摘要：随着城市规模的不断扩大，土地利用空间日趋紧张，对于许多山地城市而言城市发展只能向周边山地拓展，在地形复杂、高差起伏较大的情况下，山地城市道路的建设不可避免出现高填深挖的现象，高填方路基的工程质量直接影响道路的整体安全性和稳定性，结合技术规范和工作经验，对高填方路基技术要求及病害原因进行了分析论述，以实际工程为例，分析了可行的处理方案，对高填方路基的处理方案和施工过程的控制要点进行探讨总结，以供参考。
关键词：山地；城市道路；高填方路基；方案
1 引言
山地城市道路在建设过程中，道路沿线起伏较大，高填深挖频繁，地质条件复杂；同时在充分考虑道路周边地块利用价值的情况下，对于高差较大的填方区域往往采用路基填筑方案而非桥梁跨越方案；高填方路基的实施质量直接影响着道路的安全性、稳定性和使用寿命，因此保证高填方路基质量应从处理方案、施工组织、过程监控等环节严格把控，总结优化处理方案，提高路基质量，延长道路使用寿命。
2 高填方路基技术要求
填方边坡高度超过20m的路基称为高填方路基，按照CJJ 194-2013《城市道路路基设计规范》，路基填料最小强度、边坡坡率、压实度必须满足规范要求；对边坡高度超过20m的填方路基应进行稳定、变形计算和个别设计，稳定性计算宜采用简化毕肖普法进行分析计算，稳定性系数不得小于1.25 [ CJJ 194-2013.城市道路路基设计规范S.]。
3 高填方路基常见病害及原因
3.1 高填方路基常见病害
（1）路基整体沉降或局部凹陷；
（2）路基整体滑移或边坡垮塌；
（3）路基纵横向变形反映到路面拉裂，地下管线变形、损坏。
3.2 引起病害的原因
（1）路基填料不满足规范要求
在路基填筑过程中如果使用淤泥、有机质土、液限大于50%、塑性大于26的细粒土等不满足规范要求的土质作为填料时，材料最小强度、含水率偏差较大，则会造成整个路基结构沉降变形，影响路基的整体稳定性。
（2）填筑前原土路基处理不到位
山地城市道路地形变化复杂高差起伏较大，沿线地质情况不均匀，如路段内水塘淤泥、土质含水率较高、地下渗水、地表覆盖的耕植土、腐殖土较厚等情况未及时对原土路基进行合理处理，在上部填筑大体量填土的情况下，原土路基承载力较差，造成路基沉降、开裂，斜坡段则会造成边坡垮塌、滑移等严重病害。
（3）土的含水率、压实质量不满足要求
填料的压实度必须符合规范要求；通常填土含水率应控制在最佳含水率±2%为宜，土的最佳含水率应根据不同土质进行分类试验确定；填料压实厚度一般以30cm一层为宜，压实遍数、虚铺厚度应根据压实机具的功率和设备条件，通过现场试验段确定，许多发生病害的工程就是因为施工过程偷工减料，不切实际，以经验为主、节省机械台班所造成的。
（4）路基搭接处理不当
当填方位于陡坡，横坡为1:5-1:1.25时，原地面应开挖台阶，台阶宽度不小于2m，并应设置2%的反向坡，施工过程中没有合理控制台阶搭接的尺寸，出现垂直搭接、无搭接或者搭接处未设置土工格栅等现象均会造成填方路基病害。
（5）路基排水处置不当
高填方路段多数处于深山沟谷中，地表可能存在常流水或渗水，路基填筑后改变原有山地排水路径，这类水未能进行排、疏、防处理，将会造成路基浸泡在水中、地下水位升高、路基承载力下降等水毁病害。
（6）路基填筑速度过快及沉降观测不到位
高填方路基填筑方量较大，工序相对简单，许多项目为追求工程进度，进行连续性填筑，填筑速度过快，下层土体在重力作用下产生不均匀沉降造成整个填筑面急速变形位移，同时高填方路基通常需设置沉降观测装置，并在填筑过程中实时观测，控制沉降变形速度，而一些项目往往忽视观测数据的重要性，导致整个填筑土体在一开始阶段就存在问题，填土未得到有效沉降。
（7）路基边坡防护不当
