改建公路拓宽路基不均匀沉降预防处理措施

李亚军

大广高速赤峰至承德段公路工程项目，内蒙古赤峰024000

摘要 目前国内很多高速公路是利用原有一级公路改扩建而成，旧路基沉陷一直是界内人士研究的问题。本文以大广高速公路赤峰至承德K42+204.0-K102+910.0段一级公路改造高速公路为利，对原有一级公路部分路段的路基沉陷进行了一定的机理分析，进而提出具体的处理措施，以保证改建后的高速公路路基稳定。

关键词 公路施工；路基；不均匀沉降

中图分类号U416.1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）61-0130-02

1 项目概况

自从80年代以来，我国已修建7万多公里的高速公路，其中4车道占绝大多数。目前部分已修建4车道的通行能力已不能满足日夜增长的交通量的需求，需要对原有路基拓宽。由于高速公路扩建工程是刚刚开始的新事物，理论和实践经验不足，可借鉴的成果较少，设计、施工、技术控制标准等内容规范都涉及不多，为了路基的安全，设计过于保守，不经济科学，造成了巨大的浪费；另一方面由于对扩建工程路基变形特性的认识的模糊，跳不出新建工程的设计方法和认识，出现局部路基失稳，路面纵向开裂的事故，社会负面影响大。从长远发展和经济效益的角度讲，高速公路的改扩建工程将是本世纪初我国公路建设亟待解决和必须解决的重要问题，具有非常重要的现实意义和前瞻性。

高速公路的拓宽与拼接必然会遇到新老路堤的相互影响、新老高速公路的融合贯通、新老桥台的拼接组合等问题。由于新老路堤结合部存在道路施工时间的差异，导致地基固结和路堤压缩程度不同而产生的新老路堤的不均匀沉降，进而导致结合部路面出现裂缝、破损、高差、行车不舒适性等现象，会影响高速公路安全并造成服务水平的降低，特别是软土地基上的新老高速公路的拼接还可能引起路堤的失稳和滑坡。

因此，高速公路接拼工程中的差异沉降是一个关键性的问题，如处理不当，极易导致路面拉裂，影响路堤使用，给行车安全带来隐患。所以开展对高速公路拓宽工程相关问题的研究就具有了十分重要的工程意义。

本项目需要拓宽的路段为原有锦山至茅荆坝公路全长67.0km（K42+204.0-K102+910.0），按旧规范山岭重丘区一级公路标准设计，计算行车速度60km/h ，路基宽度20m，即在原路20m宽路基的基础上两侧加宽至26m，改为高速公路。原路含水量较高土质路段约9.9km。

2 机理分析

根据赤承高速公路拓宽路段结合部处治的特殊性和理论计算评估，对比分析地基处治方法：粉喷桩复合地基、砂砾石换填、沉降可控地基处治方法；路基处治方法：加筋路堤、轻质路堤；新旧路基连接处治方法：土工加筋、隔离墙、挖台阶等处治技术的设计思路、适用场合、工程效果和参数敏感性，为实际工程中处治技术的采用提供选择的依据。

3 拟解决的关键技术及实施方案

3.1 赤承高速公路拓宽路段结合部协同沉降理论分析与机理研究

1）按原设计要求实施，模拟计算新加路基荷载导致的旧公路地基、新公路地基的沉降变形位移场，计算新旧公路地基的不均匀变形量，为工后沉降量的控制标准提供理论根据；

2）在按原设计的基础上，根据实验的要求，模拟计算不同台阶尺寸时，新旧公路地基的不均匀沉降变形量；分析选择最优的台阶尺寸和形式。分别针对1.0m，1.5m，2.0m的台阶进行模拟计算；

3）针对湿陷性黄土的试验段，模拟计算原设计方案（换填砂土，冲击压实）与试验方案（石灰桩等）的地基沉降情况；

4）针对高填方的试验段，模拟计算原设计方案与试验方案（混凝土桩、碎石桩等）的地基沉降情况、边坡的稳定分析；

5）根据室内试验和现场测试的结果，与有限元计算结果对比分析，通过反复的调整计算参数、进行反演分析，直至有限元计算结果与实测结果基本吻合，以此标定有限元计算的相关参数使之与实际情况符合；

