤稳定性的影响，在山坳路段路基底层采用填石路堤2填筑，以作为地表排水透水层。
1、基本的施工技术要求
(1)填石路堤石料须选用坚硬不易风化的石块，膨胀性岩石，易溶岩和盐化岩石不得用于填石路堤，建议采用中硬、硬质岩石，硬质岩石的单轴饱和抗压强度不得小于60MPa，中硬岩石的单轴饱和抗压强度不得小于40MPa。
(2)填石路堤的摊铺层厚不得大于60cm，为保证填石路堤的密实度，宜选用20cm～30cm的大小不同的石块掺杂填筑。
(3)施工前，应通过实验路段，确定填石路堤全线的填筑厚度，压实工艺，以及质量控制标准。需采用20t以上重型振动压路机分层碾压，压实质量标准采用孔隙率作为控制指标，施工压实质量采用孔隙率与压实沉降差或施工参数联合控制，建议压实沉降差平均值应不大于5mm，标准差不大于3mm。
硬质石料压实度质量控制标准
中硬石料压实度质量控制标准
(4)填石路堤填筑完成后，应对填石路基进行强夯处理，强夯相关技术指标要求详见强夯施工要求。
(5)填石路基强夯处理后，在路堤顶铺一层无纺土工布作为反滤隔离层。无纺土工布的单位面积质量宜为350～500g/m2，其伸长率＜50％，握持强度≥1600N，撕裂强度≥800N，刺破强度≥800N，CBR顶破强度≥3500N。
(6)填石路堤边部采用码砌，码砌厚度为2m，码砌石块的最小尺寸不应小于30cm。
2、强夯施工工艺技术要求
高填方及陡坡路堤，填石路堤顶面采用强夯进行增强补压，以消除路基之间的差异变形，减少路基不均匀沉降。
(1)强夯的单位夯击能量取3000KN·m/m2，一般情况下夯锤重取22t，其底面形状宜采用圆形，锤底静压力值可取48kPa，并通过现场试夯确定。
(2)夯点的夯击次数一般为6次，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：
①最后两击的平均夯沉量不大于50mm，还要求总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90％。
②夯坑周围地面不应发生过大的隆起。
③不因夯坑过深而发生起锤困难。
(3)夯击遍数一般情况下采用2遍，最后再以低能量夯击一遍，两遍夯击之间时间间隔一般为1～2周。
(4)夯击点位置采用等边三角形布置，第一遍夯击点间距可取5～7m，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。
(5)根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。应根据不同土质条件待试夯结束一置数周后，对试夯场地进行测试，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。
(6)靠近挡墙及管涵5m范围内禁止强夯。
3、碾压施工工艺技术要求
高填方及陡坡路堤，填石路堤顶面至路床底的填筑路基，每3m路基填筑完成后采用冲击碾压进行增强补压，以消除路基之间的差异变形，减少路基不均匀沉降。
(1)建议采用冲击能在25千焦以上的三边形双轮冲击压路机，其双轮净重不小于12t，压实宽度不小于2×900mm，拖车行驶速度在10km/h～15km/h之间，冲击频率60～110次/分，一次往返碾压后完成一遍压实，压实宽度不小于4m。
(2)在冲击碾压实施前应进行试验段试压，试验段长度不小于150m，宽度不小于8m，在冲击碾压5、10、15、20、25遍时测量标高，计算每冲压5遍的沉降量，若平均沉降量＜30mm时，即可停止冲压；若平均沉降量依然＞30mm，则继续冲压。根据《公路冲击碾压应用技术指南》的要求，路基冲击补压次数最多为30遍。同时，对试验段的含水量、压实度等各项数据进行总结，确定合理的压实遍数，用于指导全段路基施工。
