一种高填方路基施工方法

摘要

本发明提供了一种高填方路基施工方法，属于路基施工工艺技术领域，所述方法包括：对预填方路段土体进行预处理；在所述预处理后的土体上填筑千枚岩至第一预设高度后进行普夯处理；在所述普夯处理后所述土体沉降满足容许值时，填平夯坑并整平路堤；在所述路堤上设置土工格栅；在所述土工格栅上重复填筑千枚岩至设计高度，并，修筑路堤坡面及边坡防护体。本发明提供的高填方路基施工方法，就地取材将以高速公路、隧道弃方以及山体延线的千枚岩为填筑材料，可以减少相关技术中的转运变质岩的工程投资，减少土地占用和对环境的不良影响。并通过就普夯操作缩短土体自然沉降所需时间，可以提高工作效率，缩短填方工程耗时。

说明书

技术领域

本发明涉及路基施工工艺技术领域，尤其是涉及一种高填方路基施工方法。

背景技术

作为现代交通标志的高速公路，极大程度上的改善了沿线地区的交通条件，对周边地区的人口、经济、产业等结构，都有显著的优化、促进作用，为出行提供便利。由于沿线山体开挖和高速公路沿线修建隧道洞中广泛分布变质岩，使得靠山侧地形陡峭、河谷阶段狭窄，期房、征地、解放都极为困难。

在相关技术中，由于变质岩在我国分布较广且多呈连片分布，处理这些变质岩的方式多为通过交通工具将收集的变质岩运输至空旷场地。

在实际运用过程中，相关技术采用的处理方式存在以下技术缺陷：

大量的弃方、借方对沿线农业、生态环境影响较大，并且，运输大量的变质岩后丢弃这一处理方法增加了工程投资且并不能对变质岩加以回收利用，导致了自然资源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高填方路基施工方法，就地取材，以弃方千枚岩做为路基填料，可以减少工程投资并带来经济、社会及环境效益。

第一方面，本发明实施例提供了一种高填方路基施工方法，所述方法包括：

对预填方路段土体进行预处理；

在所述预处理后的土体上填筑千枚岩至第一预设高度后进行普夯处理；

在所述普夯处理后所述土体沉降满足容许值时，填平夯坑并整平路堤；

在所述路堤上设置土工格栅；

在所述土工格栅上重复填筑千枚岩至设计高度，并，修筑路堤坡面及边坡防护体；

在所述路堤顶面铺设粗粒料以减少路基形变量、提高路堤强度和刚度。

可选地，所述对预填方路段土体进行预处理的步骤，包括：

沿路基水位线在所述预填方路段上铺设粗粒料至第一预设高度；

清理所述粗粒料表面；并，对清理后的所述粗粒料表面进行整平处理；

在整平处理后的粗粒料两侧设排水通道。

可选地，所述将完成清理的所述预填方路段表面整平处理的步骤包括：

采用砾石料将所述预填方路段表面坑洼处填平，或，将软土层处换填。

可选地所述预处理后的土体上填筑千枚岩至第一预设高度后进行普夯处理的步骤之前，包括：

根据预设标定规则标定多个普夯定位点；

吊高夯锤夯实所述普夯定位点处的土体；

在预设时间间隔后，重复夯实直至土体沉降满足容许值。

可选地，在所述预处理后的土体上填筑千枚岩至第一预设高度后进行普夯处理的步骤，包括：

根据由中线向两侧的原则普夯。

可选地，所述边坡防护体为多级结构。

可选地，该方法还包括：

在所述边坡防护体上开设边坡排水系统。

可选地，所述边坡防护体由上至下依次包括第一级边坡、第二级边坡和第三级边坡，所述第一级边坡的坡比为1：1.5；所述第二级边坡的坡比为1：1.75；所述第三级边坡的坡比为1：2。

