高速公路改擴(kuò)建工程路基穩(wěn)定性及控制技術(shù)研究

李仲駿 （江蘇海通建設(shè)工程有限公司，江蘇 連云港 222000）

1 項(xiàng)目概況

某高速公路于2006年完成設(shè)計(jì)，2009年建成通車(chē)，主線(xiàn)全長(zhǎng)79.85km，標(biāo)準(zhǔn)的雙向四車(chē)道。該高速公路的建成有利于江蘇核心區(qū)的經(jīng)濟(jì)圈輻射到江、浙、滬三角核心區(qū)域。目前已運(yùn)行了將近11年的時(shí)間，有的路段出現(xiàn)嚴(yán)重的損毀。尤其隨著江蘇經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，高速公路的交通流量逐年增加，之前的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已不符合新時(shí)代江蘇經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為此，加寬該高速公路增加其通行能力，就成為地區(qū)高速公路管理的現(xiàn)實(shí)所需，得益于江蘇省交通廳的極大努力，地區(qū)政府與交通廳擬通過(guò)財(cái)政支出對(duì)該高速公路進(jìn)行雙向八車(chē)道的改擴(kuò)建，而針對(duì)改擴(kuò)建路段存在的路基軟基，就成為了工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)。

2 施工特點(diǎn)分析

2.1 新老路基結(jié)合部的處治和新老路基差異沉降問(wèn)題

在擴(kuò)建時(shí)增加高速公路車(chē)道便應(yīng)該重視許多問(wèn)題，例如新老路基差異沉降、新老路基的相互作用等。假如不處理好這些問(wèn)題，便會(huì)導(dǎo)致路面開(kāi)裂、路面下沉，直接影響擴(kuò)建過(guò)程中的施工質(zhì)量，不能使工程將來(lái)在很長(zhǎng)時(shí)間里發(fā)揮較大作用，阻礙江蘇地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)，不控制好施工質(zhì)量，同樣會(huì)降低政府投資帶來(lái)的效益。

2.2 深厚軟土地基路堤拼接沉降存在著較大的技術(shù)難度

從高速公路的工后沉降觀(guān)測(cè)資料可以看出，除了少數(shù)橋臺(tái)之外，大部分處理過(guò)的軟基路段的沉降已大致穩(wěn)定。拼接好新路拓寬之后，新增加的外部荷載會(huì)影響老路基，這不僅會(huì)改變其應(yīng)力，還會(huì)導(dǎo)致其變形。假如新路基與老路基之間的拼接不合理會(huì)使路面的承載能力受到限制，進(jìn)而影響行車(chē)舒適性，以及路面的外觀(guān)。路基擴(kuò)建導(dǎo)致新路地基沉降規(guī)律與老路基再固結(jié)過(guò)程，均不同于新建路的條件。

2.3 填砂老路基邊坡軟基加固施工限制條件嚴(yán)格

因?yàn)橥恋刭Y源不足，高速公路老路基利用粉砂土來(lái)填筑，利用粘質(zhì)土來(lái)路基邊坡處理，垂直厚度設(shè)計(jì)0.9m～1.0m。以此同時(shí)還使得擴(kuò)建工程缺乏道路分流條件，擴(kuò)建高速公路不能改變?cè)鹊耐ㄐ心芰ΑＶ饕盟芰习迮潘探Y(jié)法來(lái)處理老路地基，工程在擴(kuò)建過(guò)程中和擴(kuò)建后會(huì)使斜坡某些地基出現(xiàn)荷載，將會(huì)使地基出現(xiàn)新的沉降，所以，針對(duì)老路基斜坡中的軟基應(yīng)該再次加固。有的老路基利用砂性土來(lái)填筑，對(duì)邊坡進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)會(huì)使道路出現(xiàn)安全事故，在處理地基時(shí)應(yīng)該通過(guò)相關(guān)模擬試驗(yàn)來(lái)選擇合適的施工方案。

