第五节 特殊地区路基的施工

特殊路基是指修建在不良地质现象,特殊地形地质情况,某些特殊气候因素等不利条件下的道路路基。特殊路基有可能因自然平衡条件被打破,或者边坡过陡,或者地质承载力过低,而出现各种各样的问题,因此,除要按一般路基标准、要求进行设计外,还要针对特殊问题进行研究,做出正确处理。

特殊地区的路基都分别具有各自的特殊性,其施工中需要不同的方法。根据我国路基的实际情况,特殊地区路基施工,主要包括水稻田地区路基施工、河海湖塘地区路基施工、风沙地区路基施工、黄土地区路基施工、多雨潮湿地区路基施工、季节性冻融翻浆地区路基施工、多年冻土地区路基施工、岩溶地区路基施工、崩坍岩堆地区路基施工、膨胀土地区路基施工和软土(沼泽)地区路基施工。

软土(沼泽)地区路基施工是公路工程中最常遇到的问题,将在第七节中单独介绍。

一、水稻田地区路基施工

(1)水稻田排水疏干 施工前应沿公路用地两侧进行筑埂,在埂内开挖纵向和横向排水沟,沟底应保持不小于0.5%的坡度并接通出水口,沟的深度应保证能及时排除地面水以疏干表层土。

(2)进行原地面处理 地表疏干后,地基土含水量接近最佳含水量时,应清除表层上的不良土层,经碾压密实后在上面填筑路堤。当地面不能疏干,含水量过大无法压实时,应将过湿的土层挖去,换填砂砾或适宜的土料,然后再进行压实。

当以上处理效果不佳时,也可在湿土中掺石灰或粉煤灰吸收多余水分以便碾压密实。原地面如果为淤泥时,二级以下公路可抛填砂砾、碎石、片石等材料,以便将淤泥挤压出去,经碾压稳定后再填筑路堤。

(3)水稻田地区的路堤边坡,应当采用护墙或浆砌护坡进行保护。当土质和气候均比较适宜时,填方边坡也可采用种植草皮、灌木等植物防护。

(4)跨越水稻田的路基应不影响农田的正常排灌,当设计农用排灌涵洞位置不当、数量不足时,应及时按程序向有关部门提出变更设计,经有关部门批准后执行。

(5)在水稻田地区修建高速公路和一级公路时,除按规定进行筑埂排水疏干外,还应对原地面进行清理,如果为软土地基则应按软土地基的规定处理。

(6)在水稻田地区修建高速公路和一级公路时,挖方地段应在边坡顶5m外筑埂并挖截水沟,以防止地面水流入路堑冲刷边坡。对于土质、风化岩石的挖方边坡,应采用浆砌护墙或护坡以保持稳定。

挖方路堑地段应加大边沟尺寸,并采用浆砌护坡加以保护;填方坡脚护坡道外,也应设置浆砌护坡的边沟。挖方和填方地段的边沟应互相衔接并通向出水口。

二、河海湖塘地区路基施工

1.河、海、湖、塘地区路堤施工

应符合以下规定。

(1)河、海、湖、塘地区路基施工,应事先查明洪水情况和路基基底有无泥沼软土地层;浸水路堤边坡的防护高度,应考虑设计水位和壅水高;对于水面宽阔的河滩、海滩,还应考虑浪袭和余高;对于软土地基,应采取基底稳定措施。

(2)常水位以下的路堤,应采用水稳性良好、塑性指数不大于6且压缩性小、不易风化的透水性土料填筑,如采用天然级配的砂砾、卵石、矿渣、碎石、块石、片石等,边坡不得陡于1∶2,必要时可在一侧或两侧设置护道和边坡防护。

(3)路堤跨越洪水淹没的地段,其两侧不得设置取土坑。特殊情况下的三、四级公路,如果确实需要设置取土坑,应留有宽度不小于4m的护坡道,并在路堤下游20m以远设置。

(4)路基的防护应根据实际情况采用不同形式,如植物防护、混凝土板护坡、砌石护坡、抛石防护、石笼防护、挡土墙防护等措施。

(5)在施工两侧水位差较大的河滩路堤时,为防止下游出现管涌现象,除放缓下游一侧的边坡外,还宜设置滤水趾和反滤层。如果预计渗流会通过基底时应在基底设置隔渗墙或隔渗层。

(6)在进行路堤工程施工期间,应特别注意选择适宜的施工季节和重视防洪工作,防洪工程应在洪水期前完成。

2.水库路堤的施工

应符合以下规定。

(1)利用水库路堤作为公路的路基时,应查明库堤稳定程度是否符合路基使用要求,并考虑日后水库和道路的发展规划。如果原库堤宽度不满足要求,应在外侧进行加宽;如果属于新建水库,不仅在水库修建时一起考察路堤,而且应争取在蓄水前将路堤竣工。

(2)路堤基底如果在施工时已被库水浸泡,或者因水库蓄水引起地下水位升高而造成基底松软者,在路堤填筑前对基底应按软土地基进行处理。

(3)路堤浸水部分进行加宽时,应采用水稳定性良好的土料填筑。如确实有困难,必须用一般黏性土填筑时,应进行稳定性验算,确定水下边坡的坡度。当路堤高度小于20m时边坡可采用(1∶2)~(1∶3)。

(4)水库路基及其防护工程,除按有关规定进行设计和施工外,对深水浸泡或急浪冲击的高路堤,宜在防护设施顶面设置宽度不少于2m的护道。

(5)当水库路堤上游地段有冲刷作用时,对基础防护要考虑冲刷深度,以防止路堤趾脚被冲刷而掏空。

(6)水库库岸有可能发生崩塌、滑坡、松软等现象,危及路基安全者,必须进行防护加固处理。

3.山区沿河路基的施工

应符合以下规定。

(1)山区沿河路基的施工,除应注意洪水影响外,当穿越地质不良的陡峻沟谷时,还应特别勘查有无泥石流的影响,并应采取排水、导流、拦截等措施。

(2)山区沿河高填路段的半填半挖及旧路加宽段,施工时必须确保路基的稳定,峡谷地段宜采用石质填料或挡土墙;沿河半填及加宽段,接触面应挖成向内反坡2%~4%的台阶,台阶每级的宽度,当采用小型压实设备时不得小于1.0m。