可选地，该方法还包括：

在相邻的两级所述边坡防护体之间构筑边坡平台。

可选地，所述边坡平台的宽度大于或等于2m。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供了一种高填方路基施工方法，所述方法包括：对预填方路段土体进行预处理；在所述预处理后的土体上填筑千枚岩至第一预设高度后进行普夯处理；在所述普夯处理后所述土体沉降满足容许值时，填平夯坑并整平路堤；在所述路堤上设置土工格栅；在所述土工格栅上重复填筑千枚岩至设计高度，并，修筑路堤坡面及边坡防护体；在所述路堤顶面铺设粗粒料以减少路基形变量、提高路堤强度和刚度。

本发明提供的高填方路基施工方法，就地取材将以高速公路、隧道弃方以及山体延线的千枚岩为填筑材料，可以减少相关技术中的转运弃方的工程投资，减少土地占用和对环境的不良影响。并通过就普夯操作缩短土体自然沉降所需时间，可以提高工作效率，缩短填方工程耗时。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种高填方路基施工方法的流程示意图；

图2为本发明实施例2提供的另一种高填方路基施工方法的流程示意图；

图3为本发明实施例3提供的另一种高填方路基施工方法的流程示意图；

图4为本发明实施例3提供的示例施工方案中普夯路堤横断面示意图。

附图标记如下：

1-第一级边坡、2-第二级边坡、3-第三级边坡、4-边坡平台、5-土工格栅、6-千枚岩填筑层、7-普夯层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于对本实施例进行理解，下面先对本申请设计的技术用语进行简单介绍。

千枚岩是指主要矿物成分为石英、长石、绿泥石，黑、白云母及铁的氧化物，因其结构存在片状组构，故具有较高强度的节理特性。在各种围压下，岩体沿软弱面发生剪切，高围压下，常发生横交软弱面的剪切作用；低围压下，具有张性破裂特征。该段公路千枚岩含有较多云母成分，性质较软，属于中等变质岩，其多呈薄层状构造，节理裂隙极为发育，多切割呈碎块状或薄片状。沿线几乎均有千枚岩岩体及母岩为千枚岩的崩坡积碎、块石土分布。涉及地层时代有古生界泥盆(D)、志留系(S)、奥陶系(O)、石炭、二迭系(C+P)的变质岩系，中生界三迭系西康群，新生界第四系。岩性以片岩、板岩、千枚岩等为主，在后期构造运动影响下，岩体中普遍见有网状石英，弱风化岩石的抗压强度多低于5MPa，属极软岩。

路基是指轨道或路面的基础，是经过开挖或填筑而形成的土工构筑物。路基的主要作用是为轨道或者路面铺设及列车或行车运营提供必要条件，并承受轨道及机车车辆或者路面及交通荷载的静载荷和动载荷，同时将荷载向地基深处传递与扩散。

路床是指路面地面以下80cm范围内的路基部分，承受由路面传来的荷载。

在介绍了本申请涉及的技术用语后，接下来，对本申请实施例的应用场景和设计思想进行简单介绍。

目前，随着社会经济的飞速发展，修建告诉公路可以加快运输或提高出行的便利性。作为现代交通标志的高速公路，可以带动沿线地区的交通条件、经济效益等。由于沿线山体开挖和高速公路延线修建的隧道中广泛分布变质岩，使得靠山侧地形陡峭，这些变质岩积聚会堵塞高速公路，影响车辆运行。

在相关技术中，变质岩中存在大量的千枚岩，目前将这些变质岩清除的方式是将变质岩收集转运至空旷场地，这样，需要借用、占用土地且长期占用土地会对生态环境产生较大的影响。

基于此，本实施例提供一种高填方路基施工方法，就地取材，以弃方变质岩做为路基填料，可以减少工程投资并带来经济、社会及环境效益。

实施例1

结合图1所示，本实施例提供一种高填方路基施工方法，所述方法包括如下步骤：

S110，对预填方路段土体进行预处理。

S120，在预处理后的土体上填筑千枚岩至第一预设高度后进行普夯处理。

S130，在普夯处理后土体沉降满足容许值时，填平夯坑并整平路堤。

S140，在路堤上设置土工格栅。

S150，在土工格栅上重复填筑千枚岩并进行普夯处理至设计设定高度，并，修筑路堤坡面及边坡防护体。

S160，在路堤顶面铺设粗粒料以减少路基形变量、提高路堤强度和刚度。

在本实施例中，就地取材以修建高速公路沿线山体、隧道内的变质岩中的千枚岩为填筑材料可以减小工程投资、人工运输清理劳动量、减少土地占用、减小对生态环境的不良影响；并且，在预处理后将千枚岩填筑后普夯补强直至土体沉降满足容许值，从而加快土体沉降、缩短土体自然沉降所需时间，以提高填筑效率、有利于提高经济、社会及环境效益。

