軟土路基拼寬設計研究

崔龍飛

（南陽通途公路勘察設計有限公司，河南 南陽 473000）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，交通基礎設施的建設步伐日益加快，尤其是公路交通，作為連接城鄉(xiāng)、促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要紐帶，其建設質量和效率受到了社會各界的廣泛關注。在公路建設中，路基是公路的基石，其設計合理性和施工質量控制直接關系到公路的使用性能和安全性。特別是在軟土地區(qū)，由于軟土具有強度低、壓縮性高、透水性差等特點，使得軟土路基的設計和施工成為公路建設的重點和難點[1]。為使高速公路的通行性能有所提升，緩解道路交通壓力，常采用改擴建的方式進行道路升級改造，比起傳統(tǒng)的新建道路的方式，能使占用的土地資源大大減少，并使建設成本得到降低。但是在拓寬道路之后，特別是拓寬軟土地基道路投入使用后，常會遇到橋頭跳車和橫向裂縫等問題。為避免拼寬后的道路出現(xiàn)這些問題，有必要對其開展針對性的研究，以得出相應的解決措施，為相關設計研究提供理論依據(jù)，確保施工質量。

2 一般路基拼寬設計

2.1 面臨的問題

當前拓寬軟土路基常常會面臨以下3 種問題。

1）位于濱海路段的軟土一般都是海相沉積，有厚度較深、天然含水率較高和孔隙比較大等，并且具有較長的沉降周期以及較大的沉降等。在這種土質下進行拼寬施工將增大其上部荷載，導致路基出現(xiàn)附加壓力，最終表現(xiàn)為新舊路基出現(xiàn)差異沉降。

2）在拼寬路基中，新老路基結合位置需要較為復雜的施工處理，有較大的施工難度，且難以控制施工質量，該位置土層的密度較難符合設計要求，也更容易出現(xiàn)裂縫[2]。

3）對路基沉降，軟土地基壓縮以及自身壓縮都是其根源，因此，不僅要對軟土沉降進行控制，還需確保路基填料具備輕質和大剛度的特點，以對其沉降進行有效控制[3]。

2.2 新老路基結合方式

拼寬施工時具體包括單側加寬和雙側加寬兩種方式，如圖1 所示。

圖1 新老路堤放坡施工方式

單側拓寬施工的土石方較集中，且較易壓實，工期短，施工速度快，新舊路基僅接觸一側，施工影響較小，但單側擴寬容易出現(xiàn)偏荷載，會導致路基出現(xiàn)不均勻沉降。

雙側拓寬的方式在具體施工時采用的是雙側對稱施工，不會有偏荷載產(chǎn)生，因此，不均勻沉降有所減小，但所需施工工期較長，難以進行集中施工，路基拼接寬度較窄，難以進行有效壓實[4]。

在道路拼寬改建時，應結合單雙側拓寬的特點合理選擇拼寬方案。

3 拼寬路基處理

3.1 淺層處理

3.1.1 輕質填料回填處理

軟土路基拼寬施工時，多采用回填輕質填料的方式處理淺層，輕質填料包括二灰和泡沫混凝土。

從重度和路基土壓力看，路堤填料中選用輕質材料可以使其沉降有效降低。但將其用作路堤拓寬材料時，需注意應在一般路堤和輕質材料路堤間設置過渡段，具體可使用臺階式施工方法進行過渡段的銜接，臺階高度以0.5～1.0 m 為佳，坡比宜為1∶1～1∶2。

二灰輕質填料適用于未穩(wěn)定沉降的、 有較大沉降速率且較低環(huán)境敏感度的路段。在路基拼寬中使用二灰填料時，應控制好二灰頂部彎沉?；贘TG D30—2015 《公路路基設計規(guī)范》的要求，各個等級下的公路二灰路基壓實度應通過試驗確定。在路床頂面鋪設延伸率不大于3%、 縱橫向抗拉強度在80 kN 以上的豎向鋼塑格柵。具體施工時，應結合灑水措施，避免出現(xiàn)飛灰，并且在二灰攤鋪之后應進行碾壓施工，可通過小型振動壓路機對難以進行碾壓施工的位置進行碾壓，以確保壓實度滿足要求。

