京石高速公路改擴(kuò)建工程路基設(shè)計探討

胡克偉

（河北省交通規(guī)劃設(shè)計院，河北 石家莊 050011）

0 引言

京石高速公路起點(diǎn)位于京冀交界處，終點(diǎn)位于石家莊市大沙河南岸，路線全長185.843km。該段為老路擴(kuò)建段，路基寬度由26m、27m拼寬至八車道42m。

路基的穩(wěn)定性對該改擴(kuò)建工程非常重要，為保證路基施工質(zhì)量，現(xiàn)就路基的重點(diǎn)設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行如下討論。

1 橋頭路基處理

該工程橋、涵和通道過渡段處理范圍以及橋頭路基填料的綜合比較如表1和表2所示。

表1 橋、涵和通道過渡段處理范圍

表2 橋頭路基各填料綜合比較表

經(jīng)綜合比較，對扶壁式橋臺和重力式橋臺橋頭路基及短路基路段采用填筑液態(tài)粉煤灰，其它型式橋臺橋頭路基采用7%石灰土填筑。

2 新舊路基銜接

本合同段全線均為改擴(kuò)建工程，路基里程較長，作為路基擴(kuò)建工程的重點(diǎn)內(nèi)容，該段路基拼接參考滬寧高速公路擴(kuò)建的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本項目原有老路基填料主要為砂性土的特點(diǎn)，根據(jù)不同的填土高度和筑路材料類型，分如下四種情況考慮實(shí)施方案。

2.1 一般路段（邊坡高度大于0.8m＋路面厚度且小于8m）

考慮到原有老路基填料主要為砂性土，局部路段摻有粉煤灰和生石灰，原老路基在開挖過程中，存在發(fā)生坡體垮塌和失穩(wěn)的可能，針對不同情況，擬定以下拼接方案進(jìn)行比較。

2.1.1 方案一：直接填筑

原老路基邊坡清坡0.3m后，直接填筑，并在路床底部及距路床底部40cm部位分別鋪設(shè)一層鋼塑格柵，以減小新老路基不均勻沉降及提高新老路基銜接性。

2.1.2 方案二：開挖小臺階方式（臺階寬0.6m，高0.4m）

原老路基邊坡清坡0.3m后，自下而上第一級臺階寬1.5m、高1m，第二級臺階及第二級臺階以上寬0.6m、高0.4m。開挖一級填筑一級，填筑路基時在基底、路床底部和路床中部分別鋪設(shè)一層鋼塑格柵。

2.1.3 方案三：開挖緩坡臺階方式（臺階寬1m，高度采用1～3m，坡率采用1∶1.5）

原老路基邊坡清坡0.3m后，自上而下開挖。第一級臺階從行車道與硬路肩分界線開挖，開挖高度至路床底部，留1m寬平臺；再往下采用寬1m，高度1～3m的緩坡臺階（坡率1∶1.5）。待臺階開挖完成后，噴射M10砂漿（厚2～3cm），以防止雨水沖刷。填筑路基時，在基底、路床底部和路床中部分別鋪設(shè)一層鋼塑格柵。

2.1.4 方案四：開挖較大臺階方式（臺階寬1m，高0.68m）

該方案原老路基開挖臺階方式采用自下而上，第一級臺階寬1.5m、高1m，第二級及第二級以上臺階寬1m、高0.68m。開挖一級填筑一級，填筑路基時，在基底、路床底部和路床中部分別鋪設(shè)一層鋼塑格柵。

東半壁店小流域位于北京大興區(qū)東南部，是大興重點(diǎn)發(fā)展的地區(qū)，屬永定河沖積、洪積平原區(qū)，小流域出口匯入新鳳河和官溝，最后入鳳河，屬北運(yùn)河水系。

2.1.5 綜合分析

采用大臺階和緩臺階開挖時，可最大程度地擴(kuò)大新老路基銜接面積，新老路基銜接效果最好，施工時可以采用機(jī)械大規(guī)模作業(yè)。但由于開挖土方量大，對老路基的破壞范圍大，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性差；而且老路填料主要為砂性土，自穩(wěn)性較差，對其進(jìn)行大面積開挖可能導(dǎo)致老路邊坡垮塌、路面塌陷等不良后果。采用小臺階開挖可盡量避免對原有路基及路面的破壞擾動，老路的穩(wěn)定性可以在拼寬施工階段得到最大程度的保證，經(jīng)濟(jì)性較好；但采用小臺階開挖時新老路基銜接由于面積小，容易產(chǎn)生沉降差和滑動破壞，對施工的要求較高。

從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性上進(jìn)行綜合考慮，推薦采用小臺階開挖拼接方式，即方案二。

