CN117627009A - 一种百米级高填方结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于路基工程技术领域，具体涉及一种百米级高填方结构及其施工方法。包括设置于山体一侧的路基填方体，所述路基填方体与山体之间设置有填平区，所述路基填方体的顶部设置有路面，所述路基填方体远离山体的一侧设置有边坡，所述边坡的坡脚处设置有仰斜式挡土墙，所述边坡包括由上到下依次设置的第一边坡、第二边坡和第三边坡，所述第一边坡和所述第二边坡的连接处设置有第一宽平台，所述第二边坡与第三边坡的连接处设置有第二宽平台。本发明提出了一种整体稳定性好、强度高且路基工后沉降小的百米级高填方结构及其施工方法，从而解决了现有技术中高填方结构不够稳定、强度较低且工后沉降较严重的问题。

Description

一种百米级高填方结构及其施工方法

技术领域

本发明属于路基工程技术领域，具体涉及一种百米级高填方结构及其施工方法。

背景技术

我国西南地区高速发展，山区公路建设规模日益扩大。在山区高速公路的建设过程中，不可避免地会遇到隧道群、隧道之间的桥梁工程。当隧道洞渣集中、方量大、且无理想的弃土场时，如何更好地平衡土石方、减少弃方，确保工程施工进度和节约工程造价，这在公路工程的建设过程中是一个很现实的问题。

一般情况下，可把连接两隧道之间的桥梁工程改为路基工程的方案，这样会更符合工程的实际情况。但往往由于山体险峻，原设计桥梁的墩柱通常也较高，致使新方案的路基填筑高度往往也是很高的，边坡填筑高度可达到六七十米甚至百米级；加之地形地貌的复杂性，容易导致高填方路基的稳定性较差、工后沉降严重以及路基强度不足等问题，因此亟需提出一种整体稳定性好、强度高且路基工后沉降小的百米级高填方结构及其施工方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种百米级高填方结构及其施工方法，并具体公开了以下技术方案：

一种百米级高填方结构，包括设置于山体一侧的路基填方体，所述路基填方体与山体之间设置有填平区，所述路基填方体的顶部设置有路面，所述路基填方体远离山体的一侧设置有边坡，所述边坡的坡脚处设置有仰斜式挡土墙，所述边坡包括由上到下依次设置的第一边坡、第二边坡和第三边坡，所述第一边坡和所述第二边坡的连接处设置有第一宽平台，所述第二边坡与第三边坡的连接处设置有第二宽平台；

所述第一边坡的表面设置有若干个平台截水沟，所述第一边坡的表面设置有衬砌拱结构，所述第一宽平台表面以及所述第二边坡的上半段表面采用浆砌片石护坡结构，所述第二边坡的下半段表面、所述第二宽平台的表面以及所述第三边坡的表面均采用预制块护坡结构；

所述第一边坡、第二边坡以及第三边坡均包括若干级单元边坡，所述单元边坡的坡率为1:1.5或1:1.75或1:2。

进一步的，所述第一边坡的大桩号部位保留设置有第一原山体岩质边坡，所述第一宽平台的大桩号下游处保留设置有第二原山体岩质边坡。

进一步的，所述路基填方体的底部沿原沟谷地形的坡面设置有基底盲沟，所述路基填方体的坡脚外设置有过水隧道，所述填平区和边坡上设置有改沟，所述路面的下方设置有排水涵，所述排水涵与所述改沟连通。

一种百米级高填方结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、施工前准备：勘察地形地貌、工程地质与水文条件，保证拟建路基填方体内无影响基础稳定的不良地质，地基基础稳定性良好；

S2、填料路用性能评价：对典型的隧道洞渣风化岩进行取样与系统的室内试验测试，明确风化岩的物理性质、力学性质和水理特性，评价风化岩作为路基填料的适宜性；

S3、基底处理：完全清除表层松散土体，使路基填方体位于岩质地基上，确保地基容许承载力大于路基填方体引起的附加应力，并减少或避免地基部分的沉降，在稳定的斜坡上，当地面横坡坡率小于1:5时，清除地表草皮、腐殖土并碾压密实后，直接填筑路基，当地面横坡的坡率在1:5至1:2.5之间时，清除地表覆盖层，同时需要开挖反坡台阶；

S4、设置基底盲沟：在基底处沿原沟谷地形坡面设置基底盲沟，基底盲沟的横断面尺寸为2m×2m，基底盲沟的框架采用钢筋笼，里面填充尺寸200～300mm的硬质岩石，外面以无纺土工布包裹，以防淤堵；

S5、过水隧道施工：以新奥法原理为指导进行过水隧道施工，采用复合式衬砌，以系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土、工字型钢拱架或格栅拱架作为初期支护，并根据不同的围岩级别辅以大管棚、超前小导管进行超前支护，二次衬砌采用模筑混凝土或钢筋混凝土；

