高速公路軟土路基加寬工程施工技術(shù)探究

李淑連

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

由于高速公路建設(shè)初期沒有考慮到現(xiàn)有交通量需求，導(dǎo)致一部分高速公路出現(xiàn)了通而不暢的現(xiàn)象。為滿足急劇增長的交通要求，亟需對現(xiàn)有高速公路進(jìn)行升級改造，主要以舊路加寬改造為主[1]。我國疆域遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，在開展路基施工時通常會遇到膨脹土、軟土、鹽漬土等特殊土質(zhì)，如果不對其進(jìn)行科學(xué)處置，后期容易造成嚴(yán)重事故。本文詳述了現(xiàn)有的軟土路基加寬處置技術(shù)，并依托實際工程，對路基加寬工程中各項指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計，避免高速公路加寬施工中出現(xiàn)不均勻沉降等問題。

一、路基加寬技術(shù)要求與形式

（一）技術(shù)要求

若使用排水固結(jié)法對軟土路基進(jìn)行加寬處理，一定不能破壞原有路基的地下水位，施工前需要新建護(hù)欄將河流、水庫等地下水位隔離，方可修建新的路基。

在選擇新填筑材料時，要保證與原路基材料基本相同，如不能保持一致，可以使用高排水性材料進(jìn)行填筑。當(dāng)采用細(xì)粒土填筑路基時，可以通過設(shè)計盲溝來解決路基內(nèi)部積水問題，以便更好地控制路基含水率。

原路堤加寬施工中，需要開挖一個不小于1m的臺階，且拼接部分高度不大于0.7m，以保證加寬路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[2]。

（二）加寬形式

雙側(cè)加寬適合新老路基中心重合，周圍無建筑物、無地下電纜影響的情況。若高路堤采用雙側(cè)加寬的處理方式，可能會導(dǎo)致原路基與新路基之間結(jié)合不緊密。

單側(cè)加寬即在原路基一側(cè)進(jìn)行新路基加寬，相較于雙側(cè)加寬的方式，具有取土方便、加寬長度更長、便于壓實、施工工藝簡單、對原路基擾動小、節(jié)約耕地面積等優(yōu)點(diǎn)。

無論采用上述哪一種加寬方式，都必須保證新路基與原路基之間緊密結(jié)合，從而共同承擔(dān)荷載作用。針對軟土路基，若新加寬路基底部的軟土并未處理或處理不當(dāng)，后期將導(dǎo)致新加寬路基在荷載作用下發(fā)生錯臺、開裂甚至整體滑移，進(jìn)而對整個路基層產(chǎn)生較大影響。

二、軟土路基加寬處置技術(shù)

（一）加筋土處理技術(shù)

顧名思義，加筋土就是在原路基中添加筋體材料與土形成復(fù)合路基，以此來增強(qiáng)土層間的摩阻力，提高路基土整體抗拉性能、抗剪性能和穩(wěn)定性，能夠起到摩擦作用、鎖定作用和被動抗阻作用。這3種作用共同對土顆粒加以約束，避免其發(fā)生側(cè)向位移，有效改善了土體的水平應(yīng)力狀態(tài)，在提高承載力的同時，可確保土體沉降量穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。

加筋土處理技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，如可以有效減少沉降量，利于軟土路基的應(yīng)力均化，防止產(chǎn)生不均勻沉降等。此外，加筋材料還能增強(qiáng)原路基與加寬路基之間的連接作用，使原路基與新路基形成一個穩(wěn)定整體[3]。

（二）管樁技術(shù)

管樁技術(shù)根據(jù)混凝土強(qiáng)度分為預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁、高強(qiáng)混凝土管樁和混凝土管樁3種，在進(jìn)行軟土路基加寬設(shè)計時，3種技術(shù)均以土體變形為第一控制要素，以便將沉降量控制在合理范圍內(nèi)。由于處理軟土路基時不需要管樁具有較高的承載力，因而許多工程都采用預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁進(jìn)行施工。具體施工步驟如下：

