復(fù)雜地形地質(zhì)條件山區(qū)高速公路樞紐互通路基拼接設(shè)計(jì)方案研究

朱貴　劉卓華

摘要：隨著公路網(wǎng)的建設(shè)和完善，新建高速公路在建設(shè)時(shí)不可避免地與已有高速公路相接并實(shí)現(xiàn)交通流轉(zhuǎn)換，特別是在地形、地質(zhì)條件復(fù)雜的山嶺重丘區(qū)，高速公路樞紐化改造中的拼接設(shè)計(jì)與施工已成為一大難點(diǎn)。廣西樂(lè)百高速公路終點(diǎn)設(shè)置了那暮互通與隆百高速公路拼接，文章介紹了那暮互通D匝道錨筋樁+輕質(zhì)混凝土的拼接設(shè)計(jì)方案，并闡述了相應(yīng)的施工要點(diǎn)，可為類似工程施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速公路;拼接;錨筋樁;輕質(zhì)混凝土;設(shè)計(jì);施工

中國(guó)分類號(hào)：U416.02文章標(biāo)識(shí)碼：A050184

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，高速公路建設(shè)不斷向山嶺重丘區(qū)轉(zhuǎn)移，使高速公路網(wǎng)建設(shè)不斷延伸、交匯，在樞紐化改造方面出現(xiàn)越來(lái)越多高速公路拼接難題，而常規(guī)的路基拼接方案存在一定的局限性，難以解決復(fù)雜地形條件下的拼接難題。針對(duì)各種類型的拼接條件，前人作了大量工作：李群[1]開展了輕質(zhì)土在改擴(kuò)建工程中的使用研究，重點(diǎn)對(duì)輕質(zhì)土變形規(guī)律和沉降特性開展研究，為輕質(zhì)土在改擴(kuò)建工程的使用提供理論依據(jù);崔登云等[2]為解決新老路基不均勻沉降問(wèn)題，提出一種基于裝配式模板的新老路基輕質(zhì)土拼接結(jié)構(gòu)，取得較好的應(yīng)用效果;曾學(xué)敏等[3]對(duì)錨筋樁地基處治技術(shù)在公路拓寬工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，地基處治取得較好效果。盡管眾多研究人員做了大量工作，但因山區(qū)地形地質(zhì)不一，互通拼接難題依舊突出。

本文以廣西西北部某山區(qū)高速公路新老互通拼接工程為例，研究高陡邊坡地形條件下，樞紐互通改造拼接最優(yōu)方案。項(xiàng)目地處云貴高原西南麓，地形條件復(fù)雜，本文介紹了高陡邊坡地形條件下，錨筋樁+輕質(zhì)混凝土的拼接設(shè)計(jì)方案，以應(yīng)對(duì)地形條件限制、地基承載力差等問(wèn)題及相應(yīng)的施工要點(diǎn)，為類似工程施工提供技術(shù)參考。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

樂(lè)業(yè)至百色高速公路（簡(jiǎn)稱樂(lè)百高速公路）設(shè)計(jì)全長(zhǎng)153.92 km，雙向四車道，路基寬度為25.5 m。樂(lè)百高速公路終點(diǎn)與隆百高速公路相接，設(shè)置那暮互通實(shí)現(xiàn)交通流轉(zhuǎn)換。其中隆林往樂(lè)業(yè)方向的D匝道漸變段位于隆百高速公路LK141+000～LK141+090段，該段路基位于隆百高速公路上行線那務(wù)大橋后，設(shè)置衡重式路肩擋土墻，需對(duì)該段采取拼寬處理。

1.2 項(xiàng)目特點(diǎn)及難點(diǎn)

地質(zhì)條件：拼接部位為表層土黃色硬塑狀含碎石黏土，厚約1.5～4.7 m，以下為灰黃色薄-中層狀強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，節(jié)理較為發(fā)育。經(jīng)檢測(cè)承載力局部低于100 kPa，地質(zhì)條件較為不利，處于地震區(qū)，烈度為7度，抗震風(fēng)險(xiǎn)較大。

地形條件：拼接位置位于高陡邊坡上，平均高度為15 m，平均拼接寬度為2 m（路面寬度），地形限制大;拼接段緊連隆百高速公路那務(wù)大橋下行百色端18號(hào)橋臺(tái)，橋臺(tái)存在局部裂縫和一定的地基沉降，對(duì)橋臺(tái)后漸變拼寬段順接及橋臺(tái)的安全和穩(wěn)定威脅較大。

