京石高速公路改扩建工程路基设计探讨

胡克伟

（河北省交通规划设计院，河北 石家庄 050011）

0 引言

京石高速公路起点位于京冀交界处，终点位于石家庄市大沙河南岸，路线全长185.843km。该段为老路扩建段，路基宽度由26m、27m拼宽至八车道42m。

路基的稳定性对该改扩建工程非常重要，为保证路基施工质量，现就路基的重点设计内容进行如下讨论。

1 桥头路基处理

该工程桥、涵和通道过渡段处理范围以及桥头路基填料的综合比较如表1和表2所示。

表1 桥、涵和通道过渡段处理范围

表2 桥头路基各填料综合比较表

经综合比较，对扶壁式桥台和重力式桥台桥头路基及短路基路段采用填筑液态粉煤灰，其它型式桥台桥头路基采用7%石灰土填筑。

2 新旧路基衔接

本合同段全线均为改扩建工程，路基里程较长，作为路基扩建工程的重点内容，该段路基拼接参考沪宁高速公路扩建的经验，结合本项目原有老路基填料主要为砂性土的特点，根据不同的填土高度和筑路材料类型，分如下四种情况考虑实施方案。

2.1 一般路段（边坡高度大于0.8m＋路面厚度且小于8m）

考虑到原有老路基填料主要为砂性土，局部路段掺有粉煤灰和生石灰，原老路基在开挖过程中，存在发生坡体垮塌和失稳的可能，针对不同情况，拟定以下拼接方案进行比较。

2.1.1 方案一：直接填筑

原老路基边坡清坡0.3m后，直接填筑，并在路床底部及距路床底部40cm部位分别铺设一层钢塑格栅，以减小新老路基不均匀沉降及提高新老路基衔接性。

2.1.2 方案二：开挖小台阶方式（台阶宽0.6m，高0.4m）

原老路基边坡清坡0.3m后，自下而上第一级台阶宽1.5m、高1m，第二级台阶及第二级台阶以上宽0.6m、高0.4m。开挖一级填筑一级，填筑路基时在基底、路床底部和路床中部分别铺设一层钢塑格栅。

2.1.3 方案三：开挖缓坡台阶方式（台阶宽1m，高度采用1～3m，坡率采用1∶1.5）

原老路基边坡清坡0.3m后，自上而下开挖。第一级台阶从行车道与硬路肩分界线开挖，开挖高度至路床底部，留1m宽平台；再往下采用宽1m，高度1～3m的缓坡台阶（坡率1∶1.5）。待台阶开挖完成后，喷射M10砂浆（厚2～3cm），以防止雨水冲刷。填筑路基时，在基底、路床底部和路床中部分别铺设一层钢塑格栅。

2.1.4 方案四：开挖较大台阶方式（台阶宽1m，高0.68m）

该方案原老路基开挖台阶方式采用自下而上，第一级台阶宽1.5m、高1m，第二级及第二级以上台阶宽1m、高0.68m。开挖一级填筑一级，填筑路基时，在基底、路床底部和路床中部分别铺设一层钢塑格栅。

东半壁店小流域位于北京大兴区东南部，是大兴重点发展的地区，属永定河冲积、洪积平原区，小流域出口汇入新凤河和官沟，最后入凤河，属北运河水系。

2.1.5 综合分析

采用大台阶和缓台阶开挖时，可最大程度地扩大新老路基衔接面积，新老路基衔接效果最好，施工时可以采用机械大规模作业。但由于开挖土方量大，对老路基的破坏范围大，导致经济性差；而且老路填料主要为砂性土，自稳性较差，对其进行大面积开挖可能导致老路边坡垮塌、路面塌陷等不良后果。采用小台阶开挖可尽量避免对原有路基及路面的破坏扰动，老路的稳定性可以在拼宽施工阶段得到最大程度的保证，经济性较好；但采用小台阶开挖时新老路基衔接由于面积小，容易产生沉降差和滑动破坏，对施工的要求较高。