第一步：表面清理及放樣。首先要全面清理施工作業(yè)區(qū)的雜物，同時利用全站儀和米尺等測量工具確定樁位和樁孔中心，并做好標(biāo)記。

第二步：樁機(jī)就位。為防止樁機(jī)在移動過程引起地表凹陷，施工前應(yīng)根據(jù)標(biāo)記將樁機(jī)移動到樁孔位置處，微調(diào)樁機(jī)使其與樁孔中心對齊。

第三步：管樁吊運(yùn)及插樁。管樁吊起采用單點(diǎn)法，即使用鋼絲繩吊起管樁一端，使其緩慢呈豎直姿態(tài)，然后將其放入夾樁箱中，通過調(diào)整樁機(jī)使其與樁孔對準(zhǔn)，將垂直總偏差控制在0.5%以內(nèi)。

第四步：壓樁。開啟樁機(jī)的壓樁按鈕，壓樁過程中隨時記錄壓樁時間和壓力指數(shù)。

第五步：接樁與焊樁。待樁體還剩1m左右時，立即將下一節(jié)樁頭安裝到位，并依靠樁機(jī)定位板將兩節(jié)樁頭固定，校核偏差保證在2mm以內(nèi)。當(dāng)樁體間出現(xiàn)空隙時，應(yīng)使用楔形鋼板焊接，保證樁身穩(wěn)固成一體。

第六步：終止壓樁。壓樁過程嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，當(dāng)樁體在正常荷載作用下沉降量小于2mm/min時，即可終止壓樁。

三、工程實踐

（一）工程概況

某高速公路屬于軟土地基，全長18km，其中路基寬46.6m。由于交通量日益增大，導(dǎo)致交通擁堵現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，亟需對路面進(jìn)行加寬處理。項目施工中，如不提前處理軟土地基，容易發(fā)生沉陷、滑塌等安全事故。對此，項目組決定采用CFG樁技術(shù)進(jìn)行處理，預(yù)估處理路段約5.6km，預(yù)算投入5臺樁機(jī)，但考慮到天氣、地質(zhì)條件影響，將原計劃完工時間由145d調(diào)整為180d。

（二）旋噴樁復(fù)合地基設(shè)計

樁徑設(shè)計：現(xiàn)階段高壓旋噴樁的樁徑設(shè)計大多采用經(jīng)驗法，本文綜合施工工藝、設(shè)備及承載力等因素，匯總了目前旋噴樁的樁徑設(shè)計值，具體如表1所示。

表1 高壓旋噴樁樁徑設(shè)計經(jīng)驗值

深度設(shè)計：考慮到施工設(shè)備及地質(zhì)條件等因素，通常將高壓旋噴樁處理深度控制在10m～17m，本文從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，將深度控制在10m～12m。

材料選擇：高壓旋噴樁以水泥為主體材料[4]，也可以添加少量外摻劑，但具體摻量要結(jié)合實際情況決定。本文使用強(qiáng)度為32.5MPa的硅酸鹽水泥，水灰比設(shè)定為1：1。

（三）CFG樁與其他復(fù)合地基處理方式對比分析

由于CFG樁并不適用于所有的軟土路基處理，如在橋頭等過渡段使用干噴樁更加合適。但在CFG樁施工規(guī)范且質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，效果要比粉噴樁的更好。本文將CFG樁與其他復(fù)合地基處理方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比分析，具體如下：

表2 經(jīng)濟(jì)性對比分析

由上表分析可知：與粉噴樁、碎石樁相比，CFG樁的成樁質(zhì)量更好，有效深度更長，且具有較高的應(yīng)力比，雖單價高于粉噴樁和碎石樁一倍以上，但施工效果更佳。旋噴樁單價高出CFG樁1.5倍，卻只能達(dá)到CFG樁1.2倍的承載力，性價比較低。從施工效果來看，CFG樁具有較高承載力和抵抗沉降變形的能力，非常適用于軟土路基處理。通過綜合分析，CFG樁成為最優(yōu)選擇。

四、結(jié)語

本文將CFG樁與其他復(fù)合樁基處理方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比分析，得出如下結(jié)論：從施工角度看，CFG樁具有較好的承載力、應(yīng)力比和成樁質(zhì)量，從經(jīng)濟(jì)性角度看，CFG樁具有較高的性價比，是處理軟土路基的最優(yōu)選擇。