在本实施例步骤S110中，对预填方路段土体进行预处理的步骤用于将待填筑场地清理处理以符合填筑面要求。

在本实施例步骤S120中，在预处理后的土体上填筑千枚岩至第一预设高度后普夯处理以加快土体沉降补充土体强度。在本实施例中，为了提高土体稳定性，采用分层式填筑的方式，每层填筑高度不大于30cm，每次填筑至6m高度后便进行普夯处理以加快土体沉降补充土体强度。

在本实施例步骤S130中，在土体沉降满足容许值时，填平夯坑并填平路堤，这样，通过普夯的方式缩短土体自然沉降所需的时长，可以提高填筑工程效率，减小工程投资。

在本实施例步骤S140中，在土体上设置土工格栅，通过土工格栅增加路堤的整体强度和稳定性。做为一种可实施的方式，采用双向聚丙烯土工格栅，由于双向聚丙烯土工格栅抗拉强度≥80KN。做为另一种可实施的方式，在陡坡路堤中增设1组土工格栅，路堤进行实体护坡或护坦工程，避免雨水冲刷边坡。

在本实施例步骤S150中，在土工格栅上继续填筑千枚岩至设计高度，并，修筑路堤坡面及边坡防护体。设计高度为路床底部1.0～1.2m。在本实施例中，设定高度为路床底部1.2m。根据路基填土要求，路基填料具备一定的强度。根据千枚岩室内机实验结果，按最优含水率配置实验，进行承载比(CBR)试验。贯入量为5.0mm时，各组材料试验结果如表1-1所示：

表1-1

由表1-1可以得出取样千枚岩不满足上路床填料的强度8％的要求，但满足规范中下路床填料CBR值不小于5％的要求，该路段千枚岩的CBR值普遍较低，虽能满足规范对下路床填料CBR值的规定，但已接近规范规定值的下限，说明千枚岩谁稳定性极差，因此千枚岩在低于上路床订面1.2m用于路堤填料时可以符合填筑要求的。

由实验分析可知，含较多云母成分的绝大部分千枚岩为单粒结构，自身粘聚力很小，在击实过程中收到的剪阻力主要为粒间摩擦力，其主要由颗粒之间的滑动摩擦、咬合摩擦、颗粒破碎效应及重新排列效应组成。千枚岩作为路堤填料较易破碎，且易被压实达到要求的压实度。但千枚岩浸水后稳定性较差，极易导致路基失稳，因此将预设高度设置在路床底部1.2m范围内。

在本实施例步骤S160中修筑路堤坡面及边坡防护体，以阻挡雨水等的外部水源对千枚岩填筑层的破坏，以提高稳定性。

可选地，对预填方路段土体进行预处理的步骤，包括：

沿路基水位线在预填方路段上铺设粗粒料至第一预设高度。

清理所述粗粒料表面；并，对清理后的所述粗粒料表面进行整平处理。在整平处理后的粗粒料两侧设排水通道。

在本实施例中，清理预填方路段的路面，在清理预填方路段的路面上松铺，通过推土机或压路机碾压松铺层并整平换填的粗粒料，在本实施例中，松铺层的厚度为小于或等于30cm，在本实施例中，松铺层的厚度为30cm。采用粗粒料的粗粒料垫层松铺可以防毛细水上升影响千枚岩填料。