S6、路基填筑：在大规模填筑前先修筑试验路，确定填料的级配组成、粒径控制、松铺厚度、碾压机械、压实遍数及相对的压实沉降差作为施工与质量控制的依据；按照通过试验路总结得出的工艺方式进行运输、摊铺，根据汽车拖斗容量计算出每堆填石料倒卸间距，并用石灰做出记号，然后根据记号进行卸料，卸料完成后通过推土机进行整平，并检测松铺厚度，下路堤每层的松铺厚度不超过50cm，上路堤每层的松铺厚度不超过40cm；松铺完成后，采用自重26t以上的重型压路机进行碾压，具体碾压方式为静压碾压1遍+弱振碾压1遍+强振碾压7～8遍，碾压时做到轮迹重叠，轮迹重叠30～40cm；路基压实质量以施工工艺参数及相对的压实沉降差进行控制，强振压实下最后两遍的压实沉降差≤2mm；填筑路基过程中，采取每填筑2m即进行一次强夯的高频补强处治措施，每次强夯均采用高能量点夯1遍+低能量满夯2遍的模式；填筑完成后进行削坡处理，并用挖掘机对新坡面进行夯拍。

进一步的，沉降差的检测方法为：每隔一定距离布置一个检测横断面，每个横断面可布置若干个检测点，每个检测点设置一个沉降板，沉降板采用铁板制作，铁板的中心点处焊接15cm长的钢筋，检测时，将沉降板的钢筋倒插入路基填筑层表面，防止沉降板的移动，然后开动压路机进行碾压，每碾压一遍，采用水准仪读取一次每个检测点的沉降量，将相邻两遍的沉降量差值作为压实沉降差。

进一步的，点夯时，采用等边三角形布置，并隔行跳打，夯击点间距取夯锤直径的2.5～3倍，夯击能≥2000kN·m，每个夯击点的夯击次数根据现场试夯的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且同时满足：最后两击的平均夯沉量不大于50mm、夯坑周围地面不发生过大的隆起、不因夯坑过深而发生提锤困难，点夯后，用推土机将夯坑填平并整平路堤，测量表面高程，随后，采用低能量满夯2遍，按照夯印搭接1/4锤径的原则进行逐点低落距夯击，夯击能为1000kN·m，每点夯击2～3次，将表层夯实后，再次测量表面高程，停夯时，选取一定数量的点进行孔隙率检测，用以评价强夯对压实质量的提高程度。

进一步的，在填筑路基的过程中，采用逐级填筑逐级防护的方式完成边坡防护，以减少雨水渗入路基填方体。

进一步的，当填筑至排水涵和改沟的基底标高后，对基底进行补压处理，确保地基承载力满足不小于180kPa的要求，然后进行排水涵和改沟的施工，排水涵和改沟的施工方法为：

a1、施工放样：放出改沟和排水涵的平面位置、标高及几何尺寸；

a2、支模：人工支撑模板，确保支撑好的模板内几何尺寸与设计吻合，模板连接牢固稳定、线形平顺；

a3、沉降缝的设置：在排水涵墙身指定位置设置沉降缝，缝宽为2～3cm，缝内用沥青等防水材料进行填充；

a4、浇筑改沟和排水涵的基础、墙身：按相关规范施工，混凝土振捣均匀，浇筑后进行养护和报验；

a5、排水涵盖板的预制：对盖板进行浇筑预制，盖板浇筑完毕后，对其进行养护，待混凝土强度达到设计强度后，再进行脱模和吊运。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提出了一种整体稳定性好、强度高且路基工后沉降小的百米级高填方结构及其施工方法，从而解决了现有技术中高填方结构不够稳定、强度较低且工后沉降较严重的问题。

附图说明

图1为百米级高填方结构的平面图；

图2为百米级高填方结构的横断面图；

图3为改沟横断面图；

图4为各测点的沉降差随碾压遍数的变化曲线；

图5为沉降差平均值随碾压遍数的变化曲线；

图6为第1～3级单元边坡处的路基沉降-时间-荷载的关系曲线；

图7为第4～5级单元边坡处的路基沉降-时间-荷载的关系曲线。

1-填平区，2-路面，3-仰斜式挡土墙，4-第一宽平台，5-第二宽平台，6-主线，7-主线桥梁墩柱，8-第一原山体岩质边坡，9-第二原山体岩质边坡，10-平台截水沟，11-浆砌片石护坡结构，12-预制块护坡结构，13-第一挖方边坡，14-第二挖方边坡，15-基底盲沟，16-排水涵，17-改沟，18-过水隧道，19-排水沟，20-基底，21-反坡台阶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通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。

实施例1

一种百米级高填方结构，包括设置于山体一侧的路基填方体，所述路基填方体与山体之间设置有填平区1，所述路基填方体的顶部设置有路面2，所述路基填方体远离山体的一侧设置有边坡，所述边坡的坡脚处设置有仰斜式挡土墙3，所述边坡包括由上到下依次设置的第一边坡、第二边坡和第三边坡，所述第一边坡和所述第二边坡的连接处设置有第一宽平台4，所述第二边坡与第三边坡的连接处设置有第二宽平台5。

本实施例中，所述第一边坡、第二边坡以及第三边坡均包括若干级单元边坡，所述单元边坡的坡率为1:1.5或1:1.75或1:2。

本实施例中，所述第一边坡的大桩号部位保留设置有第一原山体岩质边坡8，所述第一宽平台4的大桩号下游处保留设置有第二原山体岩质边坡9，第一原山体岩质边坡8和第二原山体岩质边坡9可以对路基填方体进行有效支护，从而提高其稳定性。