(3)对路基开挖所产生的废方应妥善处理,有条件的工程可利用弃方进行筑坝,以保护沿河村舍农田的安全,或适当放缓填方边坡,但不宜弃于沿河的一侧。

(4)山区沿河路基,经常受到河水的浸泡和冲击,应针对水流冲刷情况,进行加固和防护处理。

(5)当路基边坡有潜水或渗水层时,必须按照有关规定设置渗沟排水设施,将边坡内的水引出路基范围之外。

4.河、海、湖、塘地区的高速公路和一级公路路基施工

应符合以下规定。

(1)对于河、海、湖、塘地区的高速公路和一级公路路基,必须事先详细查清洪水影响、山坡地质、路基基底、水文条件等情况,并采取相应措施。

(2)在有条件的施工工地,取土最好设置集中取土场。常水位以下路堤的施工材料,应选用矿渣、碎石、砾石、卵石等水稳定性良好的材料,其粒径不宜大于30cm。

位于水位涨落的工程部分,也宜选用水稳定性良好的材料,如具有天然级配的砂砾、卵石、粗砂、中砂,或者石质坚硬不易风化的片石、碎石等。

(3)必须根据水流对路基破坏作用的性质、程度,对路基进行防护和加固,加固方式可采用植物防护、混凝土板护坡、砌石护坡、抛石防护、石笼防护、挡土墙防护等措施。

三、风沙地区路基施工

(1)风沙地区路基的施工,宜选在少风、风速较小或有雨季节分段集中施工,并在大风来临前配套全部完成。如果当地风力较强或需要在风季施工时,应采取相应的临时防护措施;对设计的永久防护工程,若材料运输有困难,需待通车后施工时,可采取临时防护加以过渡。

路堤分层填筑时,各段各层最好当日完工,对于当日不能完工的地段,坡面和路肩应加以覆盖;开挖路堑应从一开始就随挖随用平铺式栅栏或草席、芦苇等材料,将坡面、路肩保护好,周围用小木桩固定或用大石块、混凝土预制块压住。

(2)风沙地区路基的施工,应根据当地风向情况选择取土坑的位置。在单一风向地区,取土坑宜设在路堤下风一侧距路堤坡脚至少5m处;在有反向风交替作用的地区,取土坑可设在路堤的两侧,施工完成后应将其边坡修成缓坡,使其断面成为浅槽形。

应当尽量利用挖方材料,如果对挖方材料需要废弃,应弃于背风坡一侧的低洼地或距路堑坡顶不小于10m处,并将废弃的材料摊平。

(3)风沙地区路基的施工,应采取措施保护线路两侧的地表原有植被和硬壳,施工前应准备充分的防护材料。对于因施工作业使地表两侧受损的部分,应按设计要求在新露出的沙面上及时填筑砾卵石土防护层。施工的路基应集中力量完成一段,防护一段。

(4)风沙地区路基的压实非常重要,一般应按以下工序进行压实。

①对风沙地区用粉砂或细砂填筑路堤时,应按一定的厚度分层压实。根据现场自然条件、沙的特性及水源分布等情况确定压实机械和压实方法,一般宜采取机械振动压实为主,结合蓄水、快成型、快防护的施工方法。

②对于缺土、缺水的风沙地区,当采用以上压实确有困难时,可采用土工合成材料(如编织布、编织袋等)对路基进行加固。

(5)在地形开阔的风沙流地段,应将路基两侧20~50m范围内的小沙滩、弃土堆、小土丘等,凡是能引起积沙的阻碍物予以清除、摊平。

(6)植物固沙是防治的根本措施,在有条件的地方采用植物固沙方法时,要严格按照设计要求的树种或灌木种类和设计规定的种植间隔尺寸及布置形式进行栽种。

在无条件采用植物固沙的地区及采用植物固沙的初期,为防止沙害并为植物固沙创造条件,应采取一定的工程防沙措施。在固沙林带的前缘,为防止产生积沙现象,也应适当设置工程防沙设施。

工程防沙措施主要有固、阻、输、导4种类型,应根据设计并结合路基施工情况及时配套完成。

(7)采用格状沙障施工时,应做到稳固、牢实、风吹不动。有水源条件的,可在草方格内播撒适于沙漠生长的植物种子,使方格内生长出固沙植物。公路的路线如果通过牧区,还应在路基两侧设置铁丝隔离栅,防止人畜进入破坏草方格。

在设置草方格沙障时,在迎风侧应先设主带(垂直主风向),后设副带(平行主风向);在背风侧先设副带,后设主带,施工时均应先远后近、自上而下。当有新月形沙丘,应从迎风坡脚开始设置。

埋设防风栅栏(也称立式沙障)应整平两侧地面,插铺草束,压沙插实,埋设稳固,防止栅栏底部被风掏空。

(8)砂质路基的主体应按设计要求进行全面防护。在路基顶面、边坡面及坡脚外5~10m地面范围内,用黏性土、盐盖、砾(卵)石、乳化沥青等材料进行平铺覆盖或处理。

黏性土封闭防护是风沙地区路基常用的一种经济而有效的防护措施。采用黏性土防护时,应通过试验测定其塑性指数,符合设计要求的方可使用。

(9)在风沙地区筑路时,路线主要控制桩、护桩、水准基点桩、路基边桩等标志,均应设置明显的标记,并妥善保护,防止被沙埋没。

四、黄土地区路基施工

(1)在黄土地区填筑路堤时,路基基底处理应按设计要求进行施工,并应符合以下要求。

①如果基底为非湿陷性黄土且无地下水活动时,可按一般黏性土地基进行基底处理,同时做好两侧的施工排水、防水措施。

②如果基底为湿陷性黄土,应采取拦截、排除地表水的措施,防止地表水的下渗,减少地基地层陷性下沉,其他地下排水构造物与地面排水沟渠必须采取防渗措施。

③如果基土层具有强湿陷性或较高的压缩性,且容许承载力低于路堤自重压力时应考虑地基在路堤自重和活荷载作用下所产生的压缩下沉,除采取防止地表水下渗的措施外,可考虑采用重锤夯实、石灰桩挤密加固、换填土等措施。

