高速公路高填方路基填筑施工工法.docx
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高速公路高填方路基填筑施工工法
江西省高速公路建设管理标准化工艺
高填方路基填筑施工工法
江西省交通运输厅德昌高速公路项目建设办公室
1、前言……………………………………………………3
2、工法特点………………………………………………3
3、适用范围………………………………………………4
4、工艺原理………………………………………………5
5、施工工艺流程及操作要点……………………………5
6、材料……………………………………………………12
7、机具设备………………………………………………12
8、劳动组织及安全………………………………………13
9、质量控制………………………………………………14
10、效益分析…………………………………………..16
11、应用实例…………………………………………..16
高填方路基施工工法
一、前言：
祁浮高速公路位于赣皖两省交界，主要为低山垅岗地貌，地形起伏较大，属于典型的山岭重丘高速公路，多路段均为高填方、深挖方设计，高填方路基在自重、车辆荷载作用下容易形成路基沉陷，影响行车安全。
这种路基质量控制的难点和重点在于路基沉降难于控制，施工难度大，受水害影响大，对路基质量的控制提出了更高的要求。
因此在高填方路基施工中，必须加强过程控制，做好沉降监测，从而保证其施工质量。
本文以江西省祁浮高速公路F2合同段为例，编制高填方路基填筑施工工法
二、工法特点：
鉴于高填方路基的重要性及施工难点控制，对其施工工艺提出了非常高的要求，本合同段路基最大填高31m，下面根据本项目施工情况，总结出高填方路基填筑有如下几个特点：
1、路基填料的选择
填料的选择是保证填筑质量的根本，路基填料应选用级配良好的粗粒土如砂、砾土作为填料。
用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层都应采用同类填料，不得混填，泥炭、淤泥、冻土，强膨胀土及易溶盐含量超过允许限量的土，不得直接用于填筑路基。
2、压实与压实度
高填方路基施工中应分层填筑，均匀压实，每一层位的压实度应符合《公路工程质量检验评定标准》的压实度要求，如果设计有特殊要求，须同时满足设计要求的压实度。
3、路床要求
（1）路床土应均匀、密实、强度高。
路床压实度达不到规范规定的要求时，必须采取晾晒、掺石灰、换填料等技术措施处理，使之达到规定的强度要求，路床顶面横坡与路拱横坡保持一致。
（2）高填方路基基底范围内地表土层有树根、草皮和腐殖土时应予清除。
由于地表水和地下水影响路基稳定时，应采取拦截、引排等措施，或在路堤底填筑不易风化的片石、碎石或砂砾等透水性材料。
路堤基底为耕作土或松散土时，必须做好填前碾压工作，压实度满足设计要求。
4、高填方路基的边坡
高填方路基的边坡应根据填料种类、边坡高度和基底工程地质条件等确定。
高填方路堤根据基底地质情况、路堤填土高度及填料的性质进行综合处理，陡坡高填路基应在斜坡上沿斜面逐级开挖水平长度为2米的台阶。
台阶坡度向内为3%，各级平台处铺土工格栅加固，土工格栅的一端钉在开挖的台阶上。
三、适用范围：
一般路堤是套用典型横断面进行设计，无需加以论证和验算，当路基中心填高超过20m时，尽可能采取桥梁方案，特殊情况下对存在的高填处逐处进行详细的地质、水文勘察，采取稳妥的安全防护措施，并对其进行稳定验算，或路桥方案比较，填方断面单独设计。
本项目高填方路段设计主要综合了基底地质情况、路堤填土高度及填料的性质进行综合处理，通过稳定性验算，并根据填挖平衡和与自然环境相融合的原则，采取了高填方设计，K112+980～K113+075、K113+710～K113+950两段，高度介于17～31m之间，基底全部为粉质粘土，没有软土，基底清表后能满足要求，故只需铺设土工格栅，然后进行路基土石方逐级填筑。
本工法主要结合项目实际对中心填高在20m以上的高填方路段路基填筑过程控制进行总结，保证新建公路的填筑质量。
四、工艺原理：
对于高填方路基填筑，要对基底进行有效处理、充分压实，保证基底压实度满足要求；路基的加固主要采用铺设土工格栅作为技术措施—如基底坚硬可直接在基底以上2米处铺设一层土工格栅，再分别于填方各级平台处铺设一层土工格栅进行加固；如基底为土质软基，且压实度达不到90%，应换填石渣或掺灰处理。