填土边坡初期土地稳定性较差，如果未及时采取坡面加固、植被防护、边坡排水等措施，易造成边坡土地流失、滑移，进一步影响路基结构稳定性。
4 高填方路基处理方案探讨
4.1 项目概况
本项目为云南某县城市政道路，属城市次干道，红线宽30m,道路沿线为山岭重丘区，道路沿线高差起伏大，地形坡度大多为5～20°，局部地段为25～40°，建设全长2.2km，起终点高差约58米，路基形式以高填方路基、常规挖方填方路基为主，道路AK1+540-AK1+860段属于高填方路基，边坡填筑高差20.3-28.9m,路基填筑原始断面均为斜坡面，坡度大于20°，部分坡面存在季节性渗水，填筑断面如图1所示。
图1 高填方路基典型断面图
4.2 处理方案分析
（1）填土路基：是最常见的路基填筑形式，土源易于获得，能够以挖作填充分利用多余挖方，使用常规碾压设备分层碾压便能达到压实要求，但对于高填方如果含水率控制不好，填筑速度过快或原土特性差，后期沉降变形大，在对原土加入碎石（石含量40%）进行改良后，其刚性和承载能力得到很大提高。
（2）填石路基：是在路基底部一定范围采用整体性能较好、指标满足规范要求的石料进行填筑，填石路基其稳定性好于填土路基，刚度大压缩模量小，抗变形能力强，对于地下水丰富、坡度较大路段能够保证路基稳定性，减少毛细水对路基的影响。
（3）加筋土路基：土工合成材料的运用能迅速提高地基承载力，增加格栅与土体的嵌锁作用，其较高的抗拉强度和张拉膜量能够有效分散土层的不均匀沉降变形，控制沉降量的发展，特别是位于斜坡段的填方区，在结合挖台阶处理和铺设土工格栅的处理下，路基沉降变形能够得到很好控制。
（4）路基补强
传统压实方法要求必须先处理原地表，然后才可以分层回填碾压，填料厚度一般是0.3m-0.5m,此法施工周期长，成本高，冲击压实法可以直接碾压原路面，其形成的冲击波作用到压实层的3-5m,使被压实层产生能量团和弹性层增加，其对材料的冲击作用与相同吨位的一般振动压路机相比有更为明显的效果，冲击压实技术尤其适用于深层土及岩石填方和含水率比较高的粘性土压实其压实深度可达到1m以上。两种补强方式在不同施工条件下有着各自的优势。
4.3 处理方案的优化总结
本次整个高填方路段道路长约500m,土方回填量约69万方，其余路段存在挖石方可作为利用方，石方量约13万方，考虑到项目实际情况及经济合理性，在对边坡稳定性验算通过后最终优化处理方案为：底部碎石盲沟+底部填石路基+中部加筋碎石土路基+分层补强+沉降观测，填筑形式如图2所示。
图2 高填方路基设计断面图
（1）底部碎石盲沟：本次道路走向位于沟谷的半山腰，路基填筑将覆盖沟谷区域，沟谷底部存在部分季节性水系及层间渗水，为保障排水畅通，路基填筑前按照沟谷高度、流向及汇水面积，布设主次盲沟，使填方底部形成接近于现状完善的网状地下排水系统, 盲沟分为纵向和横向排水盲沟，主盲沟尺寸为（80cmX80cm）支盲沟尺寸为（40cmX40cm），盲沟碎石材料不均匀系数控制在1-2，粒径控制在5-10cm之间，盲沟进水口处采用反滤土工布全断面包封，出水口不设土工布包裹，盲沟出口就近引入现状地面原有排水系统中；
（2）底部填石路基：本次填石路基填筑高度为3米，填料来源为道路范围其余路段的开挖石方，以利用挖方为原则，不外购，填筑材料、压实要求、坡率等参照CJJ 194-2013《城市道路路基设计规范》填石路堤的要求实施；
（3）中部加筋碎石土路基：为提高路基的整体稳定性和刚性，结合项目地区的土质情况对填土进行了改良原土中掺入40%碎石拌和形成碎石土进行分层填筑碾压，填筑前对自然斜坡面进行挖台阶处理，宽度不小于2m，高度不小于0.5m,每填筑1.8m碎石土，铺设一层钢塑土工格栅，规格为50KN/m，其余规格要求需满足JTG/T D32 2012《公路土工合成材料应用技术规范》要求。