(2)用黄土材料填筑路堤时应符合下列要求。

①新、老黄土均可作为路堤的填筑材料。

②黄土路堤施工时应做好填挖界面的结合,清除坡面杂草,挖好向内倾斜的台阶。如果结合面比较陡立,无法挖成台阶时,可采用土工钉加强结合。

③黄土路堤的边坡应当认真进行整理,其表面应整平拍实,并应及时予以防护,防止路表水对其冲刷。

④不能用黄土填筑浸水路堤,当必须使用黄土时,应采取相应的措施,并报请有关部门批准后方可实施。

(3)黄土路堤的压实要求与一般黏性土相同,应按照处理黏性土的有关规定执行,并应符合下列要求。

①黄土若含水量过小应均匀加水后再进行碾压,黄土若含水量过大,则可翻松晾晒至需要含水量后再进行碾压,也可掺入适量石灰处理,以降低含水量,掺加石灰后应将灰和土拌匀,其最大干密度应通过击实试验确定。

②路堤的填筑方法、碾压施工等各方面,均应按相关规定办理。

③黄土地区路床的土基强度应符合设计要求,当不能满足要求时,应对原土进行处置。

(4)在高路堤路基施工期间,应在两侧或一侧(超高段)设临时阻水、拦水设施,以防止雨水冲毁边坡。路堤填筑至设计高程后,应根据设计及时修筑外侧边缘的拦水、截水沟构造物和急流槽,将水引至路堤坡脚以外。对于高度大于20m的路堤,应按设计预留竣工后路堤自重压密固结产生的压缩下沉量。

(5)黄土路堑的边坡应严格按设计坡度进行开挖,如设计的边坡为陡坡时(如1∶0.1),施工中不得放缓,以免引起边坡冲刷。

在黄土路堑的施工过程中,当挖至接近设计标高时,应对上路床部分的土基整体强度和压实度进行检测。

如果路堑路床土质不符合设计规定,则应将不合格部分挖除,换填其他土料分层摊铺、压实至规定的压实度。挖除厚度根据道路等级对路床的要求而定,高速公路及一级公路宜挖除50cm,其他等级公路可挖除30cm。

如果路堑路床的密实度不足,土质符合设计要求,则应根据其含水量情况,经洒水或翻松晾晒至要求含水量后,再进行整平碾压至规定的压实度。

(6)黄土地区应特别注意路基排水,对地表水应采取拦截、分散、防冲、防渗、远接远送的原则,根据设计及时做好综合排水设施,将水迅速引离路基,以避免损害路基。在填挖交界处引出边沟水时应做好出水口的加固。

①湿陷性黄土路基的地下排水管与地面排水设施,应当根据设计要求进行加固和采取防渗措施,不可随意布置和处理。

②黄土路基水沟的加固类型,一般宜采用浆砌片石或混凝土板。如果采用预制混凝土板拼砌时,其接缝处应严密无渗漏。

(7)黄土陷穴应进行处理。处理时,首先要查清陷穴的供给来源、水量大小、发展方向及对路基可能造成的危害,根据具体情况采取以下相应的处理方法。

1)在路堑顶部及路堤的靠山一侧做好排水工程,将地表水、地下水引入有防渗层的水沟内,截断产生陷穴的来源。

2)对通过路基路床的陷穴,要向上游追踪至发源地点。在发源地点把陷穴进口封填好,并引排周围的地表水,使其不再向陷穴进口流入。

3)对现有的陷穴、暗穴,可采用灌砂、灌浆、开挖回填等措施进行处理,开挖的方法可以采用导洞、竖井和明挖等。

①灌砂法。一般适用于小而直的陷穴,用干砂灌实整个洞穴。

②灌浆法。一般适用于洞身不大,但洞壁起伏曲折较大,并离路基中线较远的小陷穴,施工时先将陷穴出口用草袋装土堵塞,再在陷穴顶部每隔4~5m打钻孔作为灌浆孔,待灌好的浆液凝固收缩后,再在各孔中补充灌浆,一般需重复2~3次,有时为了封闭水道也可灌注水泥砂浆。

③开挖回填夯实。一般适用于各种形状的陷穴,填料可以用就地黄土分层夯实。

④导洞和竖井。一般适用于较大、较深的陷穴。由洞内向外逐步回填夯实,在进行回填前,应将穴内虚土和杂物彻底清除干净。当接近地面0.5m时,应用老黄土或新黄土加10%的石灰拌匀回填夯实。

4)处理好的黄土陷穴,其土层表面均应用3∶7的石灰土填筑夯实,或填筑老黄土等不透水材料加以改善。石灰土的厚度应按设计严格执行,如设计中未有要求时,其厚度不宜小于30cm,并将流向陷穴的附近地面水引排出去,防止形成地表积水或水流集中产生冲刷。

(8)黄土陷穴的处理范围,应根据具体情况而定,宜在路基填方或挖方边坡外上侧50m、下侧10~20m。如果陷穴路基虽在50m以外,仍应进行适当处理。对于串珠状陷穴应彻夜进行处置。

五、多雨潮湿地区路基施工

(1)多雨潮湿地区的路基施工时,应特别注意排水问题。机具停放地、库房、生活区域,都应选在地势较高不易被水淹没的地方,并有可靠的排水防洪设计,预防洪水造成危害。

(2)开工前场地准备工作应特别注意及时排除地面水。低洼地带沿用地两边应挖大断面的纵向排水沟并引向出水口。在纵向排水沟之间应开挖横向排水沟,并互相贯通疏干地表,以达到地面不积水的目的。

(3)多雨潮湿地区,原地面多为含水量过大的过湿土,应按下列方法进行处理。

①含水量过大的潮湿土深度在2m以内时,可挖土潮湿土,换填适用的干土或挖方石渣、天然砂砾等材料,并分层摊铺、分层压实达到标准。

②在挖去淤泥后将上层湿土翻松耙碎,并掺入5%~10%的生石灰粉拌匀、压实,其层厚以能达到规定的压实度为准,使之成为稳定土加固层。

③当有非风化大块岩石可以利用时,在挖去软湿土后铺筑厚50cm左右的石块层、嵌填石渣后,用重型压路机碾压成型,再在其上面填筑路堤。二级以下的公路可采用抛填片石挤淤,经整理碾压成型后再填筑路堤。