3 某高速公路改擴(kuò)建工程軟土地基處治施工方案

3.1 某高速公路改擴(kuò)建工程軟土地基處治施工方案的確定

通常針對(duì)改擴(kuò)建高速公路時(shí)，會(huì)較多利用土工合成材料法、拋石擠淤法和強(qiáng)夯法等，綜上，考慮到該工程的路基軟基土層實(shí)際，結(jié)合模擬試驗(yàn)基礎(chǔ)，對(duì)該路基軟基土的老路基利用粉砂土來(lái)填筑，利用粘質(zhì)土來(lái)包邊，且設(shè)計(jì)0.9m～1.0m的垂直厚度最為合適。所以針對(duì)這樣的老路基在開(kāi)挖邊坡時(shí),會(huì)使道路出現(xiàn)安全事故，假如不開(kāi)挖路堤斜坡直接處理軟基，能夠大大提高施工效率。所以通過(guò)探究，在處治軟土地基時(shí)大致利用素樁復(fù)合地基技術(shù)，使其處治方法更符合高速公路擴(kuò)建的具體情況。為了很好地選取施工技術(shù)，驗(yàn)證素混凝土樁復(fù)合地基處治方法是否可行，進(jìn)而確定完善的施工方案，選取高速公路的某個(gè)路段深厚軟基進(jìn)行加固實(shí)驗(yàn)，有針對(duì)性地進(jìn)行有關(guān)參數(shù)試驗(yàn)，確保擴(kuò)建工程的高效進(jìn)行。從高速公路的工后沉降觀(guān)測(cè)資料能夠看出，除了少數(shù)橋臺(tái)，眾多處理過(guò)的軟基路段其沉降大致已穩(wěn)定，大體實(shí)現(xiàn)了固結(jié)沉降。連接好新路拓寬后，新出現(xiàn)的外部荷載會(huì)影響老路堤，導(dǎo)致其應(yīng)力和位移均發(fā)生改變。新路基會(huì)不會(huì)導(dǎo)致老路基出現(xiàn)再固結(jié)沉降情況，如何在短時(shí)間里處理拓寬部分的軟基，并將對(duì)老路基的影響降到最低，這些探究均是非常必要的。

3.2 某高速公路擴(kuò)建工程的軟基加固方法的實(shí)驗(yàn)

針對(duì)高速公路擴(kuò)建工程軟土地基處治工程，從橫剖面觀(guān)測(cè)其沉降情況，能夠監(jiān)測(cè)各個(gè)位置的沉降情況，進(jìn)而對(duì)橫向沉降分布規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)分析，不會(huì)有太多干擾。從總體上來(lái)看復(fù)合地基方案沉降量不大，常規(guī)方法與測(cè)試精度需求不符，利用測(cè)量獲取的分層沉降數(shù)據(jù)對(duì)豎向沉降情況進(jìn)行分析，施工過(guò)程不會(huì)有太多干擾。利用邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)方法對(duì)開(kāi)挖工作的安全性進(jìn)行控制。利用土壓力計(jì)的宗旨是盡可能將土拱作用導(dǎo)致的測(cè)量誤差清除，以及對(duì)樁間土進(jìn)行測(cè)量，隨時(shí)了解樁承擔(dān)的荷載情況。自從建成投入使用了二十多年，此高速公路老路基出現(xiàn)的沉降變形大致已經(jīng)穩(wěn)定。在拓寬路基時(shí)其填筑會(huì)影響老路基的實(shí)際情形，基于各個(gè)不同的拓寬路基階段，對(duì)老路表面發(fā)生的沉降變形進(jìn)行觀(guān)測(cè)，獲得下表。

3.3 某高速公路擴(kuò)建工程軟基處治施工方案中的關(guān)鍵技術(shù)