高填方路堤应分层铺筑均匀压实，并严格控制压实层厚（厚度≦30cm），压实度采用重型击实标准。
因高填方在其路面铺筑前仍具有一定的自然沉降量，故在填筑路床土方时应适当超填（0.5%～1%），以消除高填土的工后沉降，确保填土标高满足设计要求。
通过采取一系列的措施从而避免出现路基整体或局部沉陷、纵向开裂、路基滑动或边坡滑坍。
五、工艺流程及操作要点：
1、工艺流程
见：
土方路基填筑施工工序图
清表
2、操作要点
（1）路堤填筑宜采用水平分层填筑法施工，即按照横断面全宽、纵向水平分层逐次向上填筑。
如原地面不平，应由最低处分层填起，每填一层，经过压实符合规定要求后再填上一层。
填料采用挖掘机配合自卸汽车运输，推土机、平地机进行摊铺，分层填筑，振动压路机碾压。
按“三阶段、四区段、八流程”作业法组织各项作业均衡进行，“三阶段”包括准备阶段、施工阶段、整修阶段；“四区段”包括填筑区段、平整区段、碾压区段和检测区段；“八流程”包括施工准备、基底处理、分层填筑、摊铺平整、洒水晾晒、碾压夯实、检验签证和路基整修。
合理安排施工工序、工序进度和关键工序的作业循环，做到挖、装、运、卸、压实等工序紧密衔接连续作业，尽量避免施工干扰，做到路基施工的正规化、标准化。
填方路基按路基平行线分层控制填土标高，分层进行平行摊铺，压实方法、虚铺厚度按照试验段确定的参数进行控制。
方格法填筑分层填筑标识
平整、碾压压实度检测
（2）高填方路堤除按正常路堤施工工序施工外，还需采用冲击碾压处理，分别在94区顶面、路床顶面以下0.4H处各冲击碾压一次，其余路段只在94区顶面冲击碾压一次，遍数≥20。
（3）路基正式填筑前先填筑试验段，以取得压实设备的类型、最佳组合方式、碾压遍数及碾压速度、工序、每层材料的松铺厚度、材料的含水量等有关数据来指导施工。
（4）高填方施工前准备工作。
施工前仔细对填方区进行现场勘查，掌握填方区地质情况，对于特殊地基，根据设计和施工规范的要求，按特殊地基处理方法进行基底处理；对于一般原地面，先将原地面树木杂草及腐殖土清除，并疏干积水、晾晒、平整，原地面纵坡大于12%横坡陡于1:
5的地段挖成坡度向内并大于4%、宽度不大于2m的台阶，然后用压路机碾压或强夯机夯实至规范要求的压实度。
（5）关键工序施工措施
①措施一：
基底处理
高填方路基填筑前，必须对基底地质情况检测清楚，如与设计存在不符，要及时同设计单位沟通，进行现场核实进行补充设计，保证基底承载力满足设计要求。
特殊地段或承载力不足的路段要进行补强或改良填筑材料处理，覆盖层较浅的岩石地基，宜清除覆盖层。
换填层要求分层填筑并严格压实，分层厚度不宜大于30cm，其中换填土层要求为砂性土或全-强风化岩块，压实度不小于93%，换填及填筑石料要求按沉降差法进行控制。
高填方路基基底换填处理要求严格保证干水条件作业，如换填基坑积水严重，应开挖临时排水沟排水或采用抽水机抽水等多种措施进行处理。
高填方基底换填及堤身填筑过程中，要求严格做好临时排水措施。
如遇地面或山坡坡面有山水渗流的情况，应及时通知各方调整填筑方案。
作用：
通过采取有效的基底处理方式，使填料强度及基底满足承载力要求，保证高填方在自身荷载及行车作用下不出现沉降及滑坍等不良病害。
②措施二：
土工格栅
根据设计要求，高填方段铺设单向土工格栅、用U型钢筋钉住，并保证搭接宽度。
本合同段两段高填方填土高度均为大于20米高填路基，采用单向土工格栅TGDG180，每延米拉伸强度≥180KN/m,幅宽≥250cm，土工格栅铺设时要求严格张拉紧，并采用绑扎连接，搭接长度不小于15cm，不得有任何松弛，并及时固定U型钉。
作用：
土工格栅具有良好的嵌锁、咬合作用，能有效地约束土体侧向位移，极大程度地提高地基的承载力，减少基础沉降量和克服土体不均匀沉降，增强基础的整体性能。
同时具有质量轻、抗拉强度高、耐腐蚀、变形和蠕变小、寿命长、造价省、荷载分布均匀、施工方便简单等优点，
③措施三：
冲击碾压
冲击碾压的质量对高填方路基至关重要，本合同段使用25KJ三边形双轮冲击压路机对高填方路段分别在94区顶面、路床顶面以下0.4H处各冲击碾压一次，其余路段只在94区顶面冲击碾压一次，遍数≥20，以达到补强的作用。