本实施例中，所述第一边坡的表面设置有若干个平台截水沟10，所述第一边坡的表面设置有衬砌拱结构，所述第一宽平台4表面以及所述第二边坡的上半段表面采用浆砌片石护坡结构11，所述第二边坡的下半段表面、所述第二宽平台5的表面以及所述第三边坡的表面均采用预制块护坡结构12。

本实施例中，所述路基填方体的底部沿原沟谷地形的坡面设置有基底盲沟15，所述路基填方体的坡脚外设置有过水隧道18，所述填平区1和边坡上设置有改沟17，所述路面2的下方设置有排水涵16，所述排水涵16与所述改沟17连通。

实施例2

一种百米级高填方结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、施工前准备：勘察地形地貌、工程地质与水文条件，保证拟建路基填方体内无影响基础稳定的不良地质，地基基础稳定性良好；

S2、填料路用性能评价：对典型的隧道洞渣风化岩进行取样与系统的室内试验测试，明确风化岩的物理性质、力学性质和水理特性，评价风化岩作为路基填料的适宜性；

S3、基底处理：完全清除表层松散土体，使路基填方体位于岩质地基上，确保地基容许承载力大于路基填方体引起的附加应力，并最大程度减少或避免地基部分的沉降，在稳定的斜坡上，当地面横坡坡率小于1:5时，清除地表草皮、腐殖土并碾压密实后，可直接填筑路基，当地面横坡的坡率在1:5至1:2.5之间时，清除地表覆盖层，同时需要开挖反坡台阶21；

S4、设置基底盲沟：在基底20处沿原沟谷地形坡面设置基底盲沟15，基底盲沟15的横断面尺寸为2m×2m，基底盲沟15的框架采用钢筋笼，里面填充尺寸200～300mm的硬质岩石，外面以无纺土工布包裹，以防淤堵；

S5、过水隧道18施工：以新奥法原理为指导进行过水隧道18施工，采用复合式衬砌，以系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土、工字型钢拱架或格栅拱架作为初期支护，并根据不同的围岩级别辅以大管棚、超前小导管进行超前支护，二次衬砌采用模筑混凝土或钢筋混凝土；

S6、路基填筑：在大规模填筑前先修筑试验路，确定填料的级配组成、粒径控制、松铺厚度、碾压机械、压实遍数及相对的压实沉降差作为施工与质量控制的依据；按照通过试验路总结得出的工艺方式进行运输、摊铺，根据汽车拖斗容量计算出每堆填石料倒卸间距，并用石灰做出记号，然后根据记号进行卸料，卸料完成后通过推土机进行整平，并检测松铺厚度，下路堤每层的松铺厚度不超过50cm，上路堤每层的松铺厚度不超过40cm；松铺完成后，采用自重26t以上的重型压路机进行碾压，具体碾压方式为静压碾压1遍+弱振碾压1遍+强振碾压7～8遍，碾压时做到轮迹重叠，轮迹重叠30～40cm；路基压实质量以施工工艺参数及相对的压实沉降差进行控制，强振压实下最后两遍的压实沉降差≤2mm；填筑路基过程中，采取每填筑2m即进行一次强夯的高频补强处治措施，每次强夯均采用高能量点夯1遍+低能量满夯2遍的模式；填筑完成后进行削坡处理，并用挖掘机对新坡面进行夯拍。

本实施例中，沉降差的检测方法为：每隔一定距离布置一个检测横断面，每个横断面可布置若干个检测点，每个检测点设置一个沉降板，沉降板采用铁板制作，铁板的中心点处焊接15cm长的钢筋，检测时，将沉降板的钢筋倒插入路基填筑层表面，防止沉降板的移动，然后开动压路机进行碾压，每碾压一遍，采用水准仪读取一次每个检测点的沉降量，将相邻两遍的沉降量差值作为压实沉降差。

本实施例中，点夯时，采用等边三角形布置，并隔行跳打，夯击点间距可取夯锤直径的2.5～3倍，夯击能≥2000kN·m，每个夯击点的夯击次数根据现场试夯的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且同时满足：最后两击的平均夯沉量不大于50mm、夯坑周围地面不发生过大的隆起、不因夯坑过深而发生提锤困难，点夯后，用推土机将夯坑填平并整平路堤，测量表面高程，随后，采用低能量满夯2遍，按照夯印搭接1/4锤径的原则进行逐点低落距夯击，夯击能为1000kN·m，每点夯击2～3次，将表层夯实后，再次测量表面高程，停夯时，选取一定数量的点进行孔隙率检测，用以评价强夯对压实质量的提高程度。