④当软湿土的厚度大于2m时,应按照第七节“软土地基处置施工”中的有关规定进行处理。

(4)利用潮湿土填筑路堤时,应按下列压实标准和方法进行。

①当天然稠度小于1.1、液限大于40、塑性指数大于18的黏质土,用作高速公路、一级公路和二级公路上路床的填料时,应采用各种措施达到表2-8中规定的压实度;上述土用作下路床及上、下路堤的填料时,当进行处治或采用重型压实确有困难时,可采用轻型压实标准。填筑后经翻拌晾晒分层压实后,压实度应符合表2-14中所列标准。

表2-14 路基压实度标准(轻型)

注:1.表中所列压实度见部颁《公路土工试验规程》轻型击实试验法为准;2.高速公路、一级公路路床土质强度,应按表2-9中的标准执行,其他公路可参考该条规定。

②碾压潮湿土填筑的路堤适宜的压路机类型、规格、填层厚度、所需碾压遍数和压实度,应通过试验确定。

③碾压完成后的路段,如果不立即铺筑路面,也不需要维持通车时,应在路床顶面铺盖一层碾压紧密的防水黏土层或沥青封闭层,以防止对其产生损坏。

④填料的天然稠度为0.9~1.0时,宜将土摊开翻拌晾晒,当含水量接近最佳含水量时即可碾压密实。

⑤填料的天然稠度为0.9~1.0时,宜在土中掺入适量的生石灰等外掺剂拌和均匀后,分层填筑压实。

(5)在多雨潮湿地区,土的含水量大,地下水位高,容易影响路基的稳定。填方边坡宜用浆砌石护坡进行防护,二级以下公路也应采用相应的防护措施。

(6)路堤的填筑每层表面宜做成2%~4%的横向坡度,以有利于路堤表面的排水。对于当天填筑的土料,必须当日完成压实。

(7)路堤坡脚护坡道外,应设置大断面的浆砌石边沟,以降低地下水位,确保路堤坡脚的稳定。

六、季节性冻融翻浆地区路基施工

(1)季节性冻融翻浆地区路基的施工,必须贯彻“以防为主、防治结合”的原则。

(2)季节性冻融翻浆地区路基,首先应搞好路基的排水,保证路基填土高度和对压实度的要求。高速公路和一级公路除必须考虑路基强度满足设计要求外,还需考虑冻胀对路基路面的不良影响。

(3)施工前应对冻融翻浆地区进行详细的现场调查,按照各路段具体水文地质情况,做好场地排水、填料选择和料场规划等准备工作。

(4)翻浆的防治可根据公路等级、冻融程度、地带类型、当地料源等采用下列措施。

①采用换填土法。采用水稳性好、冻稳性优良、强度比较高的粗粒土换填路基上部;换填选料的原则是:冻胀时路面不致产生有害变形,冻融时路床承载力不致产生较大下降,换填厚度应控制在最大冻深的70%~100%。

②采用隔离层法。隔离层深度应设在聚冰层以下和地下水以上适当位置;隔离层宜高出地下水位25cm,其有效厚度一般为20cm。为防止产生淤塞,上下面宜设防淤层,也可在上下面反铺草皮或土工织物防淤。隔离层材料可用碎石、砾石、粗砂、土工布等,上下面宜设3%~4%的拱度。究竟采用哪种防淤层,应根据道路等级而定。

不透水隔离层可选用3cm厚含沥青8%~10%的沥青土或含沥青6%~8%的沥青砂,也可以采用沥青油毡、塑料膜等材料。

③采用隔温层法。隔温层宜设置在路基上部或路面底基层处,以延缓和减小负温的影响强度;材料可选择炉渣、矿渣、碎砖等,其厚度一般为20~50cm。

④采用降低水位法。降低水位法即在低于现有地下水位的两侧沟底部位设置管沟或渗沟,从而降低地下水位。

⑤采用土工布排水法。土工布排水法是将过滤型的土工布直接铺在土基上,在土工布上面再铺填30~40cm砂砾层。

⑥采用改善路面结构法。即设置石灰底基层、二灰砂砾基层、水泥稳定基层、砂砾垫层等,它们的厚度可根据计算确定。

以上所述翻浆防治方法,可根据具体情况采用其中的一种,或者综合采用两种以上。

(5)涎流冰地区在涎流冰融解期,能渗浸路基,降低强度,导致翻浆,融雪洪流如果遇到受阻时,还易引起路基水浸毁坏,应采取排、挡、截等措施进行防治。

当采用暗管、渗沟等疏排方法时,管沟等结构应埋置在冰冻线以下,并且不低于路面以下2m。上口通过封闭式渗池与含水层衔接,下口于路基下侧边坡坡面以外排出,并做好出口处的保温和加固设施。暗管疏排水方法,主要适用于缺乏砂石材料的地区。

(6)不论路堤或路堑,在修筑路面结构前,应当用重量不小于20t的压路机或等效碾压机械对路基进行碾压式的检验(2~3遍),以便发现软弹路段及时进行处理。

(7)季节性冻融翻浆地区路基的施工时还应符合以下规定。

1)排水设施:在路基正式施工前应认真了解现场地形及水文地质情况,凡是可能危害路基强度和稳定性的地面水和地下水,均应当采取有效的临时性或永久性措施,使水能够迅速排出路基之外;路床面应当保持良好的排水状态;从路堑到路堤必须修建过渡边沟并确保无阻塞现象;各层填土均应有一定的路拱,使表面无积水现象;施工完毕后,各式沟、管、井、涵等能形成完整有效的排水系统。

2)路堤处理主要包括以下几个方面。

①原地面处理:对于水文地质不良和湿软地段,可根据具体情况在地表铺填一层砂砾材料,其厚度一般不小于30cm,或作局部挖除换填处理。

当路堤高度低于20cm时(包括挖方土质路段),应翻松30~50cm并分层整形压实,其压实度应达到93%~95%,高速公路和一级公路取高限,二级及二级以下公路取低限。