冲击碾压在传统振动碾压压实机械基础上，改变压路机轮型，由原来的圆形改变为三边形（多边形），三边的线形为渐开线，利用三边形（多边形）钢轮对路基的连续滚动并在滚动中利用冲击轮自身质量及三边形（多边形）轮大小半径差所产生的势能冲击压实土基．同传统的高频低振幅振动压路机相比，冲击压实具有低频高振幅的特点，因此其加固深度明显大于传统振动压路机，且不易破坏土体结构以及可以实现连续冲击，施工较快、成本较低等优点。
作用：
冲击碾压作为路基补强的重要手段，从机械设备的选择，冲击碾压的遍数，到冲击压路机的合理行走速率，冲击碾压后的处理，后续的质量检查等环节，对路基填筑质量都至关重要，可以明显提高路基的密实度，减小工后沉降。
④措施四：
挖台阶处理
在高填方与挖方路段的纵向交界处，均应按设计进行强化处理。
填挖交界处土质地段超挖长度应不小于10米，石质地段超挖长度应不小于4米，超挖后的填挖界线应与路基纵向垂直为保证零填及路堑路段的路床0～80cm范围内达到96%的压实度，应考虑反挖回填，在填挖交界处挖台阶并设置土工格栅处理。
为搞好填挖相交界面的路基填筑，我们按照不低于“高度1米、宽度2米”的要求进行台阶的开挖，台阶坡面向内倾斜坡比控制在2～4%，以利于接缝处压实，在施工前一次性开挖到位，并作为填方路基填筑施工的必要条件，避免出现“做台阶”的现象；为保证碾压质量，明确按照压实遍数要求，每工作面至少二台压路机施工，台阶内侧振动压路机碾压不到部分，需采用小型振动夯机夯实。
每碾压一层，平地机要进行表层的平整，经验收合格进行下一层土的施工。
作用：
挖台阶填筑法是填挖交界结合强度的重要保证，通过挖台阶以利于交界处的有效结合，并同时结合铺设土工格栅措施，尽量避免不均匀沉降的发生。
⑤沉降监测
路基沉降主要是由于地基沉降引起的，地基沉降与地质条件和填土高度有关，地质条件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之，路基沉降越大。
施工中严格按要求的观测方法和频率对沉降和位移进行跟踪观测，观测资料必须及时进行整理和汇总分析，及时指导施工和提供给相关单位作为评估依据，并作为质量资料归档。
如监测数据超过规范允许值应立即停工并及时通知业主、设计及监理单位等各方进行分析处理。
当路堤中心沉降速率大于1.0cm/d或坡脚水平位移速率大于0.5cm/d时，立即停止填筑，增加观测频率，待观测值恢复到限界值以下时恢复填筑。
作用：
高填方路堤施工过程中和预压期内必须实时地进行沉降和位移观测，以监测路堤变形情况，控制填筑速率，指导施工；并根据实测资料推算评估工后沉降，指导后续工程施工，保证路基填筑完成通过工后沉降后满足设计标高要求。
（6）、路堤边坡修整
①按设计图纸要求检查路基的中线位置、宽度、纵坡、横坡、边坡及相应的标高。
②在修整需要加固的坡面时，预留出加固位置，对填土不足或边坡受雨水冲刷形成小冲沟的地段，采取边坡挖台阶，分层填补，仔细夯实的方法处理。
③路基两侧超填的宽度予以切除，边坡缺土时，要挖成台阶，分层填补夯实。
④挂线进行边沟修整，路基整修完毕后，堆于路基范围的废弃土料弃置指定的弃土场。
六、材料：
表6-1主要工程材料
序号
材料名称
规格
1
单向土工格栅
TGDG180幅宽250cm
每延米拉伸强度≥180KN/m
七、机具设备：
表7-1机械设备明细表
名称
型号
单位
数量
挖掘机
小松210-7
台
4
自卸车
15t
辆
12
压路机
柳工20t
台
3
推土机
SD16
台
2
装载机
50
台
1
冲击碾压压路机
25KJ
台
1
八、劳动组织及安全：
1、劳动组织
表8-1劳动力组织表
序号
工程
人数
责任范围
1
施工负责人
1人
施工现场总负责
2
技术负责人
1人
施工技术、质量等现场总负责
3
质检员
2人
负责现场质量控制检查、施工记录、数据整理等
4
测量员
2人
负责现场施工放样、标高测量
5
试验员
2人
负责试验及检测工作
6
安全员
1人
负责现场安全管理
7
机料员
1人
负责现场机料管理
2、安全措施
（1）施工作业前，对现场土方挖运班组、现场管理人员进行安全技术交底，对施工过程中的安全控制、措施进行交底，交底后方可进行该段作业。
（2）对各类机械作业人员实行持证上岗制度，杜绝违章操作现象。