本实施例中，在填筑路基的过程中，采用逐级填筑逐级防护的方式完成边坡防护，以减少雨水渗入路基填方体。

本实施例中，当填筑至排水涵16和改沟17的基底标高后，对基底进行补压处理，确保地基承载力满足不小于180kPa的要求，然后进行排水涵16和改沟17的施工，排水涵16和改沟17的施工方法为：

a1、施工放样：放出改沟17和排水涵16的平面位置、标高及几何尺寸；

a2、支模：人工支撑模板，确保支撑好的模板内几何尺寸与设计吻合，模板连接牢固稳定、线形平顺；

a3、沉降缝的设置：在排水涵16墙身指定位置设置沉降缝，缝宽为2～3cm，缝内用沥青等防水材料进行填充；

a4、浇筑改沟17和排水涵16的基础、墙身：按相关规范施工，混凝土振捣均匀，浇筑后进行养护和报验；

a5、排水涵16盖板的预制：对盖板进行浇筑预制，盖板浇筑完毕后，对其进行养护，待混凝土强度达到设计强度后，再进行脱模和吊运。

实施例3

下面以黔东南地区雷榕高速公路桃江互通A匝桥梁改路基工程为例，对本发明的技术方案进行详细介绍：

该路基填方体位于山间沟谷，整体稳定性较好，但填方高度和填方量巨大，路基的中心最大填高为63.6m，右侧最大边坡填筑高度为114.4m，路基左侧为填平区1，填平区1左侧为山体，如图1所示。

路基填方体右侧为边坡，路面2顶部设计海拔高程为943.71m，首先放坡7级填筑至海拔高程887.71m处将原河道填平，从路面2以下坡率依次为1:1.5、1:1.75、1:1.75、1:1.75、1:1.75、1:2、1:2，每级单元边坡高8m；然后顺河道下游再放坡4级填筑至海拔高程855.71m处将原河道填平，此4级单元边坡坡率均为1:2，每级单元边坡高8m；最后在主线6桃江大桥右幅边线外侧2.5m处沿原河道下游放坡2级填筑至海拔高程837.71m处，坡率为1:1.5、1:1.75，单元边坡高度分别为8m、10m，并在路基坡脚处采用仰斜式挡土墙3进行收坡。综上，路基右侧共13级单元边坡，如图2所示。

在第7级单元边坡处设置第一宽平台4，高程887.71m，平台宽度2～8m，使路基横向填筑方向进行一定角度的转折，第8～13级路基体沿着原山体边线进行填筑，在第11级单元边坡处设置第二宽平台5，高程855.71m，平台宽度40～52m，并下穿主线6桃江大桥，宽平台的设置，确保了左幅5-6#、右幅6-7#主线桥梁墩柱7的安全和方便施工。

在路基顶部至第7级单元边坡填方体的大桩号部位保留有第一原山体岩质边坡8，在第一宽平台4的大桩号下游处也保留有第二原山体岩质边坡9，两者可对百米级高路基填方体进行天然的加固支挡，在一定程度上确保其整体稳定性。

路基右侧路面2以下第1～7级单元边坡采用衬砌拱植草防护、并设置有平台截水沟10，第一宽平台4和第8～9级单元边坡采用30cm厚浆砌片石满铺进行坡面全封闭，第10～11级单元边坡、第二宽平台5和第12～13级单元边坡采用预制块满铺加砂浆勾缝进行坡面全封闭，坡脚处设置仰斜式挡土墙3进行收坡。并在主线6桃江大桥右侧设置有第一挖方边坡13，高填方A匝道AK0+200处左侧设置有第二挖方边坡14。

构建以基底盲沟15、排水涵16、改沟17、边坡衬砌拱坡面排水、边坡封闭防护以及过水隧道18为一体的综合防排水系统，减小雨水渗透对路基稳定性和沉降的不利影响。

填方体基底20采用“Y”字形的2m×2m碎石基底盲沟15将地表下渗水引排至填方体坡脚外的自然河道。

涵洞为4m×3m(宽×高)的钢筋混凝土盖板排水涵16，排水涵16的进口为一字墙、出口为直翼墙，进口和出口均接改沟17。改沟17与排水涵16同宽，改沟17横断面如图3所示。通过设置改沟17和排水涵16，将填平区1左侧山体径流冲沟中的地表水引排至填方体外的自然河道。

衬砌拱拱柱泄水槽、护坡道排水槽、平台截水沟10、排水沟19顺接完整，确保水流能顺利汇入沟内并排出。

百米级高填方路基占据了南柳河原部分河道，故通过新建导流过水隧道18的方式将河水引排至下游与南柳河既有河道接顺。隧道进口采用导流墙将河水引排至过水隧道18，隧道出口与既有河道接顺。过水隧道18内轮廓设计依据百年一遇的洪水流量和隧道纵坡综合计算后进行确定，衬砌内轮廓的形状和尺寸根据围岩级别、结构受力特点和便于施工等因素综合考虑。过水隧道18参数：单幅，长度450m，建筑界限宽、高为7.5m×5m，最大埋深94.8m。设计过水流量513m³/s，隧道过水面积86.855m²，纵坡12％。