②填料的选择:季节性冻融翻浆地区路基宜选用水稳性良好的土填筑;路基上部受冰冻影响的部位,应选用水稳性和冻稳性均较好的粗粒土;冻土、非渗水性过湿土、腐殖土禁止用于填筑各层路堤;压实时的含水量应控制在最佳含水量的±2%范围内。

③取土场设置:季节性冻融翻浆地区路基施工所用的取土场,一般应集中设置,尤其是排水困难地段更宜集中进行取土。

④路堤的碾压:各层表面在进行碾压前,均应用平地机进行整平和修筑路拱,切实控制松铺厚度及填料的均匀性。压实后各层表面的平整度,应用3m直尺进行测量,其间隙高度不宜大于20mm;成型后路床顶面强度,按相应规定进行检查或用不小于20t的压路机碾压检查有无软弹现象。

⑤路堤的高度:路堤的高度应满足路基能全年处于干燥或半干燥状态;修筑较低路堤时,应根据具体情况采取相应的技术措施。

⑥为便路堤的强度和稳定性均满足设计要求,施工中对各类冻融翻浆的防治方法可综合选用。

3)路堑处理主要包括以下几个方面。

①石方段超挖回填部分应选用符合要求的石渣,其压实度不得低于95%;禁止使用劣质开山料或覆盖土回填或找平;超挖部分不规则或不超过8cm时,可用混凝土修补找平;整平层宜采用级配碎石或水泥稳定碎石、二灰稳定碎石等半刚性材料。

②土质路堑或遇小崩解软化的风化泥质页岩等类路堑,其路床压实度如果不符合规定时,应翻松压实或根据土质的情况,换填符合路床强度及满足压实度要求的土料,并予以充分压实,然后加强排水措施,以保证路堑质量符合设计要求。

③有裂隙水、层间水、潜水层、泉眼等路段,应按规定分别采取切断、拦截、降低等措施,例如加深边沟,设置渗沟、渗管、渗井等。

七、多年冻土地区路基施工

(1)在路基正式施工前,应核查沿线冻土分布、具体类型、冻土界限、冰层上限、地面水、地下水及有无其他加热融(湖、塘)、冰丘、冰锥等不良地质路基地段的情况,以便针对实际采取相应的措施。

(2)在施工中必须严格遵循保护冻土的原则,使路基施工后仍处于热学稳定状态。路基原则上均应采取路堤形式,尤其在厚冰发育地段,并尽可能避免零填或浅挖断面,以免造成严重热融沉陷等病害,弱融沉或不融沉的多年冻土地区,路基施工可按照融化原则进行。

(3)路基排水与加固除应满足水力和土力条件外,还应考虑由于施工因素(如排水系统修筑)等引起的热力变化,不导致多年冻层上限的下降。

(4)多年冻土填方路基的施工应符合以下要求。

①排水系统。当路基位于永久冻土的富冰土、饱冰冻土或含土冰层地段时,必须保持路基及周围的冻土处于冻结状态,排水系统与路基坡脚应保持足够距离;高含冰量冻土集中路段,严禁坡脚处滞水、路侧积水,边坡应及时铺填草皮。

在少冰与多冰冻土地段也应避免施工时破坏土基热流平衡。排水沟与坡脚的距离不应小于2m;沼泽湿地地段不应小于8m;饱冰冻土及含土冻层地段,应避免修建排水沟和截水沟,而宜修建挡水堰,距坡脚不应小于6m,若修建排水沟则不应小于10m。

②基底处理。如果基底为含冰过多的细粒土,且地下冰层厚度不大时,可挖除并用渗水良好的土回填压实,然后再填筑路堤。

当基底为排水困难的低洼沼泽地段时,其底部应设置毛细水隔离层,其厚度宜在路堤沉落后至少高出水面0.5m,并在其上面铺设反滤层;泥沼地段路堤基底生长塔头草时,可利用其做隔温层。上述地段路段应预加沉落度,并在修筑路面结构之前,路基沉降基本趋于稳定。

③路基高度。多年冻土填方路基的高度,应达到防止翻浆与不超过路基冻胀值要求的最小填土高度;按保持冻结原则施工的路段,应同时满足冻土上限不下降的要求。

④路基取土。多年冻土填方路基的施工,宜设置集中取土场;对于富冰冻土、饱冰冻土及含土冰层路段,确实需要就近解决部分土源时,应在路基坡脚10m外取土;斜坡地表路堤,取土坑应设置在上坡一侧。取土坑深度均不得超过当地多年冻土上限以上土层厚度的80%,坑底应有一定的坡度,积水应有出口,水能及时排出,对于取土坑的外露面应用草皮铺填。

⑤填料选择。多年冻土填方路基的填料,应选用保温隔水性能较好的细粒土。采用黏性土或透水性不良土填筑路堤时,要严格控制土的湿度,碾压时含水量不能超过最佳含水量的±2%。不得用冻土块或草皮层及沼泽地含草根的湿土填筑路基。通过热融源(湖、塘)的路堤,水下部分必须用渗水良好的土填筑,并高出最高水位0.5m。

⑥压实检查。多年冻土填方路基的压实度检查,应采用重型击实标准。成型后路床强度应符合设计要求,用不小于20t的压路机或等效碾压机械进行2~3遍碾压检查,不得出现轮迹和软弹现象。

⑦侧向保护。靠近基底部位有饱冰冻土层且有可能融化时,宜设置保温护道和护脚。保温材料一般应就地取材。当采用草皮时,草根应向上一层一层叠铺,最外一层应带泥,以便拍实形成保护层;对于沿线两侧20m内的植被和原生地貌更应当严加保护。

(5)多年冻土填方路基的挖方施工,应符合以下要求。

①排水要求。地下水发育地段,路基边沟均应有防渗措施。路堑坡顶避免设置截水沟或排水沟,宜修建挡水堰并与坡顶的距离不小于6m。如果必须设置截水沟或排水沟,距挡水堰外的距离不应小于4m。

