加强山区高速公路深挖高填工程施工的思考

加强山区高速公路深挖高填工程施工的思考
杨志
一、引言
随着交通运输事业的迅速发展，云南省高等级公路的建设将偏重于山岭重丘区的区域。公路是一种呈线性布设的特殊建筑工程，加之山区的地形、地貌、地质条件复杂多变，构造地质活跃，风化剥蚀作用强烈，不良地质和特殊岩土的分布也远高于平原地区，因此在山区高速公路的施工过程中，必须保证施工质量并采取技术先进、经济合理、切实可行的方案来彻底治理公路病害、清除隐患。
二、项目概况
本合同段路基土石方施工的显著特点是高填深挖，受地形地貌及高填深挖施工的影响，路基土石方施工存在大量高边坡、填挖交界、半挖半填及陡坡路段，部分路段尚有采空区、岩溶区。设计上对这些路段均进行了特殊路基处理设计。实际施工中，特殊路基处理是路基土石方施工质量控制的关键。在施工过程中，我们采取了以下的方式严格施工，现已通车1年多，经检验取得了较好的结果。
三、路堑施工
1、方路堑分布范围
本合同段总挖方量约为114万m3，而深挖路堑主要分布于路基施工Ⅰ区、Ⅱ区及Ⅴ区。但以路基施工Ⅱ区的挖方量最大，占总挖方近50%。挖方边坡最高达37米，从挖方类别来看，无法采用机械开挖的Ⅴ类及Ⅴ类以上岩石总挖方量约25000m3，占总挖方的比例很小；可部分采用机械开挖的Ⅳ类岩石337674 m3，约占总挖方的三分之一。可见，该段挖方施工当以机械开挖为主，爆破施工为辅。
2、施工要点
(1)路堑边坡坡率按下表要求设置：

(2)开挖顺序：无论开挖高度多高，所有路堑开挖顺序均按自高往低的顺序进行；
(3)开挖防护：边坡开挖出一级，验收一级，防护一级，防止边坡被雨水冲刷；
(4)开挖方法：因地制宜，根据不同开挖条件采取横挖法、纵挖法或混合式开挖法；
(5)石方路堑开挖：石质挖方边坡应顺直、圆滑、大面平整。边坡上不得有松石、危石，凸出或凹进于边坡设计线的石块；
(6)石方爆破开挖：石方需爆破时要求采用炮孔爆破（爆破类型为松动爆破，采用延长药包），根据临空面高度不同，分别采用浅孔爆破和深孔爆破两种不同的方法，深孔爆破时用倾斜深孔高梯段爆破，此种方法炸出的岩块较均匀，岩坡亦较稳定。在刷坡清方时采用光面爆破，为了防止路堑开挖亏坡，光面爆破与主药包爆破应分开进行，在主药包爆破后于边坡上留下一定厚度的预留层，待最后刷坡时再进行光面爆破。
四、填方路基施工
填方路基主要分布于路基施工Ⅲ区、Ⅳ区，现就填方路基施工过程控制说明如下：
1、 首先对各类适用填料做200m(全幅路基)试验路段，据以获取有关数据即松铺厚度、压实方法、压实设备的类型、最佳组合方式、压实遍数、压实速度等。
2、路基填筑前首先对路堤基底进行处理，清除所有非适用材料及其它腐殖土，做好临时排水设施，做好局部基底回填压实工作。对K9+705-K9+820及K14+510-K15+000段表层厚0.5-2.0m的高液限低膨胀土必须首先进行开挖，然后与其它符合要求的土相间填筑利用。
3、经过水田、池塘、洼地时，先修筑围堰并挖沟排水疏干，挖除淤泥及腐殖根茎后，再进行路堤填筑。并确保填前碾压压实度不小于85%。
4、每一层填筑施工时须在路基两侧用花杆挂线，填土路基松铺厚度不大于30cm。土石混填厚度宜为30-40cm，填石厚度不大于50cm。填料碾压前检测其含水量应在最佳含水量±2%内，如含水量偏大，则需要翻晒；含水量偏小则需要洒水。施工时每一层均设2-4％以上的路拱，表面整平，使排水良好，以免雨后积水，并做好临时急流槽，防止边坡冲刷。
5、为保证路基压实度，每层填料铺设的宽度，每侧应超出路堤设计宽度30-50cm，以保证修整后的路堤边缘有足够的压实度。不同土质的填料应分层填筑，且应尽量减少不同土质的层数，土方路堤填筑至路床顶面最后一层的压实厚度不应小于15cm。
6、压实度及CBR强度质量控制标准见下表：

