陽茂高速公路改擴建工程軟基處理關(guān)鍵技術(shù)研究

羅肇劍

摘 要：陽茂高速改擴建工程的軟基路段，軟土賦存狀況主要為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)細砂等，軟土埋深最大為11.5 m，對于埋深超過4 m的深層軟基，舊路軟基處理采用袋裝砂井排水固結(jié)法，擴建時此部分段落比較難控制的是擴建填土引起老路的附加荷載，從而導致老路發(fā)生新的沉降。因此，合理確定舊路軟基處理采用袋裝砂井排水固結(jié)法的拼寬路段拼寬軟基處理進入舊路邊坡的范圍，避免老路發(fā)生新沉降導致老路路面開裂，成為本項目改擴建工程成敗的關(guān)鍵點之一。通過研究，深層軟基路段拼寬軟基處理采用管樁，新舊路基結(jié)合部分采用剩余未被管樁覆蓋部分的水平填土寬度控制在4 m進行處理，避免了舊路的新沉降過大導致的舊路面開裂，有效的保持了舊路的穩(wěn)定性，提高了拼寬軟土地基處治的工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：改擴建工程;舊路軟基排水固結(jié)處理;拼寬軟基處理;舊路新沉降控制

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A

1 緒論

隨著廣東省和廣西北部灣經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，粵西與珠三角、廣西北部灣的聯(lián)系愈加密切，車流量越來越大，陽茂高速服務水平普遍在四級以下。為有效緩解粵西的交通出行壓力，提升通行能力和服務水平，進一步打通粵西連接珠三角的交通大動脈，陽茂高速“四改八”改擴建工程于2018年正式啟動。由于陽茂高速地處沿海，其軟土賦存狀況及性質(zhì)復雜、孔隙率大、含水量高、有機質(zhì)含量高，由于路基填土較矮，一般不超過8 m，以不大于6 m填土為主，舊路深層軟基處理主要采用袋裝砂井排水固結(jié)法進行處治。新路拼寬段軟基處理一般主要采用就地固化、高壓旋噴樁、預應力管樁、碎石換填、水泥攪拌樁等方法。其中3 m以內(nèi)通常采用換填法，因其施工工藝簡單、質(zhì)量較易控制，超過3 m的，為確保老路在通車條件下的穩(wěn)定性，一般采用復合地基法。為減少改擴建期間對舊路通行水平的影響，一般改擴建工期均控制得較為嚴格，另外廣東尤其是粵西地

區(qū)雨期長、雨量大，因此路基施工窗口期一般都較為短暫，且根據(jù)現(xiàn)場清表、水泥攪拌樁、素砼樁試樁發(fā)現(xiàn)深層軟基路段老路水溝外存在舊路的施工便道，便道內(nèi)片石含量高，水泥攪拌樁、素砼樁施工機械難以鉆進，最終確定深層軟基路段拼寬軟基處理采用預應力管樁，以保證施工工期和施工質(zhì)量。

深層軟基路段為減少拼寬引起的老路附加荷載，若全部挖掉舊路邊坡將管樁處理覆蓋全部拼寬范圍，需要采用鋼板樁支護，造價太高，且由于老路在通車，存在安全隱患，因此拼寬部分填土仍有部分未能被管樁覆蓋，此部分填土會引起老路的附加荷載，導致老路發(fā)生新沉降，新沉降過大時會引起老路開裂。如何解決這個問題，成為本項目擴建的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2 工程概況和軟基特點

2.1 工程概況

陽茂高速公路起自陽東縣白沙鎮(zhèn)陽江林場，接在建的開平至陽江高速公路，止于電白縣觀珠鎮(zhèn)，接在建的茂名至湛江高速公路觀珠至坡心段，路線全長79.7 km，全線采用兩側(cè)加寬為主的雙向八車道高速公路標準，設計速度采用120 km/h，老路整體式路基寬28 m，擴建拼寬后整體式路基寬度42 m。

項目沿線位于低山丘陵與沿海平原之間的臺地和低丘陵區(qū)，以臺地地形為主，間夾沖積平原或谷地，地形起伏不大，海拔高程一般小于100 m。本路段地層較為簡單，主要為第四系地層、寒武系地層及燕山期花崗巖。沿線特殊性巖土主要為軟土。

2.2 軟基特點

根據(jù)擴建地質(zhì)鉆探檢測及相關(guān)室內(nèi)試驗得出，舊路基下的軟土層天然含水量、孔隙比、剪切強度等液限指數(shù)、壓縮系數(shù)等物理力學指標整體上相對于擴建側(cè)自然地面下的軟土工程性質(zhì)略有提高。在老路路基附加應力的作用下，老路基下軟土層較路基外側(cè)軟土層固結(jié)度更高。全線老路原地基根據(jù)軟土厚度、面積、地形等情況分別采用了清淤換填、袋裝砂井排水固結(jié)法等處理方式，經(jīng)過多年的自然沉降、車輛荷載壓實和精心養(yǎng)護，目前舊路路基整體穩(wěn)定;由于采用DCG工法對橋頭跳車部位進行注漿頂升處理，頂升后路面平整度小于1 cm，處理效果良好，目前全線無橋頭跳車現(xiàn)象。

