高速公路特殊地质(炭质岩土)的处理技术

高速公路特殊地质（炭质岩土）的处理技术

杨明东

（中交第一航务工程局第二工程有限公司，山东 青岛 266000）

摘 要：本文研究高速公路特殊地质（炭质岩土）的处理技术，结果表明采用排水防渗法，不仅安全系数高，而且沉降小、成本低，同时有效的解决了炭质岩土路床结构层不稳定及浅水层浸泡路床的质量问题。 关键词：炭质岩土；排水防渗；沉降

中图分类号：U412.366 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）03-0218-03

引言

高速公路路基的施工质量关系到以后运营期间的安全，在施工过程中不仅在填料、压实度、路基边线、路基纵横坡等严格控制外，还需对特殊地质路段的正确处理。近几年来随着“一带一路”的提出，云、贵、川、藏等边缘区域的基础建设越来越多，然而该区域复杂地质的处理成为一项重点课题去研究，现就云南省蒙文砚高速公路挖方路段特殊地质炭质岩土的处理进行阐述。

一、工程概况

云南蒙文砚高速公路项目路线起于云南省东南部红河哈尼族彝族自治州的蒙自市，接开远至河口高速公路，山州州府文山市，止于文山州的砚山县，接广州至昆明高速公路，路线全长130.443km详见图1，该炭质岩土处置位于鸣鹫镇K27+050及K27+700里程。

图1 蒙文砚高速公路位置图

本项目采用双向四车道高速公路标准，设计速度 80km/h、路基宽度24.5m。其中行车道宽为4×3.75m，中间带宽为3.0m（其中分隔带宽为2.0m，左侧路缘带宽为0.5m），硬路肩宽2.5m（含路缘带宽0.5m），土路肩宽0.75m。

二、特殊地质描述

该路段处于构造溶蚀侵蚀低中山地貌区，微地貌属于山间“U”型河谷边缘陡坡地貌，为新建路线。主要分布地层有第四系坡残积（Qdl+el）层及第四系冲洪积（Qal+pl）层，其下为泥盆系中统坡脚组（D2p）地层。第四系坡残积

收稿日期：2017-02-10

作者简介：杨明东（1982-），男，河南潢川人，中交第一航务工程局第二工程有限公司工程师，副经理，从事水工、铁

路、公路、市政方面工作。

三、方案比选 1．块石换填

用挖机挖除炭质岩土，块石分层填筑，填筑过程中注意分层厚度及块石粒径。

优点：施工工艺简单，可以全天候作业，深度在3m以内的作业效率较高。

缺点：运输量大，需要运出大量的换填材料和运进大量的块石，交叉施工多，安全隐患多；地基沉降量大，需要一段时间沉降；且对于炭质地质高于3m的施工效率低，换填困难，整体费用较高。

2．桩基加固

采用PHC桩、碎石桩、旋喷桩、水泥搅拌桩等方法进行打设，形成整体的地基加固的方法。

优点：工程安全性能高，地基沉降量小。 缺点：施工速度慢、施工周期长、费用高。 3．排水防渗法

施工至路基顶标高后，路基整幅自路基96区顶往下超挖1.5m，利用挖机把炭质岩土挖除。在路基两侧边沟底部和路床横断面每20m一道挖深至96区向下2m做40×40cm（横向）60×60cm（纵向）级配碎石盲沟，盲沟设置流水坡，使横向盲沟的水排往纵向盲沟形成排水系统。然后（Qdl+el）地层岩性以粉质黏土和炭质岩土为主，炭质岩土为软弱灰岩、砂岩、泥岩，岩质软弱、崩裂性强、风化程度大、抗风化能力差；强度低，强分化后成泥土、吸水膨胀崩解、失水收缩干裂坚硬；岩体结构差；极易活化且不可朔。

图2炭质岩干燥与遇水情况下照片

第3期 杨明东：高速公路特殊地质（炭质岩土）的处理技术 219 在盲沟顶铺设一层反滤土工膜形成防渗层，再回填20cm碎石、80cm的块石，顶层回填50cm碎石土做路床顶面。

该方法施工简易、施工周期短、设备使用少，不存在交叉作业安全系数高，费用低，沉降小，但流水坡和反滤层铺设质量要求高。

四、施工工艺流程及施工方法 1．施工工艺流程

路堑开挖至设计标高——测量高程及线路定线——路槽开挖至处理深度——基底清理——盲沟施工——铺设防渗土工膜——回填盲沟及路槽级配碎石20cm——回填80cm块石——回填至路床顶标高——检验与检查

