關(guān)于軟土地區(qū)高速公路拓寬項(xiàng)目地基處理的探討

李 晨

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京210000）

1 工程概況

本次工程為蘇北地區(qū)某高速公路拓寬項(xiàng)目，沿線經(jīng)過蘇北濱海平原、沂沭丘陵平原、徐淮黃泛平原。項(xiàng)目沿線特殊性巖土主要為軟土，幾乎全線均有分布，具有高含水量、大孔隙比、高壓縮性、低強(qiáng)度等特征，埋深較淺。除軟土層外，項(xiàng)目全線均存在中等壓縮性土層，大多為軟土層下臥層，厚度較大。通過既有路基調(diào)查、檢測(cè)及評(píng)價(jià)可知，現(xiàn)有路基路面狀況總體較好，老路路基固結(jié)已經(jīng)比較穩(wěn)定，本次工程應(yīng)考慮到新路基沉降時(shí)間較短，新老路基兩者間非常容易出現(xiàn)不均勻沉降，致使縱向裂縫的產(chǎn)生，將給行車安全、速度帶來不利的影響。因此，本項(xiàng)目需解決的最大技術(shù)難題是新老路基不均勻沉降的問題。

2 拼接路基的沉降變形特點(diǎn)

在進(jìn)行軟土地區(qū)高速公路拼接時(shí)，一般來說新老路基施工的間隔時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，老路基投入使用已有一定年限，地基的固結(jié)已形成，其與原路基已融合成一個(gè)整體，而剛度在固結(jié)作用之下也逐漸增大，倘若在老路基兩邊拼接處理，拼接路基偏心荷載會(huì)趨向于老路基，會(huì)產(chǎn)生以下兩點(diǎn)問題：一是拼接路基會(huì)因?yàn)樽陨碜饔贸霈F(xiàn)固結(jié)沉降問題；二是將會(huì)影響到老路基而發(fā)生新的附加沉降問題。附加沉降直接和路基拼接高度、寬度和地基環(huán)境條件有著密不可分的關(guān)系。在地基環(huán)境條件和拼接高度不變時(shí)，寬度不斷加大，其附加沉降也就會(huì)隨之增大，而拼接寬度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，超過部分也不會(huì)影響到老路基；而在拼接寬度不變時(shí)，高度不斷加大，其附加沉降就會(huì)隨之增大，也極大增加了給老路基帶來的不利影響。由于差異沉降的產(chǎn)生，路面結(jié)構(gòu)將會(huì)出現(xiàn)附加應(yīng)力，一旦沉降附加應(yīng)力與行車荷載產(chǎn)生的應(yīng)力兩者之和大于路面材料所承受的強(qiáng)度，這時(shí)路面結(jié)構(gòu)將會(huì)破壞。所以在進(jìn)行拼接路基時(shí)，路基拼接一定要符合有關(guān)軟土地基處理各項(xiàng)規(guī)定與參數(shù)指標(biāo)，力求最大程度降低對(duì)已建好公路產(chǎn)生的不利影響，并將拼接的路基路面產(chǎn)生的差異沉降嚴(yán)格控制好，從而保證路面結(jié)構(gòu)，功能達(dá)到預(yù)期要求。

3 路基擴(kuò)建基本原則

（1）路基設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“路基穩(wěn)定、邊坡牢固、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、節(jié)地環(huán)保、協(xié)調(diào)統(tǒng)一”的原則，綜合考慮原有公路沿線的地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、地基土性質(zhì)、不良地質(zhì)的發(fā)育情況及拓寬后的交通組成，綜合比較確定老路基的利用與拼寬拼接方案，采取合理的工程措施，保證路基具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。

（2）做好路基路面綜合設(shè)計(jì)，拓寬部分的路基應(yīng)與老路路基之間保持良好的銜接，綜合比較優(yōu)選有效的工程措施減小新舊路之間的差異沉降，防止產(chǎn)生縱向裂縫。在考慮穩(wěn)定的前提下，沉降控制標(biāo)準(zhǔn)按《高速公路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T L11-2014）并結(jié)合江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《高速公路擴(kuò)建工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DB32/T 3219-2017）要求選?。篴.工后沉降計(jì)算年限宜不小于15年；b.拼寬部分路基應(yīng)滿足總沉降不大于15cm，工后沉降不大于5cm的要求；c.差異沉降控制，應(yīng)滿足拼寬路基的路拱橫坡度增大值不大于0.5%、相鄰路段差異沉降引起的縱坡變化不大于0.4%的要求。

