高速公路改扩建工程路基稳定性及控制技术研究

李仲骏 （江苏海通建设工程有限公司，江苏 连云港 222000）

1 项目概况

某高速公路于2006年完成设计，2009年建成通车，主线全长79.85km，标准的双向四车道。该高速公路的建成有利于江苏核心区的经济圈辐射到江、浙、沪三角核心区域。目前已运行了将近11年的时间，有的路段出现严重的损毁。尤其随着江苏经济的迅猛发展，高速公路的交通流量逐年增加，之前的设计标准已不符合新时代江苏经济的发展，为此，加宽该高速公路增加其通行能力，就成为地区高速公路管理的现实所需，得益于江苏省交通厅的极大努力，地区政府与交通厅拟通过财政支出对该高速公路进行双向八车道的改扩建，而针对改扩建路段存在的路基软基，就成为了工程质量控制的重点。

2 施工特点分析

2.1 新老路基结合部的处治和新老路基差异沉降问题

在扩建时增加高速公路车道便应该重视许多问题，例如新老路基差异沉降、新老路基的相互作用等。假如不处理好这些问题，便会导致路面开裂、路面下沉，直接影响扩建过程中的施工质量，不能使工程将来在很长时间里发挥较大作用，阻碍江苏地方经济的发展。同时，不控制好施工质量，同样会降低政府投资带来的效益。

2.2 深厚软土地基路堤拼接沉降存在着较大的技术难度

从高速公路的工后沉降观测资料可以看出，除了少数桥台之外，大部分处理过的软基路段的沉降已大致稳定。拼接好新路拓宽之后，新增加的外部荷载会影响老路基，这不仅会改变其应力，还会导致其变形。假如新路基与老路基之间的拼接不合理会使路面的承载能力受到限制，进而影响行车舒适性，以及路面的外观。路基扩建导致新路地基沉降规律与老路基再固结过程，均不同于新建路的条件。

2.3 填砂老路基边坡软基加固施工限制条件严格

因为土地资源不足，高速公路老路基利用粉砂土来填筑，利用粘质土来路基边坡处理，垂直厚度设计0.9m～1.0m。以此同时还使得扩建工程缺乏道路分流条件，扩建高速公路不能改变原先的通行能力。主要利用塑料板排水固结法来处理老路地基，工程在扩建过程中和扩建后会使斜坡某些地基出现荷载，将会使地基出现新的沉降，所以，针对老路基斜坡中的软基应该再次加固。有的老路基利用砂性土来填筑，对边坡进行开挖时会使道路出现安全事故，在处理地基时应该通过相关模拟试验来选择合适的施工方案。

3 某高速公路改扩建工程软土地基处治施工方案

3.1 某高速公路改扩建工程软土地基处治施工方案的确定

通常针对改扩建高速公路时，会较多利用土工合成材料法、抛石挤淤法和强夯法等，综上，考虑到该工程的路基软基土层实际，结合模拟试验基础，对该路基软基土的老路基利用粉砂土来填筑，利用粘质土来包边，且设计0.9m～1.0m的垂直厚度最为合适。所以针对这样的老路基在开挖边坡时,会使道路出现安全事故，假如不开挖路堤斜坡直接处理软基，能够大大提高施工效率。所以通过探究，在处治软土地基时大致利用素桩复合地基技术，使其处治方法更符合高速公路扩建的具体情况。为了很好地选取施工技术，验证素混凝土桩复合地基处治方法是否可行，进而确定完善的施工方案，选取高速公路的某个路段深厚软基进行加固实验，有针对性地进行有关参数试验，确保扩建工程的高效进行。从高速公路的工后沉降观测资料能够看出，除了少数桥台，众多处理过的软基路段其沉降大致已稳定，大体实现了固结沉降。连接好新路拓宽后，新出现的外部荷载会影响老路堤，导致其应力和位移均发生改变。新路基会不会导致老路基出现再固结沉降情况，如何在短时间里处理拓宽部分的软基，并将对老路基的影响降到最低，这些探究均是非常必要的。

