江端辉
摘 要：每个公路工程都有其特殊的地质地形条件、施工要求，比如高填方路基条件，其施工难度较大，特别要注意路基设计。基于此，结合工程案例重点分析了公路工程中高填方路基的设计要点，对同类型项目具有指导与借鉴价值。
关键词：公路工程；
高填方路基；
设计要点
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2023）02-0010-03
0 引言
公路工程的结构体系庞大，路基做为其中的一个部分，是承载路面的基础结构，承受着来自路面的行车荷载。在各种规模与类型的公路中都要重视路基设计，以提高路基成型效果，增强路基的承载力。路基受到自重、路面荷载、降雨等因素的影响，稳定性会逐步下降。特别是对高填方路基而言，填料老化后，路基的沉降、变形难以避免，如未及时采取有效的控制措施，路基将出现失稳现象，易引起公路工程的坍塌等事故，造成人员伤亡与经济损失。因此，高填方路基设计是十分重要。
1 项目概况
高填方路基的设计施工难度大，为达到路基稳定性、安全性等要求，设计人员需根据路基条件优选填料，并做好排水等处理。
大埔县X007线五家輋至高陂段路面改造工程，项目位于梅州市大埔县高陂镇境内。路线起点位于高陂镇五家輋村，起点桩号：K11+400，途经平原、三岗，赤山村，终点于高陂镇乌槎村，与大潮高速赤山出口相接，终点桩号：K25+700，全长14.3 km。项目处于山岭重丘区，其中多处为路基高填方地段。施工企业需做好高填方路基设计与施工，保障路基条件符合标准。
2 高填方路基常见病害
2.1 路基下沉
高填方路基的路基高度相对较大，为保障路基达到承载力要求，在施工中必须要保障路基的压实度。否则，后续在行车荷载等作用下可能会出现局部下沉现象，引起路基裂缝。而此裂缝延伸到面层结构后，一旦遭遇强降雨天气，降水将沿着裂缝进入路基结构中，将会损坏路基并引起更严重的问题[1]。
2.2 路堤失稳
各类高填方路基中，边坡失稳是较为常见的问题，主要由雨水冲刷、地震作用力导致。路堤失稳路基土的抗剪强度持续下降，最终诱发路堤失稳、沉降等问题。
2.3 路基边坡滑动
高填方路基的高度较大，施工建设中应确保土体有较高的稳定性。斜坡与斜角等特殊位置上发生滑移的几率较高，一旦产生倾斜角，填方土壤将沿着倾斜角发生结构性滑移，造成更为严重的质量或者安全问题。
2.4 排水沟设置不完善
高填方路基施工中，为达到路基施工标准，施工人员需根据实际要求来设置排水沟，并配置相应的排水设施，以保障路基排水的顺畅性。部分高填方路基施工中，因未做好路基排水处理，出现如排水设施布设过少、未规范设置排水沟等问题，导致后续路基排水过慢。积水问题导致路基承载力达不到要求，增大了公路的结构风险。
3 公路高填方路基设计事项
3.1 前期准备
3.1.1 填料选择
高填方路基施工中，对填料质量有着严格的要求。如在工程建设中路基区段内的土石方量较大，施工中可选用符合规范、级配较好的轻质岩块作为填料，填料的最大粒径应在层厚的2/3以内。
填石路堤施工作业中应坚持分层性原则，不仅要分层填筑也需分层压实，每一层的松铺厚度不超0.5 m，以保障路基压实度，避免压实度不达标石料之间有空隙而引起路基下沉。路床顶面以下0.5 m位置的填料，一般选择粒径不超10 cm、级配良好的填料[2]。
现场的逐层填筑作业中，为高效开展施工作业，有关人员需综合现场情况设计好石料的运输路线，并选派专人负责指挥与统筹工作。填筑时，按水平分层填筑，先低后高，从两侧向中央卸料的方式开展工作，由大型推土机推平。对现场局部不平整的地方，则需配合人工用细石填，石屑找平。如石料级配较差、粒径较大、填层厚度大、石块间空隙较大，需在每一层表面的空隙中嵌塞石渣和石屑，将空隙填充完全。如用人工方式铺填粒径超过25 cm的石料，需率先铺填大块石料（大面朝下小面朝上，摆放要平稳），随后用小石块找平，用石屑塞填石料之间的缝隙，最后完成压实处理。
3.1.2 挖台阶