（3）路基邊坡防護(hù)宜采用綠色生態(tài)防護(hù)，減少圬工的使用，同時(shí)應(yīng)根據(jù)填料類型滿足邊坡防沖刷需求；邊坡坡率及形式應(yīng)根據(jù)地形地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、邊坡高度、填料性質(zhì)、施工方法等進(jìn)行綜合分析，重視節(jié)地、合理確定防護(hù)方案。

（4）路基排水應(yīng)在充分維持或改善既有道路排水設(shè)施功能的前提下，最大程度地降低道路徑流污染，注重水土保持和環(huán)境保護(hù)。

（5）結(jié)合本項(xiàng)目改擴(kuò)建特點(diǎn)，經(jīng)過充分論證和試驗(yàn)后，積極穩(wěn)妥地采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝。

4 路基拓寬拼接設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目沿線既有路基填料主要使用摻灰土、粉土和黏土，橋頭路段有一部分使用粉煤灰+摻灰土，依據(jù)既有路基邊坡DCP檢測(cè)得知，路基邊坡所承載性能比較好，為了減少拼接時(shí)所使用的土方工作量，就必須有效對(duì)既有路基進(jìn)行利用，原地表在填筑路堤前清除30cm表土后向下翻松25cm摻灰處治。本次工程的路基拼接采取開挖臺(tái)階形式由下至上進(jìn)行施工，為了避免路基強(qiáng)度不受路肩護(hù)欄埋設(shè)等的影響，老路邊坡頂部分路肩寬度在75cm范圍內(nèi)全部開挖，這樣能更好地確保路基開挖及其強(qiáng)度。硬路肩范圍老路路床按開挖回填40cm的8%石灰土補(bǔ)強(qiáng)處理。

為了更好地保證新老路基接縫地方以及下級(jí)臺(tái)階面上填土的壓實(shí)，選用臺(tái)階形式施工時(shí)，應(yīng)選用豎向內(nèi)傾式，臺(tái)階垂向坡面坡比應(yīng)嚴(yán)格控制在10:1，臺(tái)階面設(shè)置3%橫坡內(nèi)傾。除此之外，根據(jù)相關(guān)理論分析得知，不管路基拼接附加沉降發(fā)生前后，產(chǎn)生的水平向應(yīng)力影響最大處最終都在于路基頂部，所以力求一定限度降低路基當(dāng)中的剪應(yīng)力與拉應(yīng)力、均化差異沉降、約束路基的側(cè)向位移及便利于施工著重點(diǎn)考慮，路床頂以下40cm及路床底部臺(tái)階處各鋪設(shè)一層雙向鋼塑格柵，同時(shí)路基底部鋼塑格柵結(jié)合軟基處治鋪設(shè)。

5 路基差異沉降控制措施

本項(xiàng)目控制新老路基差異沉降，防止新老路基縱向裂縫的發(fā)生，從地基和路基兩個(gè)方面來考慮。

從產(chǎn)生的縱向裂縫原因可知，最為關(guān)鍵的就是有效減小新老路基下地基差異沉降，處理方法有以下兩種類型：

其一，減小新路基的沉降，通過有效措施控制新路基的沉降，從而使新老路基差異沉降總體得到減小。想要實(shí)現(xiàn)這類的舉措需要做好兩方面工作：減小新路堤自身的荷載，這就需要減小地基附加應(yīng)力形式從而減小新路基的沉降，比如選用輕質(zhì)泡沫土等輕質(zhì)類型作為路堤填筑材料；另一方面就是力求提升新路基承載能力，對(duì)地基采取行之有效的加固措施來處理，從而減小新路基的工后沉降與總沉降。

其二，隔離新老路基，在新老路基的地基內(nèi)采用打設(shè)隔離墻，將新路荷載對(duì)老路的不利影響進(jìn)行部分隔離或者完全隔離，這樣可有效避免差異沉降的產(chǎn)生。隔離沉降主要是為了減小新路基對(duì)老路基帶來的不利影響，減小或者消除由于新路基荷載而在老路地基中產(chǎn)生的附加應(yīng)力，進(jìn)而減小老路基的附加沉降。

6 軟基處理方案

6.1 新老軟基處治方案組合

項(xiàng)目沿線里程較長(zhǎng)，全線路基填料、地質(zhì)情況、軟基處治方案均有差別，結(jié)合原路基處治方案確定新老軟基處治方案組合如表1，下面根據(jù)不同軟基處治方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，主要針對(duì)既有路基工后沉降不滿足規(guī)范典型斷面采用理正6.5進(jìn)行沉降、穩(wěn)定計(jì)算，提供針對(duì)性、合理性地拓寬側(cè)軟基處治對(duì)策。