2．施工方法

（1）路堑开挖至设计标高

通过测量员进行放线，确定路基96区顶标高，路基宽度24.5m，打上边桩挂好边线。

采用层层开挖的方法开挖到96顶标高，纵、横坡按照设计图纸进行开挖出来后，通知中心试验室进行取样，经过试验确定土质不符合路基路床填料，进行下道工序。

（2）测量高程及线路定线

确定换填方案后，测量员进行高程复测，确定每一段的开挖深度，放开挖边线及盲沟位置，避免超挖和少挖现象的出现；同时让测量员测出换填的断面，10m取一个断面。对施工人员进行技术及安全交底，确保施工的规范性及安全性。

（3）路槽开挖至处理深度

施工过程中采用路基整幅自路基96区顶往下超挖1.5m，采用挖机进行层层开挖的方法，禁止超挖、深挖。

挖出来的不合格土经土方车运往指定的弃土场。 开挖过程中，遇到地质较硬的煤石挖机无法挖除时，利用破碎头进行破除，以保证整体的底层面平整，见图3炭质岩土开挖。

图3 炭质岩土开挖

（4）基底清理

开挖至处理深度后，进行人工对基底整平，再进行压路机压实，局部边缘地段采用小型夯实机进行夯实，以保证基槽底面无杂物和平整，同时验收流水坡度，做到中线高两边底，保证水能顺利流向盲沟。

整平压实后通知试验室做地基承载力试验，试验合格后方可进行下一步施工。

（5）盲沟开挖

基底整平压实后重新进行盲沟放线，开始纵、横盲沟开挖，纵向盲沟左右幅边界各一条，横向盲沟每20m设置一条，并且都贯穿路基断面。

横向盲沟截面尺寸：40×40cm，纵向盲沟截面尺寸：60×60cm。

横向盲沟沟底坡度要与路基横坡保持基本一致，沟底要平顺；纵向盲沟沟底坡度要与路线纵坡保持基本一致，沟底要平顺，以保证水能顺畅在盲沟流动。

开挖完成后人工再次进行整平、小型夯实机夯实基底。 （6）铺设防渗土工膜

盲沟开挖整平夯实完成后，从路槽的一端向另一端铺设反滤土工膜，遇到盲沟位置自然顺着盲沟底铺设，铺设过程中保证搭接长度，漏铺或少铺，并对防渗土工膜固定。待整体铺完后检查铺设的平顺，特别注意检查纵横盲沟搭接处的平顺，使整个底面形成通畅的排水系统。

（7）回填盲沟及路槽级配碎石

基底全部处理完成后报监理进行验收，合格后先回填盲沟级配碎石。分2-3层回填，每层回填后采用小夯机进行夯实。

盲沟回填完成后再次检查基底铺设的防渗土工膜的平顺，平顺后方可对基底回填20cm的级配碎石，利用人工进行碎石整平，小夯机压实。注意严禁采用大型设备施工，严禁破坏防渗土工膜。

（8）回填80cm块石

碎石平整压实后进行块石回填，根据所确定的处理方案，回填块石的厚度为80cm，分两层进行，每层回填后碾压密实。

回填过程中严禁使用超粒径（不大于30cm）块石进，否则后期可能会引起路基的不均匀沉降。

（9）回填至路床顶标高

采用路床填料进行回填到设计顶标高。其中填料要求为：最大粒径不大于8cm，小于2cm粒径的细料含量不大于10%，其塑性指数不大于9，CBR值大于8%，并有一定级配的透水性良好填料。

填筑过程中要控制好填筑的层厚（每层压实后厚度不大于15cm），每填筑完一层都要通知试验室进行压实度测试，合格后才能进行下一层的填筑。并且控制好每一层的平整度、纵横坡、路基边线等重要指标。

（10）检测与检验

完成一段路床处理后安排试验员对路基平整度、弯沉及压实度等指标进行检测，并安排测量员设置沉降观测点进行沉降观测，在雨季初期检查盲沟出水口的流水情况。

五、结语

排水防渗法的实施过程中所用的片石均由主线路基石方开挖段提供，不仅有效利用了路基开挖出来的多余片石，并且投入机械少、施工简易、施工周期短、不存在交叉作业、安全系数高，沉降小、成本低，同时有效的解决了炭质岩土路床结构层不稳定及浅水层浸泡路床的质量问题。