具体施工方法为：

(1)施工准备

勘察地形地貌、工程地质与水文条件，拟建填方路基内无影响基础稳定的不良地质，地基基础稳定性较好，覆盖层为含碎石粉质粘土及卵石土，含碎石粉质粘土厚0.0～3.5m，卵石土厚2～5m。整个填方体位于山间V字型沟谷地段，地形陡峭，上下高差超过100m，整体稳定性较好。但由于填方高度及填方量巨大，且填方体底部原为南柳河河道(除雨期外无水流，雨期主要为山坡雨水汇流，沟谷汇水面积较小)、地表水发育，排水及填筑质量控制不好易引起填方沉降。

(2)填料路用性能评价

填料的路用特性是明确填料是否可用作路基填料的基础。因此，须对典型的隧道洞渣风化岩进行取样与系统的室内试验测试，明确风化岩的物理性质、力学性质和水理特性，评价风化岩作为路基填料的适宜性。通过岩石单轴抗压强度试验、点荷载强度试验等室内试验，确定了隧道洞渣风化岩以较坚硬岩石和较软岩石为主，可用于百米级高填方路基的填筑；并对填料风化程度的不同，对其可用于填筑的部位进行了划分，即：路基底部、上路堤和路床应采用透水性好的硬质洞渣进行填筑，而风化软岩尽量用于路堤的上部。

(3)基底处理

完全清除表层松散土体，使路基填方体位于岩质地基上，确保地基容许承载力大于路基填方体引起的附加应力，并最大程度减少或避免地基部分的沉降。在稳定的斜坡上，当地面横坡缓于1:5时，清除地表草皮、腐殖土并碾压密实后，可直接填筑路堤；当地面横坡为坡率为1:5～1:2.5时，清除地表覆盖层，同时应开挖反坡台阶21，台阶宽度应不小于2m，并内倾4％。

(4)设置盲沟

在基底20处沿原沟谷地形坡面设置基底盲沟15，横断面尺寸为2m×2m，这对于减少路基的施工后沉降有明显效果。基底盲沟15框架采用钢筋笼，里面填充尺寸约200～300mm的硬质岩石，外面以无纺土工布包裹，以防淤堵。

(5)过水隧道施工

以新奥法原理为指导进行过水隧道18施工。采用复合式衬砌，即以系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土、工字型钢拱架或格栅拱架作为初期支护，并根据不同的围岩级别辅以大管棚、超前小导管等超前支护措施，二次衬砌采用模筑混凝土或钢筋混凝土。隧道围岩级别根据现场实际进行实时调整，并进行相对应的支护类型施工。

为保证路基填筑安全和河道流水畅通，在路基填筑前在先施工导流隧道将河水由左到右引至路基坡脚外，过水隧道18施工完毕后，再开始填筑路基。

(6)路基填筑

1)在大规模填筑前应先修筑试验路，确定填料的级配组成、粒径控制、松铺厚度、碾压机械、压实遍数等工艺参数及相对应的压实沉降差作为施工与质量控制的依据。

2)洞渣填料应具有良好的水稳性，遇水不崩解；碾压层厚、最大粒径和级配应符合表1的要求，填石路堤宜采用重型压路机碾压。

表1填石路堤施工参数

路基部位	碾压层厚(mm)	最大粒径(mm)	级配
				上路堤	≤400	≤200	较好
下路堤	≤500	≤300	较好

3)摊铺与整平

严格按照试验段总结得出的工艺方式进行运输、摊铺，根据汽车拖斗容量大至计算出每堆填石料倒卸间距，并用石灰做出记号，派专人指挥倒车。超粒径石料在填筑前先进行破碎。要求摊铺平稳、紧密靠拢，所有缝隙用小石渣或石屑填塞、嵌压稳定。配备推土机进行整平，并检测松铺厚度。下路堤每层的松铺厚度不超过50cm，上路堤每层的松铺厚度不超过40cm。

4)碾压压实

采用自重26t以上的重型压路机进行碾压。除结构物边上可采用横向碾压外，均应纵向碾压。应分层填筑、分层碾压。在填筑过程中，岩性相差较大的填料应分开填筑，不得将软质石料与硬质石料混合作为一层使用。碾压遍数宜为9～10遍，具体碾压方式为静压1遍+弱振1遍+强振7～8遍。碾压时应做到轮迹重叠，轮迹重叠30～40cm。必须做到摊铺后及时碾压，做到当天摊铺当天完成碾压。施工中应保持作业面横坡不小于3％，保证路基表面不积水。路基施工期间应设置边沟以防路基被雨水浸泡。雨后作业面，必须对软化位置进行处治或晾晒，经重新压实后方可进行下一道工序的施工。在下路堤顶层1.0m范围内填料粒径不宜大于100mm，以便与其它填料过渡衔接。

5)压实质量检验

路基压实质量以施工工艺参数及相对应的压实沉降差进行控制，强振压实下最后两遍的压实沉降差应≤2mm。沉降差检测可每隔一定距离(如60m)布置一个检测横断面，每个横断面可布置若干个检测点。每个检测点设置一个沉降板，沉降板采用铁板(长×宽×厚为15cm×15cm×1～2cm)制作，并在其铁板的中心点处焊接15cm长的钢筋。检测时，将沉降板的钢筋倒插入路基填筑层表面，防止沉降板的移动。然后开动压路机进行碾压，每碾压一遍，采用水准仪读取一次每个检测点的沉降量，将相邻两遍的沉降量差值作为压实沉降差。松铺厚度50cm时，现场检测结果如图4所示，共计9个检测点。随着碾压遍数的增加，每遍的沉降差逐渐减小；当强振至第7遍时，大部分测点的沉降差开始≤2mm；当强振至第8遍时，沉降差基本均≤2mm。