（4）分层补强：本项目高填方区域面积相对较小，考虑大型机械设备的运输使用成本，针对强夯和冲击碾压两种补强方式，选用冲击碾压方式进行补强，路基每填高2m采用冲击振动压路机复压15-20遍进行补强压实，碾压后沉降量需小于3cm,否则应补强压实，设备采用25KJ的三边形冲击碾压式压路机，压实速度12km/h-16km/h,牵引车功率为160KW-180kw,冲击能量2×104J-3×104J，如图3所示。
图3 冲击碾压式压路机
（5）沉降观测:高填方路段设置沉降观测是十分必要的，通过定期观测，对填筑过程中及工后发生的竖向位移及水平位移进行监测，超出范围值时，及时采取措施进行处理，保证填筑质量和避免安全事故的发生。本项目在高填方段设置沉降观测装置（位移边桩、沉降观测管），位移边桩采用钢筋混凝土桩，分别布置于道路红线外，每侧三根，第一根位于填方坡脚，第二根位于排水边沟外侧，第三根位于坡脚外12.5m,沉降观测管布置道路路中及两侧，管长随填筑高度逐步向上连接。沉降观测每填筑一层观测一次，若两次填筑间隔时间长，每三天至少观测一次，填到设计标高后每15-20天观测一测；路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于1.0cm,坡脚水平位移速率每昼夜不大于0.5cm, 观测结果应进行综合分析，填筑速率，与水平位移控制为主，超过此限需立即停止填筑，处理完成后方可继续进行填筑，布置形式如图4所示。
图4 沉降观测桩布置图
5 施工过程的控制要点
市政道路高填方路基施工应严格按照相关施工规范及设计方案进行施工，控制要点应包含以下几方面：
（1）做好原状土路基的处理工作（清表、挖台阶处理、路基排水、特殊路基处理等）；
（2）严格控制填筑材料标准，材料的粒径、性状、含水率、强度等需符合规范要求；
（3）完善施工工艺标准，填土的虚铺厚度、压实遍数、最佳含水率等参数应结合施工设备情况现场设置试验段确定；
（4）加强施工过程的检测、检查，对施工过程中未按照设计方案进行实施的应及时整改，如压实度、压实厚度、压实遍数、挖填交界处搭接尺寸等；
（5）严格落实沉降观测工作，根据实时测定的观测数据，掌控路基填筑的变形控制，发现数据异常应立即停工及时处理。
6 结语
山地城市道路高填方路基施工的质量直接决定着路基的质量和道路的使用寿命，更关乎道路的安全，因此合理确定高填方路基的处理方案至关重要，本文对高填方路基的特性、病害原因进行了分析，结合工程实际最终优化处理方案采用底部碎石盲沟、填石、加筋碎石土路基、冲击碾压补强、沉降观测等多元化的填筑技术进行施工，严格把控工序质量，目前道路项目已完工，路基整体质量满足验收规范要求，路基沉降得到了有效的控制，道路整体质量良好；同时提出了高填方路基施工控制要点，但介于项目的局限性，在今后的工程中还需要结合项目实际不断进行试验优化，进一步提高路基填筑质量，充分发挥道路的功能性作用。
参考文献:
CJJ 194-2013.城市道路路基设计规范S.
王家会.公路路基施工中冲击压实技术的运用J交通标准化，2012,（18）:16-18.
刘广发.公路工程中高填方路基施工技术探讨J科技创新导报，2012,（14）:121.
论文作者:刘光礼1,杨东辉2
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/8
标签：路基论文; 压实论文; 道路论文; 碎石论文; 病害论文; 土路论文; 方案论文; 《防护工程》2019年第2期论文;