一种V型冲沟拱形填筑路基施工方法

本发明涉及道路路基填筑及路基内部防排水施工，具体涉及一种v型冲沟拱形填筑路基施工方法。

背景技术：

1、v型冲沟广泛分布于山地、丘陵及沟壑发育地区，具有沟底较窄、沟壁较陡、断面变化较大、两侧支承边界明显、填筑高度较高等特点。道路跨越此类冲沟时，通常需要实施高填方路基施工。

2、现有高填方路基多采用水平分层填筑方法，按层厚和设计高程成型。该方法工艺成熟、便于控制压实质量，但未将冲沟空间形态和两侧支承边界作为几何控制条件，难以调节填筑作用在沟底与两侧支承边界之间的分配，沟底附近易出现应力和沉降集中。

3、若按固定深度终止拱形填筑、再按常规做法施工上部排水构造，则拱形填筑终止位置与排水基面高程、排水坡向、顶部空间及外部排水出口之间容易缺少协调，截留水滞留或排导不畅，入渗水会软化拱脚及其支承界面，削弱拱形分载作用。此外，末层拱形填筑层受压实变形、补强和施工偏差影响，还可能出现局部不可压实尖灭区、削切返挖扰动已压实土体、局部反坡积水，以及截排水层被压缩刺破或出口倒灌等问题。

4、目前，v型冲沟高填方的排水处理常见沟底渗水盲沟、底部涵管和防水土工膜临时排水沟等形式；但盲沟排水能力有限，涵管在高填方段易受压破坏，临时排水沟则难以解决路床以下永久入渗水与拱形填筑终止位置的协调问题。

5、综上，现有技术缺乏一种以拱形填筑层实际成型状态为依据，在不破坏已压实拱形层的前提下，实现拱形填筑体、复合截排水层与上部路床连续衔接的施工方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种 v 型冲沟拱形填筑路基施工方法，以拱形分层填筑为主体，充分发挥冲沟两侧坡体拱脚支承效应，降低沟底沉降；同时解决拱形曲面汇水带来拱脚泡水风险，实现拱形填筑体-复合截排水层-上部路床三者可靠连续衔接。

2、为此，本发明采用如下技术方案：

3、一种v型冲沟拱形填筑路基施工方法，包括以下步骤:

4、s1：采集冲沟地形地质水文及路基设计施工资料，核查外部重力排水出口条件，实施前置处置，形成找平基底；

5、s2：依据冲沟空间形态和两侧支承边界，确定填筑控制方向、拱顶轴线、两侧拱脚控制点、拱跨度、逐层填筑拱度，设置由深至浅递减的变拱度分区并编制分层几何控制点表，确定过渡起始层候选层位及预计成型控制面；划分排水单元，布设统一坐标高程基准的测点，确定目标防排水过渡基面；所述过渡起始层为拱形分层填筑中最后一层完整拱形填筑层；

6、s3：施工前过渡条件核查：对比预计成型控制面与目标防排水过渡基面，核查压实后正填厚度是否处于压实设备与填料松铺系数确定的最小至最大压实厚度区间、顶部剩余空间、重力排水连通条件；核查不满足，则调整过渡起始层层位、末段填筑拱度或排水方案后重新核查；

7、s4：按照分层几何控制点表开展拱形分层填筑，分层压实并按累计填筑高度做阶段性夯实补强；施工过渡起始层，完成末次补强、补料整平及压实后，实测各测点成型标高，开展施工后过渡条件复核；复核验收合格后方可开展后续填筑；

8、s5：以验收合格的过渡起始层实测成型面为下基准面，仅采用分区分层增料压实方式形成变厚度过渡填筑层，填筑至目标防排水过渡基面，在该基面上施工与外部重力排水出口连通的复合截排水层；全程不对过渡起始层进行削切、返挖、开槽；

9、s6：按排水单元开展受控通水检验，排水单元检验不合格不得进行保护覆盖；修复复检合格后，实施保护覆盖，再开展上部路床施工。

10、在一些实施例中，步骤s2中，将冲沟划分为一个或多个控制区段，冲沟弯曲、宽度突变或者两侧支承边界条件不一致时，不同控制区段分别确定填筑控制方向，相邻区段之间平顺过渡。

11、在一些实施例中，步骤s2中，每层的填筑拱度基于拱顶控制点设计标高、两侧拱脚控制点连线在拱顶位置的标高、该层拱跨度计算；随填筑高度抬升填筑拱度逐步减小；依据拱顶控制点距离路床顶面的控制深度设置变拱度分区；当拱顶控制点距离路床顶面控制深度≤0.8m时，结合顶部预留施工空间、压实厚度、排水出口条件确定过渡起始层拱度与终止层位。

12、在一些实施例中，步骤s2中，分层几何控制点表至少包含填筑层编号、控制剖面编号、控制点编号、控制点类型、平面坐标以及设计标高；控制点至少包含拱顶控制点、左右拱脚控制点；拱跨度大、冲沟两侧不对称时增设拱腰中间控制点。

13、在一些实施例中，步骤s4所述施工后过渡条件复核，通过各测点目标防排水过渡基面目标标高减去过渡起始层补强压实后实测成型标高，得到各测点压实后正填厚度；全部排水单元测点均满足压实厚度区间要求方可验收；复核不合格，排除测量误差后按照设计变更返工处理。

14、在一些实施例中，步骤s5中所述复合截排水层由防渗隔离层、连续面内导排层、过滤保护层依次铺设组成；防渗隔离层在拱脚位置、新旧土界面、非集水边界位置向上翻起密封；连续面内导排层连通外部重力排水出口。