鑒于以上因素，正常的路基填筑方案無(wú)法保證拼寬段的穩(wěn)定，且易造成較大的不均勻沉降，故提出地基特殊處理以及輕質(zhì)混凝土路堤施工方案，以克服項(xiàng)目難題。

2 拼接方案設(shè)計(jì)分析

2.1 總體設(shè)計(jì)

方案采用錨筋樁對(duì)加寬段路基基礎(chǔ)進(jìn)行處理，設(shè)置連系梁（承臺(tái)）加強(qiáng)整體受力性能并作為輕質(zhì)混凝土基礎(chǔ)，并在加固的地基上施作輕質(zhì)混凝土路堤。總體方案和典型斷面分別如圖1和圖2所示。

2.1.1 克服地形地質(zhì)難題技術(shù)措施

采用錨筋樁設(shè)計(jì)克服地形條件受限、基礎(chǔ)地質(zhì)條件差等難題，既節(jié)約占地，又有效處理地基承載力不足等問(wèn)題。錨筋樁布置于K141+003.53～K141+070段舊墻外側(cè)，長(zhǎng)度分別為11 m和9 m。錨筋樁樁頂分臺(tái)階澆筑（系梁）承臺(tái)作為輕質(zhì)混凝土路堤基礎(chǔ)，階梯型承臺(tái)底部置于強(qiáng)風(fēng)化巖層，錨筋樁和承臺(tái)與舊墻施工縫交錯(cuò)分段施工，成樁后地基承載力≥350 kPa。樁體截面如圖3所示。

2.1.2 克服不均勻沉降技術(shù)措施

通過(guò)錨筋樁處理提升了地基承載力，又采用輕質(zhì)混凝土設(shè)計(jì)，降低路堤填料自重，較好地克服了不均勻沉降問(wèn)題。輕質(zhì)混凝土設(shè)置于K141+003.53～K141+100段舊墻外側(cè)，與原擋墻墻背之間采用鑿毛處理，并植入[WTBX]12 mm鋼筋，保證輕質(zhì)混凝土路堤與原擋墻整體穩(wěn)定?？紤]輕質(zhì)混凝土變形、沉降及地震因素，輕質(zhì)混凝土路堤按10～15 cm段設(shè)置一道變形縫。變形縫可采用板式夾板，其厚度為2 cm。泡沫輕質(zhì)土最頂層應(yīng)依次鋪設(shè)金屬網(wǎng)及HDPE防滲土工膜。

2.1.3 那務(wù)大橋橋臺(tái)特殊處理

對(duì)隆百高速公路那務(wù)大橋右幅18號(hào)橋臺(tái)前墻、側(cè)墻增設(shè)鉿肋板墻，地基采用錨筋樁處理;采用注漿法改良臺(tái)內(nèi)填料力學(xué)性能;伸縮縫拆除重做，部分鑿除搭板頂鋪裝層，重新澆筑混凝土層及瀝青面層;更換橋臺(tái)支座，支座鋼墊板做除銹防銹處理。

2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果及分析

（1）地基承載力驗(yàn)算

（2）采用潛孔鉆鉆孔（干法成孔，不允許送水鉆進(jìn)），鉆位偏差應(yīng)≤5 cm，鉆孔偏差≤±1°。鉆孔過(guò)程中必須進(jìn)行孔向測(cè)量，發(fā)現(xiàn)偏差超過(guò)要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)糾正。鉆孔后，在安裝加筋體前應(yīng)用高壓風(fēng)清孔，以提高孔壁與砂漿的粘著力。

（3）加筋體要求鋼筋完整，接頭采用對(duì)接焊。接頭區(qū)域長(zhǎng)度1.5 m范圍內(nèi)的接頭鋼筋面積不得超過(guò)錨筋束總面積的50%。鋼筋安裝完畢后要檢查就位情況，必須放至孔底，安裝鋼筋時(shí)將灌漿管一并下入孔內(nèi)。要求灌漿管離孔底20 cm，以保證順利灌漿。

（4）成孔后吊放加筋體并埋設(shè)灌漿管，灌注M30水泥砂漿，摻微膨脹劑，摻量為膠凝材料用量的10%～12%。水泥漿水灰比為0.45∶1，每臺(tái)班應(yīng)抽樣檢查。每孔必須保證一次灌漿到位，當(dāng)孔口返出漿液與灌入漿液質(zhì)量一致時(shí)，灌漿即可結(jié)束。此時(shí)用小石子將錨筋樁與孔口塞緊，維持樁體2 d不被搖動(dòng)。