压实度检测频率每2000 m2检验8点，不足200 m2 时至少检验2点。施工时应严格按照设计标准进行。
五、特殊路基处理
特殊路基处理施工是本合同段路基施工的关键环节，本段特殊路基处理包括：高边坡防护、高路堤防护、半填半挖、填挖交界、及岩溶区和采空区治理。
（一）、高边坡防护
土质边坡高度大于20米时，根据边坡高度不同分别采用三维网植草、人形骨架三维网植草或锚杆格子梁植草防护。石质边坡高度大于30米时，根据边坡高度、边坡坡率及稳定性系数分别采用三维网植草、锚杆格子梁植草和喷混植生的防护。其中，锚杆的施工是高边坡防护的关键工程，其工艺、施工方法叙述如下：
锚杆施工前，取三根锚杆进行钻孔、注浆、锁定的试验作业，考核施工工艺和施工设备的适应性。锚杆采用φ18HRB335钢筋，定位由φ8的钢筋制作而成，连接采用双面焊接，搭接长度应不小于5d，锚杆端头与框架梁钢筋焊接。成孔直径为91mm。灌浆材料为M30的水泥砂浆。在锚杆施工前，根据设计要求及土层条件和环境条件，合理选择施工设备、器具和工艺方法。操作工艺如下：
1、 钻孔
①钻孔前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，做出标记。
②作业面场地要平坦、坚实、有排水沟，场地宽度大于4m。
③钻孔采用风动干钻，严禁水钻。
④钻机就位后，应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上。
⑤成孔后用高压风清孔，将孔内壁及底部残留的废渣清除干净，严禁用水冲洗。
2、锚杆杆体的组装与安放
①按设计要求制作锚杆，为使锚杆处于钻孔中心，应在锚杆杆件上安装固定钢筋和定位钢筋。
②锚杆钢筋要平直，顺直、除油除锈。
③安放锚杆杆体时，防止杆体扭曲、压弯，注浆管宜随锚杆一同放孔内，管端距孔底为50-100mm，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，安装好后使杆体始终处于钻孔中心。
④若发现孔壁坍塌，应重新透孔、清孔、直至能顺利送入锚杆为止。
3、注浆
①注浆材料应根据设计要求采用M30水泥砂浆，浆液应搅拌均匀，过筛，随搅随用，浆液应在初凝前用完，注浆管路应经常保持通畅。
②砂浆泵浆液经压浆管输送至孔底，再由孔底返出孔口时，待孔口冒浆约10-15秒即可停止注浆。采用一次性自孔底注浆方式，注浆压力控制在0.8-1.0Mpa左右。
③浆液凝固后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量。
④注浆时，宜边灌注边拔出注浆管，但应注意管口应始终处于浆面以下，注浆时随时活动注浆管，待浆液溢出孔口时全部拔出。
⑤注浆完毕应将外露的钢筋清洗干净，并保护好。
4、锚杆与钢筋砼格子梁的施工顺序
整修边坡→格子梁几何形状测量放样→格子梁基槽开挖→格子梁节点处钻孔、清孔→下锚杆→灌浆→锚杆封锚（砂浆强度达设计强度70%以上）→格子梁钢筋、模板安装→格子梁现浇→格子梁拆模养生→格子梁内挂三维网垫植草。格子梁、锚杆的施工空间顺序按自上到下的顺序展开。
（二）、高路堤防护
高路堤的处治施工是碎石土填筑、土工格栅及挡墙施工的综合。全合同段填高大于20m的高路堤处治设计见下表：

施工关键要点：挡墙施工应与墙背碎石土填方基本同步展开；严禁先施工挡墙，再在墙背倾覆碎石土。碎石土上铺设土工格栅前，必须确保下承层平整，无尖石突起，以避免土工格栅破损。下路堤的压实度必须严格按设计要求达到95%。
（三）、陡坡、填挖交界及半挖半填的处理
陡坡、填挖交界及半挖半填的处治施工，其共同特点是挖台阶与铺设土工格栅。其中纵向填挖交界处过渡带及高填方底部需填筑碎石土，石质填挖交界过渡带亦可填筑片石。陡坡、填挖交界及半挖半填处理施工的关键环节如下：台阶开挖必须形成与交界面或陡坡面反方向不低于3%的倾斜度。土工格栅的铺设必须深入台阶位置至少2m。土工格栅下承层为碎石土时，应特别注意下承层不能有尖锐石块。
六、采空区、岩溶区治理
（1）、采空区治理
本合同段采空区采取以强夯为主的处理方案，采空区的分布及处理相关工程数量见下表：

强夯设计参数如下：夯击遍数：2遍；夯点布置形式：梅花形；单击夯击能：400t.m；夯击次数：15次；最佳夯击能：6000t.m；满夯夯击能：200t.m；满夯夯击次数：3次；土体含水量：最佳含水量。上述强夯设计参数，需在施工时通过试夯调整确定。
强夯施工过程如下：
1. 平整场地，按设计夯点放样并测量夯点高程。
2. 起重机就位，夯锤对中夯点位置，测量夯前锤顶高程。
3. 起吊夯锤至预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程。若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。
4. 重复步骤3；按设计和试夯的夯击次数及控制标准完成1个点的夯击。
5. 重复步骤2~4，完成第一遍全部夯点的夯击。
6. 换夯点，用推土机将夯坑填平，并测量场地高程，停歇规定的间歇时间，待土中超静孔隙压力消散。
7. 按上述步骤逐遍完成全部夯击遍数，再用低能量“满夯”，将场地表层松土夯实并测量夯后场地高程。
（2）岩溶区治理
岩溶区位于K13+000~K13+030路段左侧洼地，治理方法采取全充填压力注浆法，其施工的关键在于注浆量必须达到注满岩溶空洞的要求，现场实际操作以注浆孔出现溢浆为标准。施工中应注意漏浆、掉钻等现象，如一旦出现，则表明注浆岩溶空洞区的范围可能较原勘探大，需要加大注浆量，以确保空洞注浆冲填饱满。
七、结语
本项目属于云南省典型的高填深挖型山区高速公路，在施工过程中通过采取了以上种种方法及措施，有效的防治了工后高路堑的风化剥蚀及高路堤的不均匀沉降等病害，确保了路基工程有足够的稳定性和耐久性，并能承受车辆的反复荷载作用和抵御各种自然因素的影响，并取得了较好的效果。