高速公路软土路基加宽施工技术

2022-11-20赵鹏

交通世界 2022年26期

赵鹏

（石家庄市交投津石高速公路建设管理有限公司深正分公司，河北石家庄 050000）

0 引言

高速公路软基路段加宽时，需根据工程具体情况确定适宜的软基处理方式，并对新旧路基之间的衔接段进行有效处治。我国部分高速公路采用双向四车道形式，在经济快速发展的背景下，已无法满足日益增大的交通需求，为提高交通通行能力，需对路面进行拓宽改造。旧路加宽是在既有公路一侧或两侧通过加宽形成新车道，改造时要充分考虑到高架及中分带等。

1 高速公路加宽工程中常用软基处理方法

1.1 不同处理方法的对比和选择

通常，道路拓宽工程大多工期紧、场地狭窄，且要维持既有公路交通，为此要做好多方案综合比选，以工程地质勘查资料为依据，结合旧路软基处理综合评价结果，确定合理有效且经济可行的软基处理方式，保证公路安全、可靠地运营，将加宽后新旧路面之间的差异沉降降至最低。

施工中，要根据实际情况来确定具体的软基处治方法，如广佛高速公路加宽前先采用袋装砂井与砂垫层相结合的方法、加宽时采用粉喷桩与砂垫层相结合的方法处理软基；沪杭甬高速公路加宽前先采用塑料排水板与堆载预压相结合和粉煤灰路堤的方法处理软基，加宽时采用预压、塑料排水板和等载预压相结合，以及粉喷桩、路堤桩和土工格栅相结合的方法处理软基；沈大高速公路加宽前采用塑料排水板和预压固结的方法处理软基，加宽时软基处理方法不变；海南环岛东线加宽前采用抛填片石方法处理软基，加宽时采用粉喷桩技术处理软基；杭宁高速二期加宽前与加宽时主要采用超载预压、塑料排水板与复合土工布相结合、粉喷桩与土工格栅相结合，以及轻质粉煤灰路堤的方法处理软基[1]。

1.2 适用于加宽的软基处理方式

公路加宽软基处理过程中，要综合考虑路段范围内的地质条件和路基填高来选择适宜的软基处理方式。当没有特殊要求时，优先考虑复合地基法，通过选择适宜的桩长和桩距对各路段沉降差予以处理。一般道路加宽工程中软基处理方法包括以下几种：当软基段为范围不大的浅表淤泥时，如河沟或水塘，建议采用压实、清淤换填和地表夯击等方法处理；当软基段的地表硬壳层厚度较大时，建议采用预压法处理；当软基段软土厚度较小，但填土后沉降可能超标时，建议采用复合地基法、强夯置换与换填的方法处理；当软基段硬壳层厚度较小且软土厚度较大时，建议采用复合地基法、塑料排水板与预压相结合的方法处理；当软基段软土深度与厚度均较大，且路堤填高较大时，建议采用复合地基法处理，如大直径管桩、CFG桩与粉喷桩等；对于软基拼接段，建议采用分隔墙、超载预压和粉喷桩的方法处理[2]。

1.3 软基处理设计和施工

高速公路加宽工程软基处理对路基稳定性及施工完成后的路基沉降有更高要求，而且场地有限、工期紧张，所以在设计和施工过程中要采取有效措施以满足加宽工程需要。

（1）由于路基填土通常处在旧路基边坡，所以要对旧路基边坡予以适当削坡，且削坡不能给施工中路基稳定性造成影响。

（2）在高速公路加宽过程中，应优先考虑快速加固措施，以缩短工期，减少施工过程中交通维持费用。

（3）当采用复合地基法进行处理时，应按照内密外疏的原则进行布桩，在保证处理效果的同时减少工程量[3]。

（4）施工过程中要充分考虑排水方面的问题，以减小水对边坡稳定性造成的影响。

（5）试验段施工时，应加强沉降观测，并根据观测结果严格控制填筑速率。

2 新旧路基衔接段处治方法

在加宽工程设计阶段，需重视新旧路基衔接问题，避免新旧路堤产生不均匀沉降。借助合理可行的技术措施使新旧路堤之间良好衔接，形成一个有机整体，减少或从根本上避免裂缝或错台现象的产生[4]。

2.1 使用土工合成材料

加宽工程中，土工合成材料以土工格栅为主，而土工格栅的加固机理为格栅和土体之间发生相互作用。大量实践表明，在加宽处的新旧路堤衔接处铺设土工格栅可起到防止差异沉降的作用，其原因为：

（1）格栅和土体之间的接触面有很大摩擦力，能减小加宽部位土体垂直方向受力，提高土体自身承载力，从而减小沉降，尤其是不均匀沉降的发生。

（2）格栅的作用是能锁定土体，最大限度地发挥土体自身抗剪强度，使土体侧向变形得以约束[5]。

（3）因沿水平方向铺设的格栅有一定弹性，所以受反复荷载作用后，能避免变形积累。

（4）格栅有很大的张力与延展性，可以和路基良好衔接，形成整体。

一般将原路基边坡开挖成向内倾斜的台阶后，在道路的纵向设置格栅，此时应确保格栅1/2处在原路基，而另1/2处在新路基。对于软基段路堤，在确定具体处理方法后，按照一般路基段所用拼接方法进行施工，但为了控制差异沉降，要优先考虑轻质填料，并适当增加格栅用量，此外，在必要的情况下还可通过加筋来提高连接强度。