3.2 某高速公路扩建工程的软基加固方法的实验

针对高速公路扩建工程软土地基处治工程，从横剖面观测其沉降情况，能够监测各个位置的沉降情况，进而对横向沉降分布规律进行详细分析，不会有太多干扰。从总体上来看复合地基方案沉降量不大，常规方法与测试精度需求不符，利用测量获取的分层沉降数据对竖向沉降情况进行分析，施工过程不会有太多干扰。利用边坡稳定监测方法对开挖工作的安全性进行控制。利用土压力计的宗旨是尽可能将土拱作用导致的测量误差清除，以及对桩间土进行测量，随时了解桩承担的荷载情况。自从建成投入使用了二十多年，此高速公路老路基出现的沉降变形大致已经稳定。在拓宽路基时其填筑会影响老路基的实际情形，基于各个不同的拓宽路基阶段，对老路表面发生的沉降变形进行观测，获得下表。

3.3 某高速公路扩建工程软基处治施工方案中的关键技术

在实验的基础上确定处治软土地基的关键技术，那就是素混凝土桩的复合地基施工技术。在拓宽高速公路路基时利用此技术应该注意，施工之前一定要根据设计需要通过实验室进行配合比实验，施工过程中根据配合比制定混合料。施工的坍落度应该保持在160mm～200mm最为恰当。利用悬臂法来制作素混凝土桩，通过施工工艺进行混凝土悬臂操作，这种方法源于江苏某公路公司的KL800B进行深挖钻孔操作，采用二次研发，设计出如下图所示的PZ25型CFG桩机，对桩机的改进既能在平地进行CFG工法的钻进施工，还可以在斜坡上进行同样的施工，甚至不用通过边坡CFG桩进行施工，这样以便于确保CFG桩的施工安全，而且，在施工过程中，也不必要封闭公路的外侧车道和路肩，可以尽量避免很多交通干扰，确保高速公路的顺利通行。

本工程应用的PZ25 型桩机示意图

4 结论

某高速公路在改扩建工程项目建设中，路段长度较长，而且很多路段充满泥沙，粘土和淤泥，软土的厚度也比较厚，长达25.0m，通过有关研究表明，软基施工质量主要是通过该工程施工的有关要求进行控制。这次研究主要以施工过程中对软基处理的质量控制为重点，科学制定有效的施工方案，研究出合理的软基处理办法，实实在在将质量控制措施落到实处，尽量提升软基的治理工程质量。

路基表面沉降的分阶段观测成果表

高速公路通过软基处理办法对工程进行扩建，用到的软基处理办法有强夯法、深层加固法、抛石法和土工合成材料法等。由于该工程项目之前的要求是要将车道修成四车道，而且要使用粉砂土和包边土来填充老路基，路基的厚度保持在0.9m～1.0m。针对砂土填充的老铁路，不能随意进行边坡开挖，这样容易导致安全事故。为了让施工技术得到科学有效的检验，并对软土地基的可行性进行科学检查，制定有效的施工方案，以这条高速公路为主，对其软基进行了加固处理。通过加固处理实验表明，在地下软基复合地段，承载的负荷很大，而且在刚性桩底层，加固基层的土块直接受到了一定的负荷。通过有关实验表明，使用复合型混凝土，可以有效加固软基，对于控制层降的要求能够有效满足，再与CFG桩机和PZ25有效联合，在不实行边坡开挖的情况下，进行深挖施工，可以在很大程度上避开原路施工的干扰，并且促进施工进程，甚至使用这种方法，可以对原高速公路的路基和外侧通道保持畅通，确保交通不受到干扰，保证公路的行驶安全、高效、有序。所以，分析决定通过用混凝土的方式对其复合地基进行加固处理，确保软基地段可以与某高速公路的工程扩建项目实际相符。