路基填筑作业中，挖台阶为关键步骤，一旦地面自然横坡或纵坡陡于1：5，需将原地面开挖成台阶。开挖时的台阶宽度要超过2 m，为后续的摊铺、压实作业提供便捷。开挖的台阶高30 cm，台阶顶需做成2%～4%的倾斜坡[3]。如公路工程高填方路基施工作业中面临的是砂性土条件，一般不采用条开挖台阶的处理方式，而需翻松原地面以下0.2～0.3 m的表土。如為覆盖层较小的倾斜岩石基底条件，一旦横坡在1：5～1：2.5，施工人员需挖除此处的覆盖层，将基岩开挖成台阶。
3.1.3 原地面处理
当原地面按照相关规定完成清表处理以后，施工人员需立即恢复路基中桩、施工边桩，并用石灰沿桩划线标明，用此作为后续施工建设的依据。现场配备特定型号的推土机，将此机械沿着灰线间就地整平，构建单坡或者两边坡路拱保障排水的通畅性，避免现场有积水现象。当以上工作按照标准完成后，利用20 t光轮压路机碾压3～4遍，如在碾压中存在局部“弹簧”现象，人工翻挖，并适当添加石灰拌合均匀，重新进入碾压环节以保障压实度达到标准。
3.2 高填方路基高度和分级
高填方路基的施工作业中，路基高度与分级是必须关注的内容。路段的填高超过5 m时，对施工的技术要求较高，操作不当可能会引起沉降现象。为避免出现这一方面的问题，施工人员可对该高填方路基实施分级处理，每一级的高度为5 m，总级数最多3级。如在一些特殊的施工条件下填方高度超15 m，施工人员则需考虑是否建桥，从技术性、经济性等角度分析选择最佳的施工方案。
3.3 路基边坡设计
针对高填方路基中可能出现的边坡失稳问题，相关人员需根据现场情况与施工要求来设计路基边坡，主要需注意以下4个方面：①根据现场的地质条件，按施工技术规范设计，保障边坡坡度的合理性。②高填方路段内采用分级放坡的方式，每一级的坡度各有不同，一级最陡坡度为1：1.5，二级和三级坡度应适当减缓，一般为1：1.75或1：2，相邻两级边坡之间应设置宽2 m的平台，并在此平台中修筑排水沟，用排水沟来减缓边坡，控制水流对边坡的冲刷作用。③采取边坡防护处理措施，根据边坡特点选择恰当的防护方式。如可选择植物防护，这种防护方式下的效果好，美观且实用。④应重点处理最后一级边坡坡脚部位，设置护脚挡墙，并严格控制尺寸。
3.4 高填方路基和边坡的计算复核
公路高填方路基的设计中，设计人员也需综合多种因素来计算和复核高填方路基、边坡。为提高计算结果的准确性，可采用整体极限平衡法，计算和分析每个参数。边坡破裂面各有其形状特征，在分析与计算中选择的模式也有一定差别。边坡失稳的破裂面形状在不同土质中的表现不同，如细粒土、黏性土的破裂面为圆弧形，粗粒土、砂性土的破裂面为直线形，滑坡的滑动面形状有圆弧状、不规则折线两种。分析和计算边坡情况时需考虑这些因素，当得到边坡的计算结果后，有关人员需在此基础上计算高填方的沉降值，确保其沉降量符合相关标准。
3.5 路基排水设施的设计
高填方路基中一旦有排水不畅的现象，必将影响路基的稳定性。因此，在高填方路基设计中，需关注排水设计，特别是现场有地表水或者地下水的情况下。因为存在水的侵蚀作用，路基稳定性很难达到要求。为减小水的侵蚀破坏，设计人员需根据现场情况来设计路基排水体系，以通过排水来抑制路基失稳、沉降。为提高排水设计的合理性，前期应安排专人进入现场展开一系列调查，确定现场的水文条件，以此为参考设计排水系统，以高效、快速排出地表水、地下水。高填方路基的排水设计中，需在坡脚、分级平台位置布设排水沟或者截水沟、急流槽。
3.6 特殊地段高填方路基地处理
每个公路工程的高填方路基段都有各自的地质地形特征，在路基设计中需考虑这种特殊性。对于特殊地段的路基设计，应具体情况具体分析，如自然地面的土质条件相对理想，承载力、含水量等关键指标都符合施工标准，现场处理中应先清表后填筑，将清表深度保持在0.6 m左右。部分公路工程的高填方路基地段含有杂填土层，对此施工中需将这一部分土层清理干净，直到达到原土层再停止清理。一般清理深度为2 m，当清理结束后进入填筑环节。如杂填土层的厚度超过了5 m，施工人员可考虑采用桩基形式，对比分析清表填筑、桩基处理两种方案的经济性、技术性，从多个角度选出最佳的施工方案。
3.7 土工格栅