通过推土机将填料推平整，由坑洼或软土层的采用强度高的土层整平或换填，以方便机械通行及夯击。

可选地，将完成清理的所述预填方路段表面整平处理的步骤包括：采用粗粒料将所述预填方路段表面坑洼处填平，或，将软土层处换填。高填方路堤建议换填至原地面以上50cm。

在本实施例中，采用砂砾石这样的粗粒料，可以防毛细水上升影响千枚岩填料。

实施例2

结合图2所示，本实施例提供另一种高填方路基施工方法，所述方法包括如下步骤：

S210，对预填方路段土体进行预处理。

S220，在预处理后的土体上填筑千枚岩后根据预设标定规则标定多个普夯定位点。

S230，吊高夯锤夯实所述普夯定位点处的土体。

S240，在预设时间间隔后，重复夯实直至土体沉降满足容许值。

S250，在普夯处理后土体沉降满足容许值时，填平夯坑并填平路堤。

S260，在路堤上设置土工格栅。

S270，在土工格栅上重复填筑千枚岩并普夯处理至设计高度，并，修筑路堤坡面及边坡防护体。

S280，在路堤顶面铺设粗粒料以减少路基形变量、提高路堤强度和刚度。

在本实施例中，通过在填筑后的土体层上标注普夯定位点，并重复普夯操作，多次夯实土体以加快土体沉降速度，缩短土体自然沉降所需时间，以缩短工程周期。

在本实施例中，在普夯处理之前首先需要清理并平整施工场地并能够承受夯击机械荷载，施工前必须清楚所有地下障碍物和地下管线，预填1.5m高度。在普夯区域两边挖设临时排水沟。之后，根据预设标定规则标定多个普夯定位点，在本实施例中，预设标定规则可以根据实际工程需求进行设定，在本实施例中预设标定规则为梅花形布置，相邻的两个普夯定位点之间的距离为1.5m。

在这之后，起重机就位吊高夯锤夯实普夯定位点处的土体，具体的，使夯锤中心对准普夯定位点，测量夯前锤顶标高，将夯锤吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量夯锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平，填料采用强度高的风化石，并记录填料数量，直至满足规定夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击。当普夯定位点周围软土挤出影响施工时，用挖机随时挖出清理。之后，依次对应不同的普夯定位点重复普夯操作。在第一次普夯处理完成后重新推平场地，在预设时间后在进行二遍满夯，将地表层松土夯实，并测量夯后场地标高。其中，预设时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差的粘性土地基，预设时间不应少于3-7天；对于渗透性好的地基可连续夯击。对砂性土，由于其透水性能好，夯击孔隙压力消散快，可连续夯击。对粘性土，需间隔2周左右才能连续夯击。

在此过程中，每夯击一遍应测量场地平均下沉量，然后用土石把夯坑整平，方可进行下一遍夯击。此外，在普夯时，会对地基及周围建筑物产生一定的振动，夯击点应距现有建筑物15m以上，如间距不足，在普夯定位点与建筑物之间开挖减震沟，并且减震沟的深度要超过建筑物基础深度，并且需要有足够的长度，并观测对相邻建筑物的影响程度。

其中，普夯定位点的夯击次数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且，同时满足下列条件：最后两击的平均夯沉量不大于50mm；夯坑周围底面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。

可选地，在所述预处理后的土体上填筑千枚岩后进行普夯处理的步骤包括：根据由中线向两侧的原则普夯。

实施例3

结合图3所示，本实施例还提供一种高填方路基施工方法，所述方法包括如下步骤：

S310，对预填方路段土体进行预处理。

S320，在预处理后的土体上填筑千枚岩至第一预设高度后进行普夯处理；

S330，在普夯处理后土体沉降满足容许值时，填平夯坑并整平路堤。

S340，在路堤上设置土工格栅。

S350，在土工格栅上重复填筑千枚岩至设计高度，并，修筑路堤坡面及边坡防护体。

S360，在边坡防护体上挖设排水系统。

S370，在路堤顶面铺设粗粒料以减少路基形变量、提高路堤强度和刚度。

在本实施例中，通过对预填方路段预处理后通过千枚岩填筑，并通过普夯方式加快土体沉积速度，通过设置防水构筑物从而实现隔离雨水防止雨水冲刷，减少千枚岩填筑层遇水软化崩解的风险。在路床中设置纵、横向排水系统，保证水不侵入陆地中，造成路堤失稳现象形成质量隐患。

