关于软土地区高速公路拓宽项目地基处理的探讨

李 晨

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京210000）

1 工程概况

本次工程为苏北地区某高速公路拓宽项目，沿线经过苏北滨海平原、沂沭丘陵平原、徐淮黄泛平原。项目沿线特殊性岩土主要为软土，几乎全线均有分布，具有高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度等特征，埋深较浅。除软土层外，项目全线均存在中等压缩性土层，大多为软土层下卧层，厚度较大。通过既有路基调查、检测及评价可知，现有路基路面状况总体较好，老路路基固结已经比较稳定，本次工程应考虑到新路基沉降时间较短，新老路基两者间非常容易出现不均匀沉降，致使纵向裂缝的产生，将给行车安全、速度带来不利的影响。因此，本项目需解决的最大技术难题是新老路基不均匀沉降的问题。

2 拼接路基的沉降变形特点

在进行软土地区高速公路拼接时，一般来说新老路基施工的间隔时间相对较长，老路基投入使用已有一定年限，地基的固结已形成，其与原路基已融合成一个整体，而刚度在固结作用之下也逐渐增大，倘若在老路基两边拼接处理，拼接路基偏心荷载会趋向于老路基，会产生以下两点问题：一是拼接路基会因为自身作用出现固结沉降问题；二是将会影响到老路基而发生新的附加沉降问题。附加沉降直接和路基拼接高度、宽度和地基环境条件有着密不可分的关系。在地基环境条件和拼接高度不变时，宽度不断加大，其附加沉降也就会随之增大，而拼接宽度达到一定数值时，超过部分也不会影响到老路基；而在拼接宽度不变时，高度不断加大，其附加沉降就会随之增大，也极大增加了给老路基带来的不利影响。由于差异沉降的产生，路面结构将会出现附加应力，一旦沉降附加应力与行车荷载产生的应力两者之和大于路面材料所承受的强度，这时路面结构将会破坏。所以在进行拼接路基时，路基拼接一定要符合有关软土地基处理各项规定与参数指标，力求最大程度降低对已建好公路产生的不利影响，并将拼接的路基路面产生的差异沉降严格控制好，从而保证路面结构，功能达到预期要求。

3 路基扩建基本原则

（1）路基设计应遵循“路基稳定、边坡牢固、造价经济、节地环保、协调统一”的原则，综合考虑原有公路沿线的地形、地貌、地质构造、水文地质、地基土性质、不良地质的发育情况及拓宽后的交通组成，综合比较确定老路基的利用与拼宽拼接方案，采取合理的工程措施，保证路基具有足够的强度、稳定性和耐久性。

（2）做好路基路面综合设计，拓宽部分的路基应与老路路基之间保持良好的衔接，综合比较优选有效的工程措施减小新旧路之间的差异沉降，防止产生纵向裂缝。在考虑稳定的前提下，沉降控制标准按《高速公路改扩建设计细则》（JTG/T L11-2014）并结合江苏省地方标准《高速公路扩建工程技术标准》（DB32/T 3219-2017）要求选取：a.工后沉降计算年限宜不小于15年；b.拼宽部分路基应满足总沉降不大于15cm，工后沉降不大于5cm的要求；c.差异沉降控制，应满足拼宽路基的路拱横坡度增大值不大于0.5%、相邻路段差异沉降引起的纵坡变化不大于0.4%的要求。

（3）路基边坡防护宜采用绿色生态防护，减少圬工的使用，同时应根据填料类型满足边坡防冲刷需求；边坡坡率及形式应根据地形地貌、工程地质、水文地质、边坡高度、填料性质、施工方法等进行综合分析，重视节地、合理确定防护方案。

（4）路基排水应在充分维持或改善既有道路排水设施功能的前提下，最大程度地降低道路径流污染，注重水土保持和环境保护。

（5）结合本项目改扩建特点，经过充分论证和试验后，积极稳妥地采用新技术、新材料、新设备、新工艺。

4 路基拓宽拼接设计

本项目沿线既有路基填料主要使用掺灰土、粉土和黏土，桥头路段有一部分使用粉煤灰+掺灰土，依据既有路基边坡DCP检测得知，路基边坡所承载性能比较好，为了减少拼接时所使用的土方工作量，就必须有效对既有路基进行利用，原地表在填筑路堤前清除30cm表土后向下翻松25cm掺灰处治。本次工程的路基拼接采取开挖台阶形式由下至上进行施工，为了避免路基强度不受路肩护栏埋设等的影响，老路边坡顶部分路肩宽度在75cm范围内全部开挖，这样能更好地确保路基开挖及其强度。硬路肩范围老路路床按开挖回填40cm的8%石灰土补强处理。

为了更好地保证新老路基接缝地方以及下级台阶面上填土的压实，选用台阶形式施工时，应选用竖向内倾式，台阶垂向坡面坡比应严格控制在10:1，台阶面设置3%横坡内倾。除此之外，根据相关理论分析得知，不管路基拼接附加沉降发生前后，产生的水平向应力影响最大处最终都在于路基顶部，所以力求一定限度降低路基当中的剪应力与拉应力、均化差异沉降、约束路基的侧向位移及便利于施工着重点考虑，路床顶以下40cm及路床底部台阶处各铺设一层双向钢塑格栅，同时路基底部钢塑格栅结合软基处治铺设。