3 處治方案

3.1 拼寬軟基處理方案控制要點

陽茂高速擴建拼寬路段軟基主要采取了換填、超載預壓、管樁等處治方式，根據(jù)地質(zhì)鉆探結(jié)果和舊路周期性的路基監(jiān)測結(jié)果看，舊路基軟基沉降路段已基本穩(wěn)定。但擴建拼寬時容易擾動舊路基，且拼寬部分填土會引起老路的附加荷載，導致老路發(fā)生新沉降或新舊路沉降不一致，嚴重時會導致路面開裂，直接影響著改擴建的施工質(zhì)量和道路行車安全，影響擴建工程的施工工期。因此必須科學選擇拼寬路基軟基處理方式，尤其是舊路采用袋裝砂井排水固結(jié)處理路段，要注重控制拼寬引起的老路附加荷載，避免老路新沉降過大導致路面開裂。

3.2 深層軟基路段拼寬處理設計

本項目舊路深層軟基路段舊路軟基處理采用袋裝砂井排水固結(jié)，袋裝砂井直徑7 cm，間距1.2 m，梅花狀布置，此部分段落目前舊路路基工后沉降趨于穩(wěn)定，未見明顯的差異沉降。類似的已擴建完成參考項目佛開高速擴建，舊路軟基處理采用袋裝砂井排水固結(jié)路段，拼寬未被復合地基樁體覆蓋的填土水平寬度為3.6 m，本項目軟基較佛開擴建淺，填土高度與佛開高速擴建基本一致，為減少二次施工平臺，深層軟基路段本項目拼寬未被管樁覆蓋部分的水平填土寬度控制為4 m。

3.2.1 深層軟基路段典型拼寬斷面沉降計算

拼寬未被管樁覆蓋部分的4 m水平填土引起的老路附加荷載按照三角形分布條形荷載，采用弗拉曼公式計算，附加荷載引起的老路新沉降采用《公路軟土地基路堤設計與施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T D31—02—2013推薦的分層總和法計算，新沉降計算暫不考慮老路軟基固結(jié)情況，典型斷面概況及老路二次附加沉降計算結(jié)果見表2、表3。

根據(jù)上述計算結(jié)果，本項目拼寬未被管樁覆蓋部分的水平填土寬度控制為4 m時，引起的老路附加沉降橫坡差值最大為0.16%，滿足《高速公路改擴建設計細則》JTG/T L11—2014 中擴建引起的老路橫坡差值不大于0.5%要求，所采用的技術(shù)指標是恰當?shù)?，能夠避免拼寬引起的舊路開裂。

3.2.2 典型拼寬斷面施工監(jiān)測情況

為驗證深層軟基路段拼寬軟基處理效果，本項目通過埋設舊路土路肩沉降釘對其沉降進行了監(jiān)測，老路由于處于保通狀態(tài)，未設沉降觀測點。典型斷面的老路土路肩監(jiān)測數(shù)據(jù)如下：

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，老路填土完成后100天左右，老路土路肩的沉降趨于穩(wěn)定;老路土路肩的監(jiān)測沉降數(shù)據(jù)均小于理論計算值;現(xiàn)場觀測老路路面未出現(xiàn)裂縫。

4 結(jié)論

（1）本項目舊路深層軟基路段采用袋裝砂井排水固結(jié)處理，擴建拼寬時未被管樁覆蓋部分的水平填土寬度控制為4 m，經(jīng)過約2年的加載期，目前老路典型斷面的實測土路肩沉降最大值為12.4 mm，施工過程老路路面未出現(xiàn)開裂情況，處理效果良好，既滿足規(guī)范要求，節(jié)約了造價，又保證了路基拼接質(zhì)量，值得類似的擴建工程拼寬軟基處理借鑒。

（2）目前典型斷面的實測老路土路肩沉降已趨于穩(wěn)定，最大沉降斷面K3301+165實測沉降為12.4 mm，該斷面不考慮老路軟基固結(jié)情況的計算理論老路土路肩沉降為19.4 mm，按照目前的實測數(shù)據(jù)反算老路軟基固結(jié)度為36%，與擴建前老路整體穩(wěn)定，路面裂縫極少，未見橋涵位置跳車情況矛盾，對于老路軟基采用排水固結(jié)處理時，老路軟基的固結(jié)程度，擴建對老路的軟基處理影響程度，仍值得進一步研究。

（3）對于舊路深層軟基路段采用排水固結(jié)處理的路段，擴建時，拼寬部分軟基處理應優(yōu)先考慮采用復合地基，減少擴建對老路的附加荷載;擴建拼寬時未被復合地基覆蓋部分的水平填土寬度控制為拼寬軟基處理的關(guān)鍵，應先進行理論計算，在滿足規(guī)范沉降要求的前提下，選擇經(jīng)濟的控制寬度。

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