15、在一些实施例中，所述连续面内导排层向外排水采用两种方式之一：一是通过防渗防护坡面排水槽接入边坡排水渠；二是通过防渗集水体、带孔集水管、实壁出水管接入外部重力排水出口。

16、在一些实施例中，拱形填筑的曲线形式采用圆弧或者抛物线；不同控制区段、不同填筑高度可选用不同曲线形式，相邻区段拱形填筑面平顺衔接；两侧拱脚控制点允许平面位置、设计标高不对称。

17、在一些实施例中，步骤s1中找平基底形成包含地基处理、沟壁界面处理、基底排水；地基处理选自换填、强夯、灰土挤密桩、cfg桩、长短桩复合地基中至少一种；沟壁界面处理包含开挖台阶、界面粗化、土工加筋；基底排水采用截水沟、盲沟、碎石反滤垫层中的至少一种；原有地基、沟壁条件满足设计承载力时，可省略对应处置工序。

18、在一些实施例中，步骤s4中阶段性夯实补强采用高速液压夯实；临近涵洞、管廊构筑物时降低夯击能量或者缩小夯点密度，满足构筑物振动变形限值。

19、本发明的设计原理在于：

20、1.采用“适配冲沟本体形态”的拱形几何控制体系，优化荷载传递路径

21、原有技术问题传统路基填筑直接以道路中心线、道路横断面作为填筑控制剖面与控制方向，忽略v型冲沟本身沟谷走向、宽窄变化、沟壁不对称的客观形态；早期拱形填筑大多直接套用道路横断面做拱，当冲沟走向与道路斜交、冲沟宽窄沿路线变化、两侧沟坡不对称时，拱脚不能有效落位在冲沟两侧坚实支承坡体上，拱形传力效果大打折扣，沟底依旧出现显著应力与沉降集中；施工依靠工人经验放线，没有标准化几何控制点体系，施工离散性大。

22、本发明以冲沟空间形态、两侧支承边界作为第一控制依据，而非道路线形；冲沟弯曲、宽度突变、两侧边界条件不同时划分多个独立控制区段，各区段单独确定填筑控制方向、拱顶轴线，相邻区段平顺过渡。建立标准化分层几何控制点表，控制点至少包含拱顶控制点、两侧拱脚控制点；拱跨大、两侧不对称时增设拱腰中间控制点；明确每层拱跨度、拱脚控制点平面与高程可以不对称。设置变拱度分区：拱顶距离路床顶面越深，填筑拱度越大，随着填筑高度抬升，填筑拱度逐步递减；当距离路床顶面控制深度≤0.8m，不再机械套用固定拱度终止高程，结合现场施工条件灵活确定拱形终止层位。

23、改进带来工程效果让拱脚可靠坐落在冲沟两侧天然坡体支承边界上，将一部分路基竖向荷载由沟底竖向传递转化为两侧坡体分担；数值模拟验证，拱形填筑相比水平填筑，沟底传力占比下降，两侧端部承压占比提升，直接降低沟底沉降与应力集中；用控制点表量化放样，减少人为经验带来施工偏差，提升拱形成型可靠性。

24、2.复合截排水层针对性解决拱形填筑带来的“拱脚汇水浸泡”次生病害

25、原有技术问题拱形填筑面向上拱起，路床的入渗水会沿着拱形曲面自动向拱脚、新旧土界面汇集。传统排水方案只关注沟底地下水排出，忽视路床往下的入渗水；排水层简单铺在拱形层之上，没有对拱脚、新旧土界面做密封，汇集过来的渗水持续浸泡拱脚支承土体，降低土体抗剪强度，拱脚支承刚度下降，拱形分载作用失效。盲沟、涵管等传统排水构造，也很难和拱形填筑顶部变形面匹配。

26、本发明区分两套排水对象：基底排水处置沟底地下水、基底渗水；复合截排水层专门处理来自路床、路面下渗的入渗水，二者分工明确。

27、复合截排水层采用三层结构：防渗隔离层、连续面内导排层、过滤保护层；防渗隔离层在拱脚位置、新旧土界面、非集水边界向上翻起密封，阻断渗水渗入拱脚支承界面的路径。

28、根据冲沟与道路条件划分独立排水单元（单侧、双侧、多单元），每个排水单元具备独立分水边界、集水边界和外部重力排水出口；导排层可以选用坡面排水槽或者集水管、实壁出水管两种外排路径。

29、改进带来工程效果解决拱形填筑带来的“曲面汇水浸泡拱脚”这一固有次生风险；把入渗水有序导排至外部重力排水出口，避免拱脚土体含水率升高软化，维持拱脚侧向支承刚度，保障拱形长期工作性能。

30、本发明的有益效果在于：

31、1.力学性能优化：以冲沟空间形态和两侧支承边界为几何依据实施拱形分层填筑，将部分填筑作用由沟底竖向传递转为由两侧支承边界共同分担，降低沟底应力和沉降集中；数值验证表明，底部填筑层端部承压占比显著提升，沟底下传比例降低。

32、2.结构耐久性提升：通过目标防排水过渡基面实现复合截排水层与拱形填筑体的精准衔接，配合拱脚、新旧土界面处的防渗密封，阻断入渗水向支承界面的渗流路径，避免界面土体软化，维持拱形分载机理的长期有效性。

33、3.施工质量可控：通过施工前过渡条件核查提前规避顶部空间不足、反坡积水等问题，通过施工后实测复核确定过渡层厚度，仅采用增料压实工艺，避免削切、返挖、开槽对已压实拱形层的破坏，将质量控制由事后返工提前至施工前后的闭环管控。

34、4.适配性强：填筑控制方向独立于道路中心线，可适配不同走向、不同形态的v型冲沟；排水单元可采用单侧、双侧或多单元布置，适应不同地形与排水条件。