5 路基差异沉降控制措施

本项目控制新老路基差异沉降，防止新老路基纵向裂缝的发生，从地基和路基两个方面来考虑。

从产生的纵向裂缝原因可知，最为关键的就是有效减小新老路基下地基差异沉降，处理方法有以下两种类型：

其一，减小新路基的沉降，通过有效措施控制新路基的沉降，从而使新老路基差异沉降总体得到减小。想要实现这类的举措需要做好两方面工作：减小新路堤自身的荷载，这就需要减小地基附加应力形式从而减小新路基的沉降，比如选用轻质泡沫土等轻质类型作为路堤填筑材料；另一方面就是力求提升新路基承载能力，对地基采取行之有效的加固措施来处理，从而减小新路基的工后沉降与总沉降。

其二，隔离新老路基，在新老路基的地基内采用打设隔离墙，将新路荷载对老路的不利影响进行部分隔离或者完全隔离，这样可有效避免差异沉降的产生。隔离沉降主要是为了减小新路基对老路基带来的不利影响，减小或者消除由于新路基荷载而在老路地基中产生的附加应力，进而减小老路基的附加沉降。

6 软基处理方案

6.1 新老软基处治方案组合

项目沿线里程较长，全线路基填料、地质情况、软基处治方案均有差别，结合原路基处治方案确定新老软基处治方案组合如表1，下面根据不同软基处治方案的技术经济性，主要针对既有路基工后沉降不满足规范典型断面采用理正6.5进行沉降、稳定计算，提供针对性、合理性地拓宽侧软基处治对策。

表1 新老软基处治方案组合一览表

6.2 软基处理方案拟定

根据项目沿线软土分布特点、老路处治情况、施工工艺等，选取典型路段内老路不同处治方式的典型断面进行工后沉降计算，拟确定各情况下软基处治方案。经沉降、稳定计算分析可知，本项目广泛分布有软土，且中等压缩性土层较厚，一般的地基处理方法显然不能满足拓宽工程对沉降的要求，为了最大限度地发挥单桩和桩间天然地基的承载力，又能达到有效控制工后沉降的目的，本次主要以管桩、双向搅拌桩处治为主，局部路段结合轻质泡沫土综合处治。管桩、搅拌桩处治应贯穿软土层，软土下部中等压缩性土层处理深度结合沉降计算及土层性质综合确定。

6.3 特殊路基方案的要点

（1）一般路段。经计算，沉降和稳定满足要求时不作处理；依据计算需要处理的一般路段可采用水泥搅拌桩等地基处理方案，如图1。

图1 管桩处理（原塑排板处理）

（2）小型构造物。经沉降和稳定计算，满足工后沉降和稳定要求的不处理；依据计算需要处理的路段路基扩建路段推荐采用水泥土搅拌桩、管桩等方案；新建匝道路段推荐换填碎石。

（3）河塘路段。本项目河塘基本均位于老界桩外，最近处距离老路坡脚5m，扩建期间老路有保通需求，故为确保河塘换填时老路的稳定，本次按河塘距老路路基坡脚距离不同，对清淤换填老路边坡稳定性进行了计算。计算断面填高5m，河塘边缘距老路坡脚5～7m，河塘堤岸坡率1:1，清淤后塘深5m，地基软土顶面埋深4m，软土层厚12m，采用理正6.5进行稳定安全计算，得出当距离为5m时，安全系数为1.268；当距离为6m时安全系数为1.301；当距离为7m时安全系数为1.335。

当河塘距坡脚距离不小于6m时，可以挖除换填；当距离小于6m并且下卧层土质较软弱时，均需计算开挖后老路稳定情况，原则上建议按水泥搅拌桩进行处理（如图2），最小处理深度按4m控制。

图2 河塘路段（水泥搅拌桩处理）

（4）纵断面抬高路段。本项目局部路段受到航道及提速影响纵断面有所抬高，为避免主线纵断面抬高增加老路附加荷载，造成新老路段变形不协调隐患，设计根据项目沿线地质特点分情况进行了针对性设计：a.某县境内，软土压缩沉降、排水固结慢，地基稳定性差，且该路段老路填高基本在2m左右，该区域范围内航道桥改造后桥头抬高达3.6～4.3m，推荐采用原地面以上老路挖除处治方案；b.其余路段为常规软土，具有高含水率、高液限、高压缩性等特点，该路段老路填高基本在3.6m左右，该区域范围内航道桥桥头抬高1.2～2m，推荐采用泡沫轻质土置换+拓宽侧搅拌桩处理的方案，见表2。

表2 纵断面抬高路段不同地基处理方案经济性比较

7 结束语

综上所述，在软土地区高速公路拓宽项目地基处理中，设计是一项十分重要的工作，需要深入了解工程项目的实际情况，切实优选软土地区高速公路拓宽项目地基处理方案，并加强对其经济性和技术性进行论证，为地基处理质量的提升奠定基础。