表1 新老軟基處治方案組合一覽表

6.2 軟基處理方案擬定

根據(jù)項(xiàng)目沿線軟土分布特點(diǎn)、老路處治情況、施工工藝等，選取典型路段內(nèi)老路不同處治方式的典型斷面進(jìn)行工后沉降計(jì)算，擬確定各情況下軟基處治方案。經(jīng)沉降、穩(wěn)定計(jì)算分析可知，本項(xiàng)目廣泛分布有軟土，且中等壓縮性土層較厚，一般的地基處理方法顯然不能滿足拓寬工程對(duì)沉降的要求，為了最大限度地發(fā)揮單樁和樁間天然地基的承載力，又能達(dá)到有效控制工后沉降的目的，本次主要以管樁、雙向攪拌樁處治為主，局部路段結(jié)合輕質(zhì)泡沫土綜合處治。管樁、攪拌樁處治應(yīng)貫穿軟土層，軟土下部中等壓縮性土層處理深度結(jié)合沉降計(jì)算及土層性質(zhì)綜合確定。

6.3 特殊路基方案的要點(diǎn)

（1）一般路段。經(jīng)計(jì)算，沉降和穩(wěn)定滿足要求時(shí)不作處理；依據(jù)計(jì)算需要處理的一般路段可采用水泥攪拌樁等地基處理方案，如圖1。

圖1 管樁處理（原塑排板處理）

（2）小型構(gòu)造物。經(jīng)沉降和穩(wěn)定計(jì)算，滿足工后沉降和穩(wěn)定要求的不處理；依據(jù)計(jì)算需要處理的路段路基擴(kuò)建路段推薦采用水泥土攪拌樁、管樁等方案；新建匝道路段推薦換填碎石。

（3）河塘路段。本項(xiàng)目河塘基本均位于老界樁外，最近處距離老路坡腳5m，擴(kuò)建期間老路有保通需求，故為確保河塘換填時(shí)老路的穩(wěn)定，本次按河塘距老路路基坡腳距離不同，對(duì)清淤換填老路邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算斷面填高5m，河塘邊緣距老路坡腳5～7m，河塘堤岸坡率1:1，清淤后塘深5m，地基軟土頂面埋深4m，軟土層厚12m，采用理正6.5進(jìn)行穩(wěn)定安全計(jì)算，得出當(dāng)距離為5m時(shí)，安全系數(shù)為1.268；當(dāng)距離為6m時(shí)安全系數(shù)為1.301；當(dāng)距離為7m時(shí)安全系數(shù)為1.335。

當(dāng)河塘距坡腳距離不小于6m時(shí)，可以挖除換填；當(dāng)距離小于6m并且下臥層土質(zhì)較軟弱時(shí)，均需計(jì)算開挖后老路穩(wěn)定情況，原則上建議按水泥攪拌樁進(jìn)行處理（如圖2），最小處理深度按4m控制。

圖2 河塘路段（水泥攪拌樁處理）

（4）縱斷面抬高路段。本項(xiàng)目局部路段受到航道及提速影響縱斷面有所抬高，為避免主線縱斷面抬高增加老路附加荷載，造成新老路段變形不協(xié)調(diào)隱患，設(shè)計(jì)根據(jù)項(xiàng)目沿線地質(zhì)特點(diǎn)分情況進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)：a.某縣境內(nèi)，軟土壓縮沉降、排水固結(jié)慢，地基穩(wěn)定性差，且該路段老路填高基本在2m左右，該區(qū)域范圍內(nèi)航道橋改造后橋頭抬高達(dá)3.6～4.3m，推薦采用原地面以上老路挖除處治方案；b.其余路段為常規(guī)軟土，具有高含水率、高液限、高壓縮性等特點(diǎn)，該路段老路填高基本在3.6m左右，該區(qū)域范圍內(nèi)航道橋橋頭抬高1.2～2m，推薦采用泡沫輕質(zhì)土置換+拓寬側(cè)攪拌樁處理的方案，見表2。

表2 縱斷面抬高路段不同地基處理方案經(jīng)濟(jì)性比較

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在軟土地區(qū)高速公路拓寬項(xiàng)目地基處理中，設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作，需要深入了解工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，切實(shí)優(yōu)選軟土地區(qū)高速公路拓寬項(xiàng)目地基處理方案，并加強(qiáng)對(duì)其經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性進(jìn)行論證，為地基處理質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。