在本实施例中，在边坡防护体上挖设纵向、横向排水系统，以保证水不进入到路堤中，这样可以将雨水导流排放，减少雨水对路基填筑的影响，避免存在安全隐患。

可选地，边坡防护体由上至下依次包括第一级边坡、第二级边坡和第三级边坡，所述第一级边坡的坡比为1：1.5；所述第二级边坡的坡比为1：1.75；所述第三级边坡的坡比为1：2。

在本实施例中，边坡防护体由上至下坡比逐渐减小，即边坡由上至下坡度渐缓。

可选地，该方法还包括：在相邻的两级边坡之间设置边坡平台。

在本实施例中，设置边坡平台可以接收碎落石块等。

可选地，边坡平台的宽度大于或等于2m。

在本实施例中，结合图4所示，以广元至平武高速公路为例对本申请提供的高填方路基施工方法进一步说明：

广元至平武高速公路为四川省高速公路网规划连接广甘、绵九高速公路的东西横线，起于青川县骑马乡，接已建成通车的G75兰海高速公路川甘界至广元段，经青川县的瓦砾、黄坪、大坝、乐安寺、蒿溪、三锅、桥楼、青溪、平武县的高村、古城、止于平武县母家山，接绵阳至九寨沟高速公路，全长91.2km。

由于沿线山体开挖和公路沿线修建隧道洞渣中广泛分布变质岩。沿线气候、地形、地质条件复杂，生态环境、地质环境及其脆弱、靠山侧地形陡峭，河谷阶段狭窄，弃方、征地、借方都极为困难。同时，大量的弃方、借方对沿线农业、生态环境产生较大影响，并加剧水土流失。

预设该段高速公路中心填方高度为28.15m，处理长度182m，填方坡比1：1.5-1:2.0。

在具体实施过程中，首先进行预填方路段土体进行预处理：沿着路基水位线铺设粗粒材料的粗粒料，粗粒料的厚度在15-30cm，用于阻挡毛细水上升，避免毛细水对上方填筑材料-千枚岩的影响；铺设粗粒料之后碾压粗粒料对粗粒料表面整平处理，并在粗粒料两侧挖设排水通道，从而将水分排除。

之后，在预处理后的土体上填筑千枚岩，形成千枚岩填筑层6，在填筑高度达到6m后都需要根据标定规则标定普夯定位点。起重机吊高夯锤夯击普夯定位点，并对夯击后的土体进行强度测试、测量。按照工程规定，每三击为一遍，记录下第一遍的沉降量。整个试验段夯实完成第一遍后，用推土机、装载机将夯实表面整平，进行第二遍夯击，记录下第二遍的沉降量，如果第二遍的沉降量小于5cm，则表明该场地只需普夯一遍即可，如果第二遍的沉降量大于5cm，则需要进行第三遍普夯，记录每遍夯实的沉降量，按照规定，场地需要夯实的遍数为对应沉降量小于5cm的遍数减少一遍。如第三遍夯实后，沉降量小于5cm，则该场地只需要夯击2遍，形成普夯层7。之后，在预设时间间隔后重复普夯处理操作，直至土体沉降满足容许值。之后，推土机平整场地，并填平夯坑、整平路堤。

之后，在整平的土体上铺设双向聚丙烯的土工格栅，在陡坡路堤中部增设1组土工格栅，随后继续在土工格栅5上继续填筑千枚岩层之后重复普夯形成普夯层7后填平夯坑、整平路堤。同时，同步修筑路堤坡面及边坡防护体，如图4所示，边坡防护体包括第一级边坡1、第二级边坡2、第三级边坡3和边坡平台4。

之在再次普夯处理后的土体上修筑护水层和防护边坡，避免雨水冲刷对千枚岩填筑的影响，并挖设排水通道以将防护边坡上的雨水导流排出，避免雨水对千枚岩填筑层6的影响。

最后，在路堤顶面铺设粗粒料以减少路基形变量、提高路堤强度和刚度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。