道路拓宽改造中的基础施工关键技术

2022-07-21朱国威

工程建设与设计 2022年12期

关键词：路堤垫层路段

朱国威

（江苏锦汇集团有限公司，江苏南通 226200）

1 工程概况

某市政道路老路全长6.2 km，设计速度为60 km/h，道路宽24 m，双向四车道标准。该道路改扩建工程全面开工，设计采用双侧加宽局部新建的施工方式。改建后采用双向六车道标准，道路宽32 m。

2 基础施工关键技术

2.1 路基拼接处理方案

道路沿线存在局部软土，施工单位使用强夯法处理，重锤规格为100～200 kN，重锤落距10～20 m，夯击压力25～40 kPa，该处理方法可以有效提高地基承载力并消除地基变形问题。

借助梅那公式计算强夯有效加固深度：

式中，h为有效加固深度，m；k为修正系数，取0.3～0.5；M为锤重，kN；H为下落距离，m；g为重力加速度，m/s2。

在使用强夯法处理软土地区地基时，必须满足以下几点要求：（1）实际夯击的面积大于路基问题区域的面积；（2）在正式开始强夯处理前，需要在至少距离基础外侧3 m 位置选择合适地点进行试夯，若土性相同，可以只选择一处试夯；若存在较大差异，则应该结合土性的差异选择不同地点试夯；（3）试夯过程中，详细记录每次夯实后的下沉量，最后两次夯击的下沉量应＜2 cm；（4）若试夯结果不符合规范要求，应优化和调整夯锤质量、落距等技术参数，并再次进行试夯。

2.2 原路基处理

在对原道路拓宽改建之前，需要对原路基进行处治，具体内容包括以下方面：

1）对填方路段的原地表进行清表处理，结合种植土厚度合理确定清表深度，应集中堆放清理后的种植土。原地表清理完成后，严格按照规范要求压实。压实度符合设计要求后开始回填路基。若发现路基范围内存在水井、沟渠、墓地时，按照相关管理规定提前妥善处理。

2）拼接路堤区域的清表可细分为以下两个部分：（1）加宽路段的路基清表作业过程中，将地表的杂草、种植土以及树根清理干净。填方路段在清表完成以后进行平整压实处理，检测路基的压实度，检测合格后开始实施土方回填作业；（2）原路堤部位的边坡清表作业，实际清表的深度控制在30 cm 即可，若清表深度＞30 cm，应立即向建设单位、监理单位报备，通过三方参建单位共同协商确定处理方案。应妥善保管、集中堆放施工过程中拆除的防护片石，可以将其作为排水沟基础。

3）加宽路段的地表清理完成后，按设计要求将开挖面设置为台阶状，分层回填，分层的厚度结合实际情况确定。

4）实际施工过程中，应先对老路堤部位的排水沟、护坡进行平整处理。若排水沟顶部标高低于地表，则应开挖地表层，开挖的宽度根据压路机的碾压宽度和开挖深度确定。土方开挖的目的是清理排水沟下层的淤泥和黏性土。土方开挖完成后逐层回填，每回填一层土方后立即碾压。土方开挖过程中，及时设置好排水系统，将地下水排放至开挖面以外[1]。若排水沟顶部标高高于地表，将高出部分清理至原地面高度即可。严格意义上讲，清除部位的土不得作为路基回填料使用。

2.3 新老路基拼接施工要求

1）对已经完成扩建的路段的路基质量缺陷进行处治；

2）完成道路拓宽拼接段的各种特殊路基处理；

3）对道路拓宽部分的路基进行处理，如强夯、重夯等；

4）设置关键性的排水装置与部分临时排水装置；

5）原路基结构存在不稳定问题，需要采取加固措施。

2.4 路基拼接台阶开挖施工

2.4.1 土质路基台阶施工

1）土质路基施工台阶的尺寸为120 cm×80 cm，开挖顺序由路基底部向上开挖，回填时逐层回填并碾压，保证土层的压实度符合设计要求。

2）路基台阶以机械施工为主，人工开挖作为辅助。新路基与老路基拼接路段，将原路基的防护作用转换为承载作用。实际施工过程中需要特别关注软弱部位。

3）常规路段的路基台阶应分段、分级开挖。对高填方路段，要先计算老路基的稳定性，结合计算结果安排台阶开挖顺序。

4）回填路基部位时，增加对拼接路段的碾压次数，施工人员将新路基与老路基接合处表面的杂土清理干净，碾压作业必须符合规范要求。常规性路段的碾压次数保持在3～4 遍，可以适当增加拼接部位碾压次数。保证压路机碾压不存在死角，不会出现未碾压部位。对于局部无法碾压到的角落，可以使用小型夯机夯实处理。

5）若开挖过程中老路堤出现渗水现象，则停止开挖作业，立即采取有效措施对渗水部位进行处理。

2.4.2 砂砾路基台阶开挖施工

若原路基属于砂砾路基，施工关键点是台阶结合处的搭接以及压实密度问题。若砂砾路基部位的台阶成型难度比较大，在回填新路基与老路基交接部位时，按照自下而上的顺序分层回填，每回填一层后，使用推土机按照摊铺厚度的2 倍宽度与老路基进行搭接处理。可以适当增加搭接部位的碾压次数，以提高搭接部位的压实度。正式施工过程中，清理搭接部位回填料中的大粒径骨料。