每碾压1遍时，对9个测点的沉降差数值求平均，得出松铺层厚50cm时的平均沉降差随碾压遍数的变化曲线，如图5所示。由于填料摊铺好后孔隙率较大，第1遍碾压(也就是静压)时，平均沉降差最大，为15.6mm；第2遍碾压(弱振)时，平均沉降差略有减小，为12.6mm。开始强振碾压后，强振第1遍至第5遍时平均沉降差数据基本相当，为5～8mm之间；当强振至第7～8遍时平均沉降差数据≤2mm，满足要求，停止碾压。本层压实合格，开始进行下一层的填筑施工。

6)强夯是减小路基工后沉降变形的有效方法。高填方路基一般是每填筑4m进行一次强夯补强。为加快路基的自然沉降、减小路基工后沉降和保障路面2铺筑按期施工，结合路基百米级的填筑高度，采取每填筑2m即进行一次强夯的高频补强处治措施。强夯夯锤的质量为15～25t，其底面形式采用圆形，锤的底面对称设置4个上下贯通的排气孔，孔径300～400mm。提锤高度7～12m。

采用高能量点夯1遍+低能量满夯2遍的模式进行强夯。由于填石路基的渗透性好，可连续夯击，故不考虑夯击遍数的间隔时间。点夯时，采用等边三角形布置，并隔行跳打，夯击点间距可取夯锤直径的2.5～3倍，夯击能≥2000kN·m，每个夯击点的夯击次数应根据现场试夯的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，同时应满足：①最后两击的平均夯沉量不大于50mm；②夯坑周围地面不应发生过大的隆起；③不因夯坑过深而发生提锤困难。点夯后，用推土机将夯坑填平并整平路堤，测量表面高程。随后，采用低能量满夯2遍，按照夯印搭接1/4锤径的原则进行逐点低落距夯击，夯击能为1000kN·m，每点夯击2～3次。将表层夯实后，再次测量表面高程。停夯时，选取一定数量的点进行孔隙率检测，用以评价强夯对压实质量的提高程度。

7)路基整修

为保证路基边缘部分的压实质量，路基右侧应超宽填筑，每一填筑层压实后的宽度不得小于设计宽度。填筑后再进行削坡处理，并用挖掘机对新坡面进行夯拍。

(7)边坡防护

路堤边坡防护采用“逐级填筑逐级防护”的工艺方式，减少雨水渗入路基填方体。

1)路基右侧路面2以下第1～7级单元边坡采用衬砌拱植草防护，衬砌拱采用M7.5浆砌片石铺砌，衬砌拱排距按2.5m控制。①拱圈镶边石采用C20混凝土预制块，厚度为5cm，且镶边石表面高出拱圈表面5cm。拱柱泄水槽内间距为40cm，拱柱泄水槽与上部水槽应一一对应。②护坡道排水槽与拱柱泄水槽也应一一对应，且护坡道排水槽的镶边石也采用C20混凝土预制块，厚度为5cm，且镶边石表面与平台表面齐平。护坡道排水槽内间距也为40cm。③平台截水沟10、排水沟19应顺接完整，且排水沟19迎水侧沟沿不得高出地表，沟沿与周围地形间的空隙应采用水泥砂浆等进行填充、抹平，确保水流能顺利汇入沟内并排出。

2)第一宽平台4和第8～9级单元边坡采用30cm厚浆砌片石封闭，且相应边坡平台也封闭。

3)第10～11级单元边坡、第二宽平台5、第12～13级单元边坡采用满铺预制块加砂浆勾缝进行封闭，相应边坡平台也封闭，预制块尺寸为50cm×40cm×15cm(长×宽×厚)。路基坡脚处设置仰斜式挡土墙3进行收坡。仰斜式挡土墙3采用C20片石混凝土砌筑，墙高10m，挡墙的相关施工要求应参考《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610-2019)。

(8)排水涵与改沟

完善防排水系统，可减少雨水渗透，可减少路基沉降。地表排水设施设计降雨的重现期应采用30年，对改沟17和排水涵16的断面尺寸进行排水能力验算，确保满足该地段的排水流量要求。

当填筑至排水涵16和改沟17的基底标高后，对基底进行补压处理，确保地基承载力满足不小于180kPa的要求。主要施工环节如下：1)施工放样：放出改沟17和排水涵16的平面位置、标高及几何尺寸，改沟17和排水涵16的长×宽均为4m×3m。2)支模：人工支撑模板，确保支撑好的模板内几何尺寸与设计吻合，模板连接牢固稳定、线形平顺。3)沉降缝的设置：在排水涵16墙身指定位置设置沉降缝，缝宽为2～3cm，缝内用沥青等防水材料进行填充。4)浇筑改沟17和排水涵16的基础、墙身：按相关规范严格施工，混凝土要振捣均匀；浇筑后进行养护和报验。5)排水涵盖板的预制：盖板在路基左侧场坪区集中预制。盖板浇筑完毕后，应注意其养护，待混凝土强度达到设计强度后，再进行脱模和吊运。