②土质边坡加固铺砌的厚度,应当满足保温层要求。如果用草皮铺砌,应采用水平叠砌方式,并且错缝嵌紧,缝隙用黏土或草皮填塞严密,连成一个整体。

③饱冰冻土、含土冰层地段的路堑,为防止开挖后基底冰胀翻浆,可根据需要换填足够厚度的渗水性良好的土。

(6)当路基处于其他不良地质地段时应按下列规定进行施工。

冰锥、冰丘地段采用冻结、拦截、截水墙、保温渗沟排水等方法处理;热融湖(塘)地段的路堤水下部位应用渗水性良好的土;松软基底两侧宜设置反压护道;沼泽冻土地段路堤下部应设置隔离层和隔温层,并保护好两侧地表植被;水鼓丘比较严重的路段,可在上游主流处设地下渗沟或将水引到一定距离的地面积冰场。

八、岩溶地区路基施工

在我国西部地区,岩溶地形的分布十分广泛。加上地质构造和岩溶构造等条件,其成因、规模、力学特征以及进化规律都相差较大,使公路修筑变得更加复杂,公路建设面临岩溶地质灾害的挑战。如果对岩溶等不良地质处理不慎,就会带来各方面的问题,如某地曾经发生的岩溶地面塌陷事故,对工程进度、质量和费用都带来了不利的影响。在岩溶地区,变形和水害是岩溶对路基破坏的主要形式,路堤不均匀沉降和路基失稳是岩溶路基病害的具体表现。岩溶地区路基的施工应注意以下事项。

(1)对于影响路基稳定的溶洞,不论采用何种方法进行处理,在施工中均不得堵塞溶洞的水路。

(2)路基基底的岩溶泉或冒水,不论采用何种方法排出,应保证路床范围的土石方不受浸润;当修建高级或次高级路面时,应保证不因温差作用而使水汽上升,聚集在路面基层下。

(3)对路基上方的岩溶泉或冒水,可采用排水沟将水引离路基,不宜采用堵塞的方法;对路基基底的岩溶泉或冒水,宜设涵洞(管)将水排除;流量较大的暗洞及明水洞,可用桥涵跨越通过。

(4)对于路堑边坡上危及路基稳定的干溶洞,可用干砌片石或浆砌片石堵塞。

(5)路基基底的溶洞,应采用桥涵通过;当为干溶洞且较小时,可采用砂砾石、碎石、干砌片石、浆砌片石等回填密实。

(6)当路基基底干溶洞的顶板太薄或顶板较破碎时,可采用加固或将顶板炸除之后,以桥涵跨越。

(7)当路基基底干溶洞的顶板比较完整、有较大厚度时,可按路基设路基基底计规范给出的溶洞顶板安全厚度公式,予以验算,并根据验算的结果,确定处治方案。

(8)当路基溶洞位于边沟附近且较深时,可采用钢筋混凝土板进行封闭,并应防止边沟水渗漏到溶洞内。

(9)为防止溶洞的沉陷或坍塌,以及处理岩溶水而引起的病害,可根据溶洞的具体情况,分别采用洞内加固(如桩基加固、衬砌加固)、盖板加固、封闭加固(如锚喷加固)等方法。

(10)对于影响路基稳定的人工坑洞(如煤洞、古墓、枯井、防空洞等),应将其详细查明后,参照岩溶处治方法进行处理。

九、崩坍岩堆地区路基施工

(1)公路路基通过岩石容易崩坍地区,不论采用何种方法进行处治,都必须排除崩坍地段对路基造成损坏的潜在威胁或隐患。

(2)在崩坍地区进行公路路基的施工,必须采用有效预防岩石坍落的安全措施,以保障施工中的安全。

(3)公路通过岩堆地区时,不论采用何种方法进行处治,应尽量避免扰动岩堆体,以保持岩堆的稳定,施工时一般不破坏原有的边坡率,同时应处理好岩堆地段的渗入水及地下水。

(4)对于挖方边坡及原自然坡面岩石裂缝较多,岩石比较破碎,或由于雨水浸蚀容易引起风化,或由于冰冻作用而引起岩石剥落、破碎而容易发生崩坍的地段,施工中宜采用喷射水泥砂浆稳定,砂浆厚度宜为5~10cm;在气候条件比较恶劣或寒冷地区,厚度应为10cm以上;对于长而高或较陡的边坡,宜嵌入直径2~6mm间距100~200mm的铁丝网(挂网)固定在边坡上,在1m2内固定1~2处,然后再喷射水泥砂浆稳定,也可用浆砌片(块)石封面,厚度为30cm以上,并宜在2m2内设置一处泄水孔,以排出坡面中的水。

(5)对岩石裂缝较大,节理比较发育,容易产生崩坍危险的边坡,宜用混凝土块、片(块)石浆砌铺筑处理,厚度宜为30~40cm。

(6)在岩堆上部的挖方地段,如有塌落危险的危岩,用一般防护工程不能防止塌落时,应采用清除的方法进行处理,或采用修筑防止落石工程(如锚固工程、落石防护栅等)等进行防护。在落石清除施工中,应做好安全防护措施,保障施工安全。

(7)在比较稳定的或厚度不大的岩堆修筑路基,应设置护面墙或挡土墙。当设置挡土墙时,其高度应达到与原岩堆的边坡率保持一致;当设置下挡土墙时,应保持表面活动层的稳定,同时应设置泄水孔,以便排出渗入水或地下水。

(8)在比较大而稳定性较好的岩堆上修筑路基时,应采取措施治理岩堆,保持岩堆的稳定。在开挖范围内,可采用注水泥砂浆使岩堆稳定后再开挖,但应避免采用大、中型爆破的方法,以防止岩堆体受扰动而滑移,同时宜修建护面墙或挡土墙以稳定岩堆,其设置高度应达到与原岩堆的边坡率保持一致,并应设置泄水孔,以便排出渗入水或地下水。

(9)对较大而稳定性较差的岩堆,应尽量避免路基通过。如果必须通过时,应采用综合治理的办法处治岩堆,先修筑下挡土墙稳定岩堆脚,然后在岩堆体上分段注入水泥砂浆,待岩堆体较稳定后逐步开挖。边坡较长时,分阶段形成边坡,或修筑护面墙稳定边坡,同时应做好岩堆体的排水工程。