高填方路基施工作业中经常应用土工格栅来提高路基稳定性。一般是在地层、分级层周边铺设土工格栅。采用这一处理方式可保障各层路基沉降的科学性，将沉降量控制在正常标准内。每间隔1 m就需设置一层土工格栅，以通过这一方式来强化沉降控制效果。为发挥土工格栅的作用，有关人员需注意选择土工格栅，具体可参考高填方路基情况来确定。很多高填方路基均采用的是50 kN×50 kN钢塑土工格栅，这类型材料的稳定性、耐久性相对理想，基本可达到施工要求。
4 公路高填方路基施工技术要点
4.1 准备工作
高填方路基施工的技术要求较高，为提高施工质量，前期的准备工作十分重要，施工人員主要需做好以下准备：①正式进入施工作业之前做好技术交底，使每个施工人员都掌握相应的施工要求、技术规范，从思想上重视高填方路基施工，并明确每个施工细节。②以施工要求为参考，在企业内组建一支高素质的施工团队，根据施工现场的情况和要求合理安排材料、设备进场，并在此过程中分配专业的管理人员负责材料的质量验收、机械的性能测定，避免不符合要求的材料和设备入场。③严格按照设计图纸的规定，由专人完成路基两侧边线、道路中心线的测放，规范设置控制桩，间距保持在50 m左右，以作为后续施工的参考。④填料质量对高填方路基稳定性、承载力的影响较大，现场施工作业中应在正式施工之前完成填料的抽样检测，判定填料质量是否与施工要求相一致。⑤如现场有软基条件，施工人员需采用清淤换填处理方式。
4.2 摊铺作业
施工人员在高填方路基施工现场，应结合填料供应地、施工现场的距离、位置等，提前规划一条运输距离短的路线，并配备特定型号的自卸车，为材料运输提供便捷。自卸车装料以后，应始终沿着规划路线运输，避免因为材料供应不及时而无法保障填筑连续性的情况。填筑施工中应遵循水平分层原则与要求，按照先低后高、先两侧后中间的顺序来卸料，参考工程项目中路基边缘的稳定性规范，每侧铺设宽度需超过设计宽度0.5 m，并做好超出部分的压实工作，提高压实度。摊铺处理中先利用推土机粗平，再使用平地机精平。
4.3 含水率的控制
高填方路基的填筑施工中，将含水率控制在合理的范围内是重要的施工要求，施工人员要在现场开展击实试验，通过处理和分析试验结果来得到最佳含水率，以此为基准控制含水率指标，减小偏差。如在现场作业中的含水率较大，可通过晾晒方式来降低含水率。如含水率较低，需适当洒水。
4.4 碾压作业
碾压作业环节除了要保障所选择的碾压设备符合要求外，还需严格遵循碾压操作规范，公路工程的高填方路基作业中，碾压可配备振动压路机。碾压操作时从两侧靠路肩部位开始，逐步向中间推进。压路机的运行中应保持速度的均匀性，一般速度需保持在2 km/h，避免速度过大或者过小。碾压操作中也需从底部向高处推进，对于中线段则需按照先两侧、后中间的顺序实施，前后相邻区域需有100～150 cm的重叠，以确保衔接部位的碾压施工达到相关标准。针对路基边缘部位的碾压作业，施工人员需根据要求适当调整压路机的姿态，使其与线路横断面呈45°，正常完成碾压处理，保障碾压的完整性，避免漏压。
4.5 排水固结措施
在现场实施排水固结处理可大大降低地基的含水量，使短时间内地基能固结。路基施工作业中，排水砂垫为排水系统中的关键构成部分，其宽度一般超过路基边缘宽度1 m以上，与竖向排水设施相配合，排水效果相对理想。现场的排水固结处理中，施工人员要在地基上铺设0.3 m以上的排水砂垫，将其与竖向排水结构相连接，在排水的同时实施压密处理，保持地基稳定性。
5 结语
高填方路基是许多公路工程建设中的突出问题，为达到最佳的施工效果，工程企业需结合高填方路基施工段的具体情况，参考行业内的相关技术标准，采用先进的设计理念与方法，提高高填方路基的设计质量。
参考文献
[1] 刘洪波.公路软基地段高填方路基施工技术[J].低碳世界， 2020，10（5）：138-139.
[2] 张晓.某高速公路路基塌陷综合治理技术研究[J].黑龙江交通科技，2020，321（11）：65-66.
[3] 苑艺.公路高填方路基设计及施工关键技术[J].工程技术研究，2021，6（16）：207-208.
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