2.2 低填路段（填方高度不大于0.8m＋路面厚度）

采用開挖一級臺階的方式，臺階寬1.5m、高0.8m＋路面厚度。為減小新老路基不均勻沉降及提高新老路基銜接性，在路床底部及距路床中部分別鋪設(shè)一層鋼塑格柵。

2.3 填高大于8m處

填高大于8m處采用開挖小臺階方式（臺階寬0.6m，高0.4m）。清除原老路基邊坡表層土0.3m，待分層填筑路基至距路基設(shè)計標(biāo)高5m處時，開始自下而上開挖臺階，臺階尺寸第一級臺階寬1.5m、高1m，第二級臺階及第二級臺階以上寬0.6m、高0.4m。開挖一級填筑一級，填筑路基時在最下一級臺階、路床底部、路床中部分別鋪設(shè)一層鋼塑格柵。

3 短路基

3.1 短路基的特點(diǎn)

根據(jù)本項目改擴(kuò)建的特點(diǎn)，對新老路基沉降差異的控制要求較高，采用一般填料填筑路基時，要達(dá)到預(yù)期壓實(shí)度要求，可采用沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)的措施?？紤]到?jīng)_擊碾壓按12km／h的時速，根據(jù)壓路機(jī)從加速到勻速再到減速停止或轉(zhuǎn)彎場地的長度要求，路基里程至少在100m以上才能基本滿足沖擊壓實(shí)的效果。

若短路基填筑材料采用砂礫、碎石等材料，由于此類材料達(dá)到壓實(shí)效果相對普通填料相對較容易，可采用普通壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，根據(jù)普通壓路機(jī)正常的施工場地要求，一般要求路基長度不小于30m為宜。

若短路基長度小于30m，考慮施工難度、橋頭路基沉降要求等綜合因素，需進(jìn)行特殊處理。由于處于橋頭，且為改擴(kuò)建工程，不可采用強(qiáng)夯措施，需盡量以沖擊壓實(shí)的輕質(zhì)材料為主。

3.2 短路基處理原則

根據(jù)以上對于短路基的研究及其它改擴(kuò)建項目的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本項目特點(diǎn)，決定對路基長度L≤100m（即短路基）路段進(jìn)行路基處理：

a）若30m≤L≤100m，此段短路基定義為一般短路基，可采用碎石、液態(tài)粉煤灰和氣泡輕質(zhì)混凝土等較好壓實(shí)的填料；

b）若L＜30m，定義為超短路基，考慮到超短路基里程太短，施工作業(yè)面較小，不易采用需機(jī)械壓實(shí)的填筑材料，推薦短路基填料采用液態(tài)粉煤灰進(jìn)行填筑。

4 特殊地質(zhì)路基處理

本合同段不良地質(zhì)主要為軟弱土，多呈透鏡體分布，厚度一般為2～8m，埋深多在2～5m，局部埋深達(dá)10余米。另部分路段由于地下水開采而造成地面局部塌陷，塌陷深度為0.5～1.5m，但距路線相對較遠(yuǎn)，對本項目基本無影響，可不予單獨(dú)處理。

4.1 軟土處理

本段局部段落，分布有軟土和軟弱土，埋深一般為2～5m，厚度為2～8m，擬采用管樁和CFG樁對路基進(jìn)行加固處理，以降低工后沉降。管樁間距2m，樁長12～20m，CFG樁間距1.4m，樁長10～14m。

4.2 橋頭路基計算工后沉降較大路段的處理

根據(jù)計算，本合同段絕大部分路段不需要采用復(fù)合地基處理，但局部路段地基土，其工后不均勻沉降大于5cm，擬定采用CFG樁進(jìn)行加固，以降低工后沉降。樁間距1.5m，樁長10～16m。

4.3 整體式基礎(chǔ)地基加固處理

本合段大部分通道、涵洞采用了整體式基礎(chǔ)，而為確保上部結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)性和安全性，可考慮采用CFG樁對基底及兩側(cè)進(jìn)行加固處理。樁間距1.5m，樁長10～15m。

4.4 老路排水溝處理

原老路排水溝尺寸較大是本項目的特點(diǎn)之一。本次擴(kuò)建路基拼寬，需將原老路基排水溝填筑至地表，再開始填筑路基。為避免施工過程中雨水浸泡老路排水溝內(nèi)已填筑土體，考慮老路排水溝填筑采用透水性較好的砂礫填筑。

5 結(jié)語

在高速公路改擴(kuò)建工程中，路基設(shè)計是關(guān)系改擴(kuò)建工程成敗的關(guān)鍵，必須牢牢把好質(zhì)量關(guān)，進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計，防患于未然，才能做到公路的安全穩(wěn)定，使高速公路更好地為社會服務(wù)。

[1]JTG D30—2004，公路路基設(shè)計規(guī)范[S].