十、膨胀土地区路基施工

(1)膨胀土地区的路基施工,应避开多雨季节作业,并要加强施工现场排水,保证地基和已填筑的路基不破水浸泡。

(2)膨胀土地区的路基施工,开挖后各道工序要紧密衔接,连续施工,分段完成。路基填筑后不应间隔太久或越冬后再做路面。

(3)在路堑施工前,先开挖截水沟并铺设浆砌圬工,其出口应延伸至桥涵进出口,以便排水畅通。

(4)路堤、路堑边坡按设计要求修整后,应立即进行浆砌护墙护坡施工,防止雨水直接侵蚀。

(5)强膨胀土的稳定性很差,不应作为路堤的填料;中等膨胀土宜经过加工、改良处理后作为填料;弱膨胀土可根据当地气候、水文情况及道路等级加以应用。对于直接使用中等和弱膨胀土填筑路堤时,应及时对边坡及顶部进行防护,主要应注意以下几个方面。

①高速公路、一级公路和二级公路等采用中等膨胀土用作路床填料时,应做掺灰改性处理,但改性处理后的膨胀土,其胀缩总率不超过0.70为宜。

②由于条件的限制,高速公路、一级公路等采用中等膨胀土用作路堤填料时,在路堤填筑完成后,应立即做浆砌护坡封闭边坡。当填至路床底面时应停止填筑,改用符合表2-9中规定强度的非膨胀土或改性处理的膨胀土,填至路床顶面设计标高并严格压实。如果当年不能铺筑路面,作为封层的填筑厚度,不宜小于30cm,并做成不小于2%的横坡。

③使用膨胀土作为填料时,为增加其稳定性,可采用石灰处治,石灰剂量可通过试验确定,要求掺入石灰处理后的膨胀土,其胀缩总率应接近于零。

④可用接近最佳含水量的中等膨胀土填筑路堤,但两边边坡部分要用非膨胀土作为封层。路堤顶面也要用非膨胀土形成包心式填方。挖方地段当挖到距路床顶面以上30cm时,应停止向下开挖,并挖好临时排水沟。等待作路面时,再挖至路床顶面以下30cm,并用非膨胀土进行回填,并按要求加以压实。

(6)高速公路和一级公路路堤原地面的处理,应按下列规定办理。

①对于填高不足1m的路堤,必须挖去地表30~60cm的膨胀土,然后换填非膨胀土,并按规定进行压实。

②当地表为潮湿土时,必须挖去湿软土层,换填碎石土或砾石土、砂砾或挖方坚硬岩石碎渣,或将湿软土翻开掺石灰稳定并按规定压实。

(7)膨胀土地区路堤施工前,应按有关规定进行试验路段,以便取得路堤正式施工中的有关技术数据。

(8)膨胀土地区路堤堑的开挖应按下列规定办理。

①挖方边坡不要一次挖到设计线,沿边坡预留厚度30~50cm一层,待路堑挖完时,再削去边坡预留部分,并立即用浆砌护坡进行封闭。

②膨胀土地区的路堑,高速公路和一级公路的路床应超挖30~50cm,并立即用粒料或非膨胀土分层回填,也可用改性处理的膨胀土回填,并按规定进行压实。对于其他等级的公路路堑,可采用石灰处治,石灰剂量可通过试验确定。

(9)膨胀土地区的路基碾压施工应符合下列规定。

①根据膨胀土自由膨胀率的大小,先用工作质量适宜的碾压机具进行碾压,碾压时应保持最佳含水量;压实土层松铺厚度不得大于30cm,土块的粒径不应大于5mm。

②在路堤与路堑交界地段,应采用台阶方式进行搭接,其长度不应小于2m,并确保碾压密实。此处的压实度检验频率,按规定应增加1倍。

③膨胀土地区路床土的强度要求和压实标准,分别按表2-9及表2-8的规定执行。

十一、盐渍土地区路基施工

在道路工程上,盐渍土可按含盐性质分为氯盐渍土、亚氯盐渍土、亚硫酸盐渍土、硫酸盐渍土和碳酸盐渍土;也可按含盐量分为弱盐渍土、中盐渍土、强盐渍土和过盐渍土等。盐渍土对路基稳定性的影响同环境条件有关。氯盐渍土易遭溶蚀而产生湿陷、坍塌等病害,但在干燥条件下氯盐却可起黏固作用。硫酸盐渍土在气温下降时,因硫酸盐结晶结合一定数量的水分子而膨胀,产生盐胀现象。碳酸盐渍土遇水膨胀,并且泥泞不堪。此外,硫酸盐、碳酸盐都对沥青路面有很强的侵蚀性。因此盐渍土地区路基施工应注意以下方面。

(1)在盐渍土地区的路基施工时,路堤所用的填料应符合以下要求。

①路堤所用填料的含盐量,不得超过规定允许值,也不得夹有盐块和其他杂物。其容许含盐量如表2-15所列。

表2-15 盐渍土地区路基填料的容许含盐量

②对填料的含盐量及其均匀性应加强施工控制检测,路床以下每1000m3填料、路床部分每500m3填料,至少做一组测试,每组取3个土样,当取土不足上列数量时,也应做一组试件。

③在内陆盆地干旱地区,如果当地无其他适用的填料,需用易溶盐含量超过规定值的土、砾等作填料时,应根据当地气候、水文地质等条件,通过试验决定填筑措施。

④当采用石膏土作为填料时,应先破坏其蜂窝状结构。石膏的含量一般不予限制,但应严格控制其压实度。

(2)盐渍土路堤应分层铺填、分层压实,每层松铺厚度不应大于20cm,砂类土松铺厚度不大于30cm。碾压时应严格控制其含水量,不应大于最佳含水量的1%,但雨天不得施工。

(3)盐渍土地区路堤施工前,应测定其基底(包括护坡道)表土的含盐量、含水量及地下水位,根据测得的具体情况,分别按设计规定进行处理。

①如果表土中的含盐量超过表2-15中数值时,应在填筑路堤前予以挖除;如果路堤高度小于1.0m时,除将基底含盐量超标的表土挖除外,还应换填渗水性较好的土,其厚度对高速公路和一级公路不应小于1.0m,其他公路不应小于0.8m。