6）用经上述修正后的有限元分析模型分析部分典型路段，并与实测数据对比。通过对各典型路段的计算分析，总结新老路基不均匀变形的影响因素，不同影响因素作用条件下新老路基变形特征。为建立道路路基拓宽设计方法奠定基础。

3.2 赤承高速公路拓宽路段结合部处治措施研究

本研究根据赤承高速公路拓宽路基具体特点，因地制宜地选用不同处治方式：

1）湿陷性黄土路段

工程地质类型：湿陷性黄土根据厚度与填方高度不同采用不同措施，分为表层、浅层、深层三种类型。

（1）表层厚度为1.0m以内，采用原设计方案，换填40cm砂砾，冲击压实并铺筑土工格栅。试验段落43+200~43+350右幅；

（2）浅层处理，厚度为1.0m~3.0m，采用两种处置方案：

方案一：简易石灰桩，石灰桩深度为50cm，桩径30cm，按梅花形布设，成孔后填筑生石灰、砂砾，同时填筑砂砾层及铺筑格栅。试验段落42+900~43+050右幅。

方案二：基底采用路拌机掺水泥石灰，掺配量控制在4％～8％，上部为砂砾垫层，试验段落K43+050~K43+200右幅。

（3）深层处理：砂砾桩，桩径40cm，桩长8m，桩距120cm采用振动法施工，试验段落K55+220~K55+400右幅。

2）高填方路段

（1）原设计方案不变，施工结束后，进行超载预压，预压段落48+700~49+000右幅；

（2）原地面进行砂桩处理，桩径40cm，桩长5m，桩距120cm，主要目的为提高地基承载力，施工结束工后进行预压，试验段落48+500~48+700右幅。

3）半填半挖段落：设置盲沟，路床换填80厘米砂砾，试验段落71+400~71+650两侧；

4）铺筑不同类型格栅，土工格室及单项格栅；铺筑原设计格栅，台阶宽度变更为1米台阶，试验路段为K65+600~K65+700段落右幅铺筑单向格栅，K65+950~K66+050段落右幅挖1米台阶，铺筑原设计钢塑格栅，K66+050~K66+150段落右幅铺筑土工格室；

5）路床顶面铺筑土工格室，试验路段为K61+200~K61+400段右幅。

3.3 赤承高速公路拓宽路段结合部协同沉降施工质量控制标准

根据试验路的铺筑和试验路试验监测和检测，分析结合部差异沉降对路面结构的影响，对结合部协同沉降的施工质量控制标准进行研究。

1）公路拓宽工程中的新老路基结合部容许差异沉降

在模拟计算新加路基荷载导致的旧公路地基、新公路地基的沉降变形位移场，计算新旧公路地基的不均匀变形量的基础上，提出路基拓宽工程中新老路基结合部容许差异沉降为控制指标。

2）拓宽路基填料及压实度控制标准

路基拓宽工程中，新路基的填料及压实度一方面影响新路基的自身压缩变形，另一方面影响新老路基的模量比，进而影响结合部路面结构的力学响应，因而进行填料合理选择和压实度控制极其重要。故应提出拓宽路基填料及压实度控制标准。

3.4 赤承高速公路拓宽路段结合部协同沉降施工工艺研究

提出适用于赤承高速公路拓宽路段结合部协同沉降的施工工艺。

1）碾压机械组合，根据冲击碾压、强夯影响深度、作业面积等因素进行选择其施工；

2）砂桩、石灰桩等桩的桩距、桩径以及成桩机械的选择；

3）台阶的宽度、高度等参数的确定；

4）土工格栅的布设施工工艺。

4 结论

大广高速赤峰至承德段43+200~43+350右幅、42+900~43+050右幅、K43+050~K43+200右幅、K55+220~K55+400右幅、48+500~48+700右幅、71+400~71+650两侧、K65+600~K65+700右幅、K65+950~K66+050右幅、K66+050~K66+150右幅、K61+200~K61+400右幅根据不同的机理分析进行了相应的特殊处理，从目前的效果看结合日常观测分析，对于旧路改造工程原有道路的路基沉陷进行必要的特殊路基处理是非常必要的。

参考文献

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[3]穆丹彤.浅谈高速公路路基沉陷的影响因素和防治措施[J].中国高新技术企业，2008.