(3)冲击碾压工作面长度以200～500m为宜，冲击压实时应均匀碾压，相邻两段冲击碾压搭接长度不小于15m。
(4)冲击式压路机工作时，压实轮外缘应与路基边缘保持不小于1m的安全距离，以防止冲击能量大而易损坏填层边部。冲压边角及转弯区域是压实的薄弱环节，应用采取其他措施压实，以达到设计标准。
(5)遇到涵洞、挡墙路段，还需要保证相应的安全距离。
(6)土工格栅及土工布竖向填土大于1.5m时，方可进行冲击碾压。
(7)每3m的补强压实前，须在该标高处路基采用一般压路机压至设计压实度后进行，并宜松铺一层30cm以上的填料后再进行冲击碾压。
(8)填层表面干燥时要适量洒水，防止表面粉尘化，影响能量向深层传递。
(9)驾驶员在每次转弯时，应调整转弯路线，使冲击能凸轮点不与前次落点重复，以减少波浪现象。
(10)在冲击补压过程中，若出现弹簧现象，应立即暂停冲压。采取翻挖晾晒或其他措施后方可继续进行增强补压。
(11)冲击碾压完成后，必须恢复路基横坡和平整度，利于路基排水。
4、施工监测要求
根据规范要求，对路基填土边坡高度大于20m的高路堤与陡坡路堤应进行施工监测，监测内容主要包括沉降及位移两个方面。
(1)监测路段范围
高填方路段每40m一个断面处布设监测点。
(2)沉降板及边桩布设位置
每个监测断面设有2个地表位移桩，3处沉降板。
第1个沉降板设置于填石路堤顶面处，横向位于第1级平台坡脚外1m；第2和第3个沉降板设置于路面顶下4m处，一般情况下2块沉降板分别为路基两侧距离土路肩边缘0.25m位置；若左侧正好处于陡坡处，沉降板的布设可根据实际地形和施工情况做适当调整。
1个断面设置3根位移边桩，分别距离右侧路基坡脚0.5m，排洪渠外侧边缘1m和6m处。
高路堤稳定和沉降监测
(3)监测观测频率及周期
施工期间每3天观测一次；若填筑间隔时间较长，一般每隔一周观测一次；路堤填筑完后，第1个月每隔一周观测一次，第2个月每隔15天观测一次，第3个月每隔一月观测一次，直至沉降稳定后可以铺筑路面为止。
路面结构层观测频率：每层观测一次。若一个层次二次碾压时间相差很短，则可合并一次观测。若间隔时间较长，第1个月每隔15天观测一次，第2个月起每月观测一次。
监测周期为公路建成营运后1年。
(4)观测成果分析
所有观测数据应及时记录，随时计算、校核、汇总，并整理分析，各种曲线必须当天绘制，以便从图上看出各测点曲线变化趋势，能全面了解、分析边坡变化情况而做出判断，验证其是否达到预期的作用，如未达到则应采取补救措施。若发现问题及时复查或复测处理。
路基填筑施工期间，路堤中心沉降每昼夜不得大于10mm，边桩位移每昼夜不得大于5mm，工后沉降量控制标准为40mm；路面铺筑必须待沉降稳定后进行，在等载条件下，推算的工后沉降量小于控制标准时，且连续2个月监测的沉降量每月不超过5mm，方可开挖路槽、开始路面铺筑。
(5)动态控制
地表监测动态观测是必须实施的监控量测项目。监控量测的结果及时反馈给设计代表，以便及时的对原设计进行校核，做出必要的调整与完善，即进行动态设计和信息化施工，从而达到经济合理和安全可靠的目的。
Claims (8)
1.一种山区傍山高填方路基的标准化结构，其特征在于，包括山体(1)、填石路堤(2)、排水渠(3)、块石(4)、土石混合料(5)、山体平台(6)、平台(7)和横坡(8)；山体(1)开挖为台阶形结构，山体(1)设有山体平台(6)；台阶形的山体(1)下部的山坳路段路基填筑有填石路堤(2)，填石路堤(2)的摊铺层厚不大于60cm，填筑石块为20～30cm的大小不同的块石(4)，块石(4)间留有缝隙；填石路堤(2)顶面铺设有无纺土工布；填石路堤(2)由斜坡分级组成，每级坡间设有平台(7)，斜坡坡率一致；填石路堤(2)的斜坡底部设有倒梯形的排水渠(3)；填石路堤(2)顶面至路床底分级填筑有土石混合料(5)，每级坡间设有平台(7)，其下部陡坡路堤的坡率与填石路堤(2)的斜坡相同；土石混合料(5)顶部为对称的梯形结构，顶端为横坡(8)，两腰为坡率相同的斜坡；土石混合料(5)和填石路堤(2)组成的高填方路基的填方高度为20～30m。