(9)合理安排工期

充分考虑自然沉降稳定时间对路基沉降的影响，填筑前按工期倒排，百米级高填方路基及早成型，确保路面2结构层铺筑前路基已至少经历一个完整的雨季或6个月以上的自然沉降稳定时间，有效减少路基工后沉降。

路床填筑与检测：

(1)路床填筑

1)严格控制路床级配碎石填料要求和施工过程，级配碎石必须是中硬质、硬质岩石，碎石粒径应控制在10cm以内，确保碎石级配良好。严禁采用软质岩填筑。

2)路床顶面应采用硬质、中硬质岩石的石屑进行找平。

3)路床宜优先采用自重33t或36t的大吨位振动压路机，宜分四层填筑，压实厚度为20cm，碾压遍数应不少于6遍，其孔隙率≤12％。松铺厚度和碾压遍数可通过现场试验段确定。

(2)路床弯沉检测

路床顶面弯沉采用贝克曼梁法进行检测，检测数据见表2，弯沉代表值为132.7(0.01mm)，满足“弯沉代表值控制标准≤180(0.01mm)”的设计要求。

表2路床弯沉试验检测

路基沉降监测：

构建高填方路基的沉降监测体系，进行路基的表面沉降监测，以实时了解路基的沉降及稳定状态，并为路面2铺筑提供详实的数据支撑。

(1)测点布置

在路基右侧各级单元边坡平台处分别布置路基表面沉降监测点3～4个。沉降监测桩采用混凝土进行现场浇筑，其断面尺寸为30cm×30cm×15cm(长×宽×高)的长方体，混凝土长方体下部采用长度大于0.5m的钢筋插入平台内进行固定。混凝土长方体监测桩的中心埋设十字测钉。

(2)监测频率

沉降监测的频率主要根据降雨情况、施工动态及路基变形变化等因素确定，路基填筑期间宜3～5天监测一次，填筑间歇期宜5～7天观测一次，填筑防护完成后前3个月宜7～10天一测，3个月以后宜10～15天一测。监测结果相对稳定时，可适当降低监测频率。当出现下列情况时，应提高监测频率：①监测数据达到预警值；②监测数据变化较大或者速率加快；③路基出现明显沉陷、裂缝、滑移、坡脚隆起，表现出失稳迹象；④连续3天降雨量大于50mm/d。地表巡视与变形监测同步进行，发现异常时，做到及时处理与反馈。

(3)监测周期

为保证路基在施工期间和运营期间的安全性，监测周期为整个路基施工期和2个水文年的运营期。

(4)监测结果

对监测结果及时进行校对、整理、分析，消除观测误差。结果异常时应加强巡查，密切观察路表裂缝、沉陷、隆起等现象，查找原因，必要时应进行复测，补充地质勘探工作。通过将监测结果绘制成相应的图表，分析路基的沉降发展趋势，计算沉降速率，推算工后沉降量，为合理确定路面2铺筑时间提供数据支撑。第1～5级单元边坡平台处监测点的路基沉降-时间-荷载的关系曲线如图6和图7所示。以“待连续3个月监测的沉降量平均值不超过4mm/月的沉降速率后，方可进行路面2结构层铺筑”为控制标准。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种百米级高填方结构，其特征在于，包括设置于山体一侧的路基填方体，所述路基填方体与山体之间设置有填平区，所述路基填方体的顶部设置有路面，所述路基填方体远离山体的一侧设置有边坡，所述边坡的坡脚处设置有仰斜式挡土墙，所述边坡包括由上到下依次设置的第一边坡、第二边坡和第三边坡，所述第一边坡和所述第二边坡的连接处设置有第一宽平台，所述第二边坡与第三边坡的连接处设置有第二宽平台；

所述第一边坡的表面设置有若干个平台截水沟，所述第一边坡的表面设置有衬砌拱结构，所述第一宽平台表面以及所述第二边坡的上半段表面采用浆砌片石护坡结构，所述第二边坡的下半段表面、所述第二宽平台的表面以及所述第三边坡的表面均采用预制块护坡结构；

所述第一边坡、第二边坡以及第三边坡均包括若干级单元边坡，所述单元边坡的坡率为1:1.5或1:1.75或1:2。

2.根据权利要求1所述的一种百米级高填方结构，其特征在于，所述第一边坡的大桩号部位保留设置有第一原山体岩质边坡，所述第一宽平台的大桩号下游处保留设置有第二原山体岩质边坡。

3.根据权利要求1所述的一种百米级高填方结构，其特征在于，所述路基填方体的底部沿原沟谷地形的坡面设置有基底盲沟，所述路基填方体的坡脚外设置有过水隧道，所述填平区和边坡上设置有改沟，所述路面的下方设置有排水涵，所述排水涵与所述改沟连通。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述百米级高填方结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、施工前准备：勘察地形地貌、工程地质与水文条件，保证拟建路基填方体内无影响基础稳定的不良地质，地基基础稳定性良好；