在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定處治軟土地基的關(guān)鍵技術(shù)，那就是素混凝土樁的復(fù)合地基施工技術(shù)。在拓寬高速公路路基時(shí)利用此技術(shù)應(yīng)該注意，施工之前一定要根據(jù)設(shè)計(jì)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行配合比實(shí)驗(yàn)，施工過(guò)程中根據(jù)配合比制定混合料。施工的坍落度應(yīng)該保持在160mm～200mm最為恰當(dāng)。利用懸臂法來(lái)制作素混凝土樁，通過(guò)施工工藝進(jìn)行混凝土懸臂操作，這種方法源于江蘇某公路公司的KL800B進(jìn)行深挖鉆孔操作，采用二次研發(fā)，設(shè)計(jì)出如下圖所示的PZ25型CFG樁機(jī)，對(duì)樁機(jī)的改進(jìn)既能在平地進(jìn)行CFG工法的鉆進(jìn)施工，還可以在斜坡上進(jìn)行同樣的施工，甚至不用通過(guò)邊坡CFG樁進(jìn)行施工，這樣以便于確保CFG樁的施工安全，而且，在施工過(guò)程中，也不必要封閉公路的外側(cè)車(chē)道和路肩，可以盡量避免很多交通干擾，確保高速公路的順利通行。

本工程應(yīng)用的PZ25 型樁機(jī)示意圖

4 結(jié)論

某高速公路在改擴(kuò)建工程項(xiàng)目建設(shè)中，路段長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而且很多路段充滿(mǎn)泥沙，粘土和淤泥，軟土的厚度也比較厚，長(zhǎng)達(dá)25.0m，通過(guò)有關(guān)研究表明，軟基施工質(zhì)量主要是通過(guò)該工程施工的有關(guān)要求進(jìn)行控制。這次研究主要以施工過(guò)程中對(duì)軟基處理的質(zhì)量控制為重點(diǎn)，科學(xué)制定有效的施工方案，研究出合理的軟基處理辦法，實(shí)實(shí)在在將質(zhì)量控制措施落到實(shí)處，盡量提升軟基的治理工程質(zhì)量。

路基表面沉降的分階段觀(guān)測(cè)成果表

高速公路通過(guò)軟基處理辦法對(duì)工程進(jìn)行擴(kuò)建，用到的軟基處理辦法有強(qiáng)夯法、深層加固法、拋石法和土工合成材料法等。由于該工程項(xiàng)目之前的要求是要將車(chē)道修成四車(chē)道，而且要使用粉砂土和包邊土來(lái)填充老路基，路基的厚度保持在0.9m～1.0m。針對(duì)砂土填充的老鐵路，不能隨意進(jìn)行邊坡開(kāi)挖，這樣容易導(dǎo)致安全事故。為了讓施工技術(shù)得到科學(xué)有效的檢驗(yàn)，并對(duì)軟土地基的可行性進(jìn)行科學(xué)檢查，制定有效的施工方案，以這條高速公路為主，對(duì)其軟基進(jìn)行了加固處理。通過(guò)加固處理實(shí)驗(yàn)表明，在地下軟基復(fù)合地段，承載的負(fù)荷很大，而且在剛性樁底層，加固基層的土塊直接受到了一定的負(fù)荷。通過(guò)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，使用復(fù)合型混凝土，可以有效加固軟基，對(duì)于控制層降的要求能夠有效滿(mǎn)足，再與CFG樁機(jī)和PZ25有效聯(lián)合，在不實(shí)行邊坡開(kāi)挖的情況下，進(jìn)行深挖施工，可以在很大程度上避開(kāi)原路施工的干擾，并且促進(jìn)施工進(jìn)程，甚至使用這種方法，可以對(duì)原高速公路的路基和外側(cè)通道保持暢通，確保交通不受到干擾，保證公路的行駛安全、高效、有序。所以，分析決定通過(guò)用混凝土的方式對(duì)其復(fù)合地基進(jìn)行加固處理，確保軟基地段可以與某高速公路的工程擴(kuò)建項(xiàng)目實(shí)際相符。