（3）安全员每天现场监督检查，施工管理人员坚守现场，加强现场指挥，防止机械设备相互碰撞、倾覆和伤人事故的发生。
（4）高填路段在填筑时，两边宽度超宽至少50cm以上，以保证碾压到边；碾压时，对边口的填土。
在施工现场设置安全警示标志，夜间施工设置足够的照明设施，并在危险区设立红灯示警。
（5）加强安全生产的教育和宣传工作，提高施工人员的安全生产意识。
（6）做好场地排水，场地内禁止乱堆、乱放现象，每日作业完毕，对现场进行规整，各机具、材料等堆放整齐。
生活垃圾不能乱丢乱弃。
九、质量控制：
1、质量控制要求
（1）本工法所执行《公路路基施工技术规范》（JTGF10—2006）。
（2）本工法所执行《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1—2004）。
2、质量控制指标
（1）土方路堤
①施工过程中，每一压实层均必须检验压实度，检测频率为每1000m2至少检验4点，不足1000m2时按比例递减，但至少检验2点；压实度采用灌砂法测定，取土样的底面必须达到本层的底面位置；压实度应符合《公路路基施工技术规范》（JTGF10－2006）中表4.2.2-1的规定。
②施工中路基弯沉、平整度、宽度、纵横坡度、厚度、边坡坡度等必须符合《公路路基施工技术规范》（JTGF10－2006）中表4.2.2-2的规定及设计要求。
（2）石方路堤
①上下路堤的压实质量标准符合《公路路基施工技术规范》（JTGF10－2006）中表4.2.3-1的要求。
②填石路堤施工过程中的每一压实层，可用试验路段确定的工艺流程和工艺参数，控制压实过程，用试验路段确定的沉降差指标检测压实质量，并经监理人检验批准，且最后两遍之间的沉降差应为0mm。
③填石路堤填筑至设计标高并整修完成后，其施工质量应符合《公路路基施工技术规范》（JTGF10－2006）中表4.2.3-2的规定。
④填石路堤成型后的外观质量标准：
路堤表面无明显孔洞。
大粒径石料不松动，铁锹挖动困难。
边坡码砌紧贴、密实，无明显孔洞、松动，砌块间承接面向内倾斜，坡面平顺。
（3）土石混填路堤
①中硬、硬质石料土石路堤质量应符合以下规定
施工过程中的每一压实层，可用试验路段确定的工艺流程和工艺参数，控制压实过程；用试验路段确定的沉降差指标，检测压实质量。
路基成型后质量应符合规范（JTGF10－2006）表4.2.3-2的规定。
②软质石料填筑的土石路堤，应符合规范（JTGF10－2006）4.2.2条的规定。
③土石路堤的外观质量标准：
路基表面无明显孔洞；大粒径填石无松动，铁锹挖动困难；中硬、硬质石料土石路基边坡码砌紧贴、密实，无明显孔洞、松动，砌块间承接面应向内倾斜，坡面平顺。
十、效益分析：
就本项目而言，通过合理进行施工组织设计，先行安排高填方路基填筑，使路基施工工期得到保证，不影响整体形象进度；同时严格按照规范组织施工，保证了路基填筑质量，也给工后沉降赢得了足够的时间，有效地避免了一些病害的出现；由于对高填方路基精心组织、科学施工，工序衔接有序合理，使施工机械得到了最大限度的发挥，成本控制有效，取得了很好的经济效益。
同时，该工法得到了业主、监理等方方面面的认可，并在本合同段填筑现场进行了现场观摩，带来了较好的社会效益。
十一、工程应用实例：
高填方路基填筑施工工法在祁浮高速公路F2合同段得到了有效的应用，主要应用于K112+980～K113+075、K113+710～K113+950两段填筑，最大填高分别为26m、31m，填土方合计约27万方，土工格栅33228m2，冲击碾压8900m2。
对于高填方路基的施工我们采取了“优先施工、足够沉降、动态监控”的十二字方针。
这两段路基于2010年9月5日开始施工，到2011年3月20日施工结束，止2012年9月底通车，已经经过了18个月的自然沉降期，未出现不均匀沉降、路基滑坍、纵向开裂、边坡坍塌等不良病害，施工质量得到了有效保证。
尽管目前已经通车运营，但是建议对于高填方路段填筑的位移和沉降监测仍需继续进行，并及时进行数据的整理分析，为后期公路的维护运营提供依据，如出现非正常变形，以便及时采取针对性的措施，从而保证行车安全、延长公路的使用寿命。
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