（5）系梁和承臺(tái)所用水泥應(yīng)采用P·O40或以上標(biāo)號(hào)水泥，混凝土強(qiáng)度要求達(dá)C30以上。

（6）基礎(chǔ)開挖及施工順序?yàn)椋合乳_挖區(qū)域①、區(qū)域②和區(qū)域⑥，施工最左側(cè)兩根錨筋樁;再開挖區(qū)域③和區(qū)域⑤，施工中間一根錨筋樁;最后開挖區(qū)域④，施工最右側(cè)兩根錨筋樁。承臺(tái)和錨筋樁與原擋墻施工縫錯(cuò)開，并分段施工。見圖4。

3.2 輕質(zhì)混凝土

（1）主要施工參數(shù)如表2[6]所示。

（2）基礎(chǔ)底面要求位于穩(wěn)定的坡體當(dāng)中，基礎(chǔ)埋深≥1 m，擋板基礎(chǔ)邊緣距地面線應(yīng)≥1.5 m;基礎(chǔ)以上應(yīng)對(duì)靠山坡一側(cè)開挖臺(tái)階，要求臺(tái)階寬度≥2 m，向內(nèi)側(cè)傾斜3%;開挖邊坡坡比為1∶1～1∶1.5，并鋪設(shè)HDPE防滲土工膜。

（3）施工前應(yīng)進(jìn)行配合比試配試驗(yàn)，核實(shí)施工各項(xiàng)參數(shù)，并制成試樣塊，當(dāng)泡沫輕質(zhì)土性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)方可進(jìn)行下步工序施工。

（4）發(fā)泡裝置宜采用壓縮空氣與發(fā)泡劑水溶液混合的方式生成泡沫，嚴(yán)禁攪拌發(fā)泡生成泡沫;同時(shí)應(yīng)設(shè)置穩(wěn)定的發(fā)泡倍率，并生成標(biāo)準(zhǔn)密度的泡沫。

（5）泡沫輕質(zhì)土澆筑施工應(yīng)采用直接泵送或配管泵送方式，出料口宜埋入泡沫輕質(zhì)土內(nèi)，無(wú)法滿足要求時(shí)，高差應(yīng)控制在1 m以內(nèi)。

（6）嚴(yán)格控制澆筑單層厚度和范圍，單個(gè)澆筑區(qū)內(nèi)澆筑層的施工時(shí)間宜控制在水泥漿初凝時(shí)間內(nèi)，當(dāng)澆筑層終凝且質(zhì)量檢驗(yàn)合格后方能進(jìn)行上層的澆筑施工。

（7）泡沫輕質(zhì)土澆筑硬化成型后，宜在表面覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。在強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，不得進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)填筑。

4 方案實(shí)施效果

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案主要技術(shù)指標(biāo)，對(duì)錨筋樁處理地基進(jìn)行了復(fù)合地基豎向抗壓載荷試驗(yàn)[7]，試驗(yàn)結(jié)果見表3。地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

對(duì)輕質(zhì)混凝土路堤進(jìn)行了頂面沉降觀測(cè)，結(jié)果見表4、圖5。拼寬后路堤已趨于穩(wěn)定，且工后沉降、新舊路基路拱橫坡滿足相關(guān)規(guī)范要求。

此外，地表沉降、基礎(chǔ)側(cè)向位移監(jiān)測(cè)、輕質(zhì)混凝土抗壓強(qiáng)度、準(zhǔn)干密度、流值試驗(yàn)結(jié)果均滿足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)高速公路由于地質(zhì)復(fù)雜、地形陡峭，使現(xiàn)有高速公路樞紐化改造過(guò)程中的路基拼接往往面臨很多困難。本文以廣西西北部某山區(qū)高速公路特殊地質(zhì)條件下高陡地形互通拼接工程為例，通過(guò)分析現(xiàn)有地形地質(zhì)條件，提出了錨筋樁+泡沫輕質(zhì)土的創(chuàng)新解決方案，從施工過(guò)程以及目前運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論：

（1）從復(fù)合地基豎向抗壓載荷試驗(yàn)結(jié)果可知，錨筋樁處治方案能有效提高地基承載力，實(shí)施效果較好，實(shí)施完成后地基承載力滿足要求。

（2）由輕質(zhì)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可知，輕質(zhì)混凝土施工參數(shù)、工藝準(zhǔn)確，檢測(cè)結(jié)果滿足要求。

（3）從運(yùn)營(yíng)期沉降觀測(cè)成果可知，錨筋樁+輕質(zhì)泡沫土綜合處治方案運(yùn)用效果較好，實(shí)現(xiàn)了占地少、干擾小、穩(wěn)定性好、沉降低的良好效果，可為類似地形、地質(zhì)條件工程項(xiàng)目提供參考。[KG-1mm][XCW.TIF，JZ]

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