S2、填料路用性能评价：对典型的隧道洞渣风化岩进行取样与系统的室内试验测试，明确风化岩的物理性质、力学性质和水理特性，评价风化岩作为路基填料的适宜性；

S3、基底处理：完全清除表层松散土体，使路基填方体位于岩质地基上，确保地基容许承载力大于路基填方体引起的附加应力，并减少或避免地基部分的沉降，在稳定的斜坡上，当地面横坡坡率小于1:5时，清除地表草皮、腐殖土并碾压密实后，直接填筑路基，当地面横坡的坡率在1:5至1:2.5之间时，清除地表覆盖层，同时需要开挖反坡台阶；

S4、设置基底盲沟：在基底处沿原沟谷地形坡面设置基底盲沟，基底盲沟的横断面尺寸为2m×2m，基底盲沟的框架采用钢筋笼，里面填充尺寸200～300mm的硬质岩石，外面以无纺土工布包裹，以防淤堵；

S5、过水隧道施工：以新奥法原理为指导进行过水隧道施工，采用复合式衬砌，以系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土、工字型钢拱架或格栅拱架作为初期支护，并根据不同的围岩级别辅以大管棚、超前小导管进行超前支护，二次衬砌采用模筑混凝土或钢筋混凝土；

S6、路基填筑：在大规模填筑前先修筑试验路，确定填料的级配组成、粒径控制、松铺厚度、碾压机械、压实遍数及相对的压实沉降差作为施工与质量控制的依据；按照通过试验路总结得出的工艺方式进行运输、摊铺，根据汽车拖斗容量计算出每堆填石料倒卸间距，并用石灰做出记号，然后根据记号进行卸料，卸料完成后通过推土机进行整平，并检测松铺厚度，下路堤每层的松铺厚度不超过50cm，上路堤每层的松铺厚度不超过40cm；松铺完成后，采用自重26t以上的重型压路机进行碾压，具体碾压方式为静压碾压1遍+弱振碾压1遍+强振碾压7～8遍，碾压时做到轮迹重叠，轮迹重叠30～40cm；路基压实质量以施工工艺参数及相对的压实沉降差进行控制，强振压实下最后两遍的压实沉降差≤2mm；填筑路基过程中，采取每填筑2m即进行一次强夯的高频补强处治措施，每次强夯均采用高能量点夯1遍+低能量满夯2遍的模式；填筑完成后进行削坡处理，并用挖掘机对新坡面进行夯拍。

5.根据权利要求4中所述的百米级高填方结构的施工方法，其特征在于，沉降差的检测方法为：每隔一定距离布置一个检测横断面，每个横断面可布置若干个检测点，每个检测点设置一个沉降板，沉降板采用铁板制作，铁板的中心点处焊接15cm长的钢筋，检测时，将沉降板的钢筋倒插入路基填筑层表面，防止沉降板的移动，然后开动压路机进行碾压，每碾压一遍，采用水准仪读取一次每个检测点的沉降量，将相邻两遍的沉降量差值作为压实沉降差。

6.根据权利要求4中所述的百米级高填方结构的施工方法，其特征在于，点夯时，采用等边三角形布置，并隔行跳打，夯击点间距取夯锤直径的2.5～3倍，夯击能≥2000kN·m，每个夯击点的夯击次数根据现场试夯的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且同时满足：最后两击的平均夯沉量不大于50mm、夯坑周围地面不发生过大的隆起、不因夯坑过深而发生提锤困难，点夯后，用推土机将夯坑填平并整平路堤，测量表面高程，随后，采用低能量满夯2遍，按照夯印搭接1/4锤径的原则进行逐点低落距夯击，夯击能为1000kN·m，每点夯击2～3次，将表层夯实后，再次测量表面高程，停夯时，选取一定数量的点进行孔隙率检测，用以评价强夯对压实质量的提高程度。

7.根据权利要求4中所述的百米级高填方结构的施工方法，其特征在于，在填筑路基的过程中，采用逐级填筑逐级防护的方式完成边坡防护，以减少雨水渗入路基填方体。

8.根据权利要求4中所述的百米级高填方结构的施工方法，其特征在于，当填筑至排水涵和改沟的基底标高后，对基底进行补压处理，确保地基承载力满足不小于180kPa的要求，然后进行排水涵和改沟的施工，排水涵和改沟的施工方法为：

a1、施工放样：放出改沟和排水涵的平面位置、标高及几何尺寸；

a2、支模：人工支撑模板，确保支撑好的模板内几何尺寸与设计吻合，模板连接牢固稳定、线形平顺；

a3、沉降缝的设置：在排水涵墙身指定位置设置沉降缝，缝宽为2～3cm，缝内用沥青等防水材料进行填充；

a4、浇筑改沟和排水涵的基础、墙身：按相关规范施工，混凝土振捣均匀，浇筑后进行养护和报验；

a5、排水涵盖板的预制：对盖板进行浇筑预制，盖板浇筑完毕后，对其进行养护，待混凝土强度达到设计强度后，再进行脱模和吊运。