从技术和经济性上进行综合考虑，推荐采用小台阶开挖拼接方式，即方案二。

2.2 低填路段（填方高度不大于0.8m＋路面厚度）

采用开挖一级台阶的方式，台阶宽1.5m、高0.8m＋路面厚度。为减小新老路基不均匀沉降及提高新老路基衔接性，在路床底部及距路床中部分别铺设一层钢塑格栅。

2.3 填高大于8m处

填高大于8m处采用开挖小台阶方式（台阶宽0.6m，高0.4m）。清除原老路基边坡表层土0.3m，待分层填筑路基至距路基设计标高5m处时，开始自下而上开挖台阶，台阶尺寸第一级台阶宽1.5m、高1m，第二级台阶及第二级台阶以上宽0.6m、高0.4m。开挖一级填筑一级，填筑路基时在最下一级台阶、路床底部、路床中部分别铺设一层钢塑格栅。

3 短路基

3.1 短路基的特点

根据本项目改扩建的特点，对新老路基沉降差异的控制要求较高，采用一般填料填筑路基时，要达到预期压实度要求，可采用冲击碾压补强的措施。考虑到冲击碾压按12km／h的时速，根据压路机从加速到匀速再到减速停止或转弯场地的长度要求，路基里程至少在100m以上才能基本满足冲击压实的效果。

若短路基填筑材料采用砂砾、碎石等材料，由于此类材料达到压实效果相对普通填料相对较容易，可采用普通压路机进行压实，根据普通压路机正常的施工场地要求，一般要求路基长度不小于30m为宜。

若短路基长度小于30m，考虑施工难度、桥头路基沉降要求等综合因素，需进行特殊处理。由于处于桥头，且为改扩建工程，不可采用强夯措施，需尽量以冲击压实的轻质材料为主。

3.2 短路基处理原则

根据以上对于短路基的研究及其它改扩建项目的经验，结合本项目特点，决定对路基长度L≤100m（即短路基）路段进行路基处理：

a）若30m≤L≤100m，此段短路基定义为一般短路基，可采用碎石、液态粉煤灰和气泡轻质混凝土等较好压实的填料；

b）若L＜30m，定义为超短路基，考虑到超短路基里程太短，施工作业面较小，不易采用需机械压实的填筑材料，推荐短路基填料采用液态粉煤灰进行填筑。

4 特殊地质路基处理

本合同段不良地质主要为软弱土，多呈透镜体分布，厚度一般为2～8m，埋深多在2～5m，局部埋深达10余米。另部分路段由于地下水开采而造成地面局部塌陷，塌陷深度为0.5～1.5m，但距路线相对较远，对本项目基本无影响，可不予单独处理。

4.1 软土处理

本段局部段落，分布有软土和软弱土，埋深一般为2～5m，厚度为2～8m，拟采用管桩和CFG桩对路基进行加固处理，以降低工后沉降。管桩间距2m，桩长12～20m，CFG桩间距1.4m，桩长10～14m。

4.2 桥头路基计算工后沉降较大路段的处理

根据计算，本合同段绝大部分路段不需要采用复合地基处理，但局部路段地基土，其工后不均匀沉降大于5cm，拟定采用CFG桩进行加固，以降低工后沉降。桩间距1.5m，桩长10～16m。

4.3 整体式基础地基加固处理

本合段大部分通道、涵洞采用了整体式基础，而为确保上部结构的整体连续性和安全性，可考虑采用CFG桩对基底及两侧进行加固处理。桩间距1.5m，桩长10～15m。

4.4 老路排水沟处理

原老路排水沟尺寸较大是本项目的特点之一。本次扩建路基拼宽，需将原老路基排水沟填筑至地表，再开始填筑路基。为避免施工过程中雨水浸泡老路排水沟内已填筑土体，考虑老路排水沟填筑采用透水性较好的砂砾填筑。

5 结语

在高速公路改扩建工程中，路基设计是关系改扩建工程成败的关键，必须牢牢把好质量关，进行精细化设计，防患于未然，才能做到公路的安全稳定，使高速公路更好地为社会服务。

[1]JTG D30—2004，公路路基设计规范[S].