②原基底土的含水量如超过液限的土层厚度在1.0m以内时,必须全部换填渗水性良好的土;如含水量介于液限和塑限之间时,应铺筑10~30cm有渗水性土后再填筑黏性土;如含水量在塑限以下时可直接填筑黏性土。

③当清除软弱土体达到地下水位以下时,则应铺填渗水性强的粗粒土,并应在高出地下水位30cm以上再填筑黏性土。

④对于在内陆盆地干旱地区设计为高级或次高级路面的地段,路床的填料应符合规范规定。土层应设法洒水压实到表2-9中的要求,同时还应在路堤下部设置封闭性隔水层,隔水层应采用不透水材料制成,如沥青砂、防渗薄膜、聚丙烯薄膜编织布等。在隔水层设置前应清除植物根茎,将基底做成2%的横坡,然后整平压实。

(4)在地表为过盐渍土的细粒土地区或有盐结皮和松散土层时,应当将其彻底铲除。铲除的深度,应通过试验确定。如果地表过盐渍土厚度过大,也可铲除一部分,但必须设置封闭隔水层。隔水层设置深度,宜在路床顶止之下80cm处。如果盐渍土有盐胀问题存在,隔水层应设置在产生盐胀的深度以下。当采用土工合成材料做隔水层时,为防止合成材料被挤压破,宜在隔水层上、下分别铺一层10~15cm厚的砂或黏土保护层。

(5)盐渍土地区路基的排水及施工要点应符合下列要求。

①施工中应及时合理地布置好排水系统,不应使路基及其附近有积水现象。

②当路基一侧或两侧有取土坑时取土坑底部距离地下水位不应小于15~20cm,底部应向路堤外有2%~3%的排水横坡和不小于0.2%的纵向坡。

③在排水困难地段或取土坑有被水淹没可能时,应在路基一侧或两侧取土坑外设置高0.4~0.5m、顶宽1.0m的纵向护堤。

④在地下水位较高的地段,除应挡导表面水外,还应加深两侧边沟或排水沟,以降低路基下的地下水位。

⑤盐渍土地区的地下排水管道与地面排水沟渠,必须采取防渗措施,但盐渍土地区不宜采用渗沟。

(6)高速公路、一级公路的盐渍土路基的路肩及坡面,应采用防护措施或加宽路基措施。其他等级的公路也宜采用防护措施。

(7)盐渍土地区路基的施工,应从基底清除开始,一直保持连续施工。即从基底到路床表面应分段一次完成,无特殊情况不得间断;在设置隔水层的地段,至少一次做到隔水层的顶部。

(8)盐渍土地区路基的施工,在地下水位高的黏性土地区,以夏季施工为宜;砂性土盐土地区,以春季和夏初施工为宜;强盐渍土地区,在表层含盐量较低的春季施工为宜。

十二、滑坡地段路基的施工

公路建设是一项复杂的工程,滑坡地段公路路基的防治对公路的使用寿命与稳定性起着至关重要的作用。公路路基,尤其是滑坡地段公路路基的损坏,通常使交通中断,影响公路的正常运输,造成财产和人员的损失。所以,应结合工程实践,在对造成公路滑坡的要素进行分析和分类归纳的基础上,对滑坡地段公路路基的防治和施工提出一些措施。

(1)对于滑坡地段的处置,应分析滑坡的外表地形、滑动面、滑坡体的构造、滑动体的土质及饱水情况,以便了解滑坡体的形式和形成原因,根据公路路基通过滑坡体的位置、水文、地质等条件,充分考虑路基稳定的施工措施。

(2)路基滑坡直接影响到公路路基稳定时,不论采用何种方法进行处理,都必须做好地表水及地下水的处理,这是防止滑坡的根本。

(3)对于滑坡顶面的地表水,应采取截水沟等措施加以处理,不使地表水流入滑动面内。必须在滑动面以外修筑1~2条环形截水沟;对于滑坡体下部的地下水源应截断或排出。

(4)在滑坡体未进行处置之前,禁止在滑坡体上增加荷载,如堆放材料、停放机械、堆积弃土等。

(5)对于挖方路基上边坡发生的滑坡,应修筑一条或数条环形水沟,但最近一条必须离滑动裂缝面最少5m以外,以截断流向滑动面的水流。截水沟可采用砂浆封面浆或浆砌片(块)石修筑,滑坡上面出现的裂缝须填土进行夯实,避免地表水继续渗入,或结合地形修建树枝形及相互平行的渗水沟及支撑渗沟,将地表水及渗水迅速排走。

(6)当挖方路基上边坡发生的滑坡不大时,可采用台阶减重、打桩或修建挡土墙进行处理,以达到路基边坡的稳定。当采用打桩时,桩身必须深入到滑动面以下设计要求的深度;当采用修建挡土墙时,挡土墙基础必须置于滑动面以下的硬岩层上。同时,宜修筑排水沟、暗沟或渗沟,以便顺利排出地下水。

当挖方路基上边坡发生的滑坡较大时,可采用修建挡土墙、钢筋混凝土锚固桩或预应力锚索等方法处理,不论采用何种方法处理,其基础都必须置于滑动面以下的硬岩层上或达到设计要求的深度。同时宜修建深渗沟、排水涵洞(管)或集水井等,用来排除地下水或修建地下截水墙截断地下水。

(7)对于填方路堤发生的滑坡,可采用反压土方或修建挡土墙等方法进行处理。当滑坡较大时,或采用反压土方或修建挡土墙、钢筋混凝土锚固桩、预应力锚索等方法处理,修建构造物的基础必须置于滑动面以下的硬岩层上或达到设计要求的深度。

(8)对于沿河路基发生的滑坡,可修建河流调节构造物(如堤坝、导流墙、河道护坡等)、挡土墙等方法进行处理,其构造物的基础必须置于河流冲刷线以下设计要求的深度或硬岩上。

(9)滑坡表面处治可采用整平夯实山坡、填筑积水坑、堵塞裂隙或进行山坡绿化固土等措施,应根据当地和工程的具体情况而确定。