2.根据权利要求1所述的山区傍山高填方路基的标准化结构，其特征在于，高填方路基分为三级，每级边坡高度为8米，坡率依次为1:1.5、1：1.75和1:1.75，每级坡间设有2m宽的平台(7)。
3.根据权利要求1所述的山区傍山高填方路基的标准化结构，其特征在于，土石混合料(5)顶端的横坡(8)以路基中心线呈对称结构，中心线两侧的横坡(8)均设有双向坡面，相向坡度为2％；两腰的斜坡坡率均为1:1.5。
4.一种如权利要求1所述的山区傍山高填方路基的标准化结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、地表清理：铲除植被、表层土，砍伐树木并铲除所有树根，清除不能作填料的土方；对于特殊路段，如低洼、水田或渔塘，先排水清淤，清理后进行整平处理，原基碾压，填前压实度满足要求并回填至原地面标高；
步骤二、山坳路段路基填筑填石路堤(2)，填石路堤(2)的摊铺层厚不大于60cm，采用20～30cm的大小不同的块石(4)掺杂填筑；
步骤三、填石路堤(2)采用分层填筑，每层填筑完成后，采用强夯工艺进行增强补压，块石(4)填筑至设计标高后，在填石路堤(2)顶面铺一层无纺土工布作为反滤隔离层；
步骤四、施工高填方及陡坡路堤，从填石路堤(2)顶面至路床底分层施工土石混合料(5)，每3m路基填筑完成后采用冲击碾压进行增强补压以消除路基之间的差异变形；冲击碾压完成后，恢复路基横坡和平整度，用于路基排水。
5.根据权利要求4所述的山区傍山高填方路基的标准化结构的施工方法，其特征在于，所述步骤三中，无纺土工布的单位面积质量为350～500g/m2，其伸长率小于50％，握持强度大于等于1600N，撕裂强度大于等于800N，刺破强度大于等于800N，CBR顶破强度大于等于3500N。
6.根据权利要求4所述的山区傍山高填方路基的标准化结构的施工方法，其特征在于，所述步骤二中，填石路堤(2)边部采用码砌，码砌厚度为2m，码砌石块的最小尺寸不小于30cm。
7.根据权利要求4所述的山区傍山高填方路基的标准化结构的施工方法，其特征在于，所述步骤三中，强夯用的夯锤底面形状采用圆形；夯点的夯击次数为六次，最后两击的平均夯沉量不大于50mm，总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90％；夯击遍数采用两遍，最后再以低能量夯击一遍，两遍夯击之间时间间隔为1～2周；夯击点位置采用等边三角形布置，第一遍夯击点间距取5～7m，以后各遍夯击点间距与第一遍相同或减小。
8.根据权利要求4所述的山区傍山高填方路基的标准化结构的施工方法，其特征在于，所述步骤四中，冲击碾压采用冲击能在25千焦以上的三边形双轮冲击压路机，其双轮净重不小于12t，压实宽度不小于2×900mm，拖车行驶速度在10km/h～15km/h之间，冲击频率60～110次/分，一次往返碾压后完成一遍压实，压实宽度不小于4m；在冲击碾压实施前应进行试验段试压，试验段长度不小于150m，宽度不小于8m，计算每冲压5遍的沉降量，若平均沉降量小于30mm时，则停止冲压；若平均沉降量大于30mm，则继续冲压；冲击碾压工作面长度为200～500m，冲击压实时均匀碾压，相邻两段冲击碾压搭接长度不小于15m。
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