2.4.3 新旧路基拼接施工要点

1）路基台阶开挖不得在雨季施工，开挖过程中，应避免将原路基大面积处于空气环境中。严格遵守逐级开挖、逐级回填原则[2]。对于已经拆除护坡的土路堤，可直接开挖。对尚未拆除的垫层，可以直接将其作为道路的防水层。当路基台阶开挖完成后，逐层拆除原垫层。对于存在湿度过大、含水量过高、松散、沉陷的土路堤边坡，需要进行换填处理后再开挖台阶。

2）高填方路段施工。由于项目的工期较长，对高填方路基段，为了保证自然降雨不会渗入拼接缝内，施工单位需提前采取排水措施[3]。还需要设置泄水沟与拦水埂，确保雨水不会对路基边坡的稳定性造成影响。开挖台阶前，需先检验路基的稳定性。单次开挖面积不易过大，以确保施工人员的人身安全。

3）土石混填路段的拼接施工。石方路堤的路基结构是通过石料相互之间的嵌挤作用形成一个整体结构，通常情况下，填石路基的水稳定性比较强，抗雨水冲刷能力较强。在拼接施工过程中应按照自上向下的顺序施工。实际开挖过程中需要清除原路基中的大粒径石块，可使用机械设备完成，确保不会出现大规模塌方现象。回填新路堤前，使用石屑填补台阶顶面，然后分层回填路堤部位。为了确保新路基与老路基连接牢固、密实，在台阶垂直方向30 cm 范围内，使用粒径＞15 cm 的碎石进行回填。

4）土石方路堤质量验收。具体质量验收标准可以参照表1。

表1 土石混合料路堤的施工质量标准

3 施工质量问题及控制措施

3.1 施工质量问题

在施工过程中可能会出现以下问题：（1）路基拼接部位出现不均匀沉降现象；（2）新路基与老路基因刚度存在差异，导致路面在行车荷载下出现开裂现象；（3）拼接路基的塑性变形引发的质量缺陷；（4）提前处治路面结构层反射裂缝。

3.2 解决措施

1）基底处理。处理软土路基出现不均匀沉降问题时，处治方法包括：塑料排水板处理法，借助排水板将路基底部的水排出，加固土体，加速沉降；复合式地基处理方法，人工制造地基，通过打桩实现，提高路基的承载能力，保证地基沉降控制在合理范围内。

（1）锤击夯实+回填砂砾。采用强夯法进行施工，这种施工方法具备良好的实用性，同时具备显著的经济性，促使其发展成为地基处理活动中最常用的一种方法。工程项目施工过程中，常用的重锤规格保持在100～200 kN，重锤落距一般保持在10～20 m，重锤底部的直径保持在2.3～3 m，湿陷性土层被压实的厚度为3～6 m。夯点布设的方式可以细分为两种形式：一是按照正方形进行布设；二是按照梅花形进行布设。夯点的间距可以结合单点的侧向影响范围进行确定。

（2）灰土挤密桩+灰土垫层。这种类型的桩基础是利用振动沉管、下放钢管措施完成成孔作业，成孔作业完成以后，在孔内投放灰土，分层投放分层夯实。利用该措施处理地下水位以上的湿陷性软土地基。在成孔过程中，将土体挤压在桩周围，消除土体与桩体之间的湿陷性，同时提高桩体的承载能力。

（3）水泥搅拌桩+灰土垫层。施工方案中的水泥土搅拌桩的直径设计的是50 cm，桩长是根据施工现场的试验进行确定，按照梅花形进行布设，桩体的间距设置为1.3 m。使用普通硅酸盐水泥，水灰比确定为0.5。干拌碎石桩的直径设置为0.15 m。

（4）碎石挤密桩+砂砾垫层。碎石挤密桩是利用冲击进行处理的一种方法，直接在软土地基中成孔，将碎石集料回填至桩内，通过挤压形成一个密实度非常大的地基。碎石集料的粒径控制在25～50 mm，碎石集料中的含沙量应该控制在5%以内，使用天然集配砂砾作为垫层，垫层最大粒径控制在10 cm以内。碎石桩的直径设计为50 cm，桩长结合现场淤泥层的厚度进行确定，按照三角形进行布设，桩距设置为100 cm。

（5）抛石挤淤。是指向淤泥中投放片石，通过挤压的方式将淤泥从地基中挤压出来，以此提升地基承载能力。

2）提高地基的压实度，降低自然沉降量。使用重型夯实机不断夯击土体，缩小土体之间的缝隙。或者使用砂砾等粗颗粒进行换填处理，提高路基的压实度，缩短自然沉降的时间。

3）施工时铺设土工格栅增强新旧路基之间的连接性。这种处理方法成本比较低、施工便捷，具备良好的应用效果。

4）通过交通管制、超载预压的方式加速固结沉降。结合实际情况分析，对路床采取超载预压处理，持续3～6 个月，或在路基回填作业结束后进行交通管制也可以取得良好成效。

5）路面结构施工时，按要求设置垫层和防水层，并铺设土工布，减少路面病害。