按照格栅具体铺设位置，可将处治措施分成下列3种：

（1）根据路基填高按照适当的坡度对旧路基边坡进行开挖，然后在路基的下部设置格栅与土工布，并在中间填筑风化土与砂。其中，土工布的设置能使应力保持均匀，格栅可起到与钢丝网相当的作用。之后采用台阶法开挖边坡，最后对新路基实施填土与碾压[6]。

（2）加宽完成后路堤边坡坡度比原边坡增加一个等级，若填高较大，则在中间处增设平台。将原边坡开挖成向内倾斜的台阶，直到和原地面达到平齐，然后在基底处增设一道格栅，之后开挖的所有台阶都在顶部铺设格栅。

（3）采用台阶法对旧路堤边坡进行开挖，高度按80cm严格控制，然后在路基顶部增铺格栅。

2.2 地基处理

对于处在软基段的新旧路基衔接处，需根据所用拼接措施对衔接处下部软基予以重点处理，可采用的方法包括以下几种：①超载预压；②粉喷桩（进行适当加密与加长）；③旋喷桩；④路堤桩，即混凝土管桩；⑤定喷桩。按照不同间隔距离与设置深度进行分级处理，在路基横向产生渐变段，可有效处理沉降差方面的问题。

以粉喷桩为例，其施工工艺为：

（1）根据设计图纸，在施工现场借助钢尺准确测定并放出桩位，在土层上插入竹签进行标记，将机具移动到桩位后，确保钻头和竹签完全对正，复核机架垂直度，确保钻杆倾斜度不超过1%。

（2）开启空气压缩机开始送气，使钻机在正转的同时向下垂直钻进。在搅拌头到达设计要求的标高后停钻，使钻头在原地继续旋转，不可突然停钻。钻机沿相反的方向进行转动，开启送灰机进行送灰。在水泥到达喷灰口后向上提升钻头，以实际喷灰量为依据对调速电机进行调节，以便在喷粉与搅拌的同时向上提升，确保软土与固化材料之间充分混合。

（3）将钻头提升到设计要求的标高以上0.5m后停止送灰，使钻头正向旋转，开始复搅复喷，其深度严格按照图纸要求进行控制。在钻头提升至与地面相距30～50cm的位置后，停止喷粉，成桩完成。此时因装置回路完全封闭，粉体不会飞散。在喷射最后阶段，需在钻头与地面相距30cm的位置停止喷粉，避免溢到地面。

（4）复搅完成后，将空气压缩机关闭，使管道压力逐步消散。

（5）将钻机移至下一个桩位，采用相同的方法进行施工。

2.3 施工措施

2.3.1 边坡削坡

因削坡坡度相对较大，为保证安全，旧路基边坡开挖需分两次实施，其中第一次开挖坡度可大于第二次，在开挖的同时要做好防护。每次开挖结束后，都要进行平整碾压，并采用复合地基法及时处理。

2.3.2 台阶开挖

按照设计要求开挖向内倾斜的台阶，并尽量增加台阶数，使新旧路基之间的衔接有更多接触面，确保新旧路基之间良好接合。另外，对于填高相对较大的路段，应逐步开挖。

2.3.3 防水措施

将旧路基边坡开挖完成后，需截断路面上的积水，尤其是超高段积水，以免积水与雨水对边坡造成冲刷，必要时需在坡面上铺设一道塑料布，避免雨水下渗。及时排出场地范围内的积水，并阻断外来水。软基施工中禁止在硬路肩上行车，以免给旧路基的安全造成不利影响。

2.3.4 格栅铺设

格栅铺设沿横向进行，并保证铺设的连续性，防止断裂、松弛、弯扭、褶皱。材料要集中堆放于阴凉处，避免受到雨淋或暴晒，否则会使格栅性能老化。在软基处理段和没有进行处理的段落之间需设置专门的过渡衔接，同时确保搭接长度满足要求。另外，在路槽纵向还应设置从施工缝上跨越的格栅，以进一步增强新旧路基之间的横向连接，防止裂缝的产生。

2.3.5 路基填筑

结合施工范围内料源情况选择适宜的填料，所选填料各项物理力学性质应和旧路基所用填料相近，同时要严格控制新旧路基之间结合带的碾压，宜采用打夯机按照分层原则进行碾压。目前，国外针对软基段加宽施工的特殊情况提出了一种新的施工方法，即间隙法。该方法分两步进行填筑，即先在与旧路相距一段距离的部位对部分新路堤进行填筑，在新旧路堤间预留适当间隙，然后对这一间隙进行填筑。因第一阶段填筑的土体在不断发生固结时会提高间隙下部软土自身强度及水平方向的应力，所以能起到减小旧路基因第二阶段填土产生的附加变形。采用该方法施工时产生的变形远小于整体填筑，值得在我国大范围推广应用。