二灰拌和施工時，其拌和的臨時場地應選擇在施工現(xiàn)場周邊的空地，在二灰的原材料中采用Ⅲ級生石灰作為石灰，設計配合比為：粉煤灰重量∶石灰質量=95%∶5%，通過集中拌和法進行二灰填料的拌和。

具體施工時，應通過分層水平的方式進行填筑，填筑規(guī)模較大時，應將路段劃分為不同區(qū)域進行填筑，且應在先進行填筑的路段預留臺階，以便于與后填筑路段搭接，搭接長度應在1.5 m 以上，且必須確保搭接壓實度滿足要求，壓實時應按照先輕后重，從兩邊到中間的方式進行壓實[5]。泡沫混凝土輕質填料適宜用在沉降未穩(wěn)定、沉降速率較大的路段。采用管道進行泡沫混凝土的泵送，應確保其流動度在（185±20）mm。

3.1.2 鋪設土工格室處理

以玻璃纖維為基礎，通過相關編制工藝制作而成的網(wǎng)狀結構材料即為土工格室，其耐磨性和剪切性能均較好。

將土工格室鋪設到土層中，可使土工格柵網(wǎng)格中的土石料有不斷增大的互鎖力，使土石料摩擦系數(shù)有所提高，土工格室抗拔力有所增長。此外，土工格室質量較輕，且有柔性較強的網(wǎng)狀材料，在現(xiàn)場連接和剪切時較為方便，也可進行反復搭接，施工較為方便。

施工控制要求：鋪設土工格室時，應按要求平整路基，確保表層沒有突起物。因土工格室的受力與路堤軸線相互垂直，因此，鋪設時應確保其平順性，沒有皺褶出現(xiàn)，且有一定的張緊度，可通過土釘?shù)冗M行壓重固定。土工格室應避免在受力方向進行搭接，且應有10 cm 以上的搭接寬度。若需要設置兩層以上的格室，應確保上下層接縫斷面相互錯開。

填料選擇：應選擇有較好透水性，有著合適級配礫類土等作為填料，且填料粒徑最大值應控制小于15 cm。

填料攤鋪：土工格室鋪設好后需及時覆土，土體裸露時間應控制在48 h 以下。松鋪厚度應控制小于30 cm，并從兩端開始攤鋪填料，以便固定格室。

填料壓實：采用振動壓路機從兩側到中間進行靜壓。施工時不可有車輛行駛到未壓實的加筋體上。應確保壓實度與設計相符，避免加筋土的性能受到影響。

若使用普通塘渣作為拼寬路段的填料，則在完成通車多年后該位置會有縱向裂縫出現(xiàn)。分析其原因可知，道路兩側地基沉降不均，且拼寬銜接處未增設土工合成材料。由此可知，填筑路基的拼寬路段除了需要確保填料滿足規(guī)定標準和壓實程度滿足要求，還需要在新舊路基的銜接位置設置土工格室等材料以確保銜接良好。

3.2 拼寬路基深層處理

水泥攪拌樁和預應力管樁是拓寬軟土路基時深層處理的常用方法。軟土層較厚時宜采用水泥攪拌樁，當拼寬范圍較大時，宜采用預應力管樁。

3.2.1 水泥攪拌樁處理

采用水泥攪拌樁處理深層拼寬路段，能使該范圍的軟土沉降有所減少，使新舊路基的差異沉降有所減小。宜以500 mm作為水泥攪拌樁的樁徑，布置時以梅花形布置，結合工程地質情況計算樁長和樁間距，以確保工后沉降滿足要求[6]。水泥攪拌樁濕噴法的施工流程如圖2 所示。

圖2 水泥攪拌樁濕噴法施工工藝圖

3.2.2 預應力混凝土管樁處理

預應力混凝土管樁的施工流程如圖3 所示。

圖3 預應力混凝土管樁施工流程示意圖

進行預應力混凝土管樁的設計時，應滿足以下要求。

1）按照DB33/T 904—2013《公路軟土地基路堤設計規(guī)范》的要求設計其樁徑，長度和間距。具體規(guī)格可結合現(xiàn)有標準圖集進行選取，以C30 等級的混凝土進行樁帽設計，并連接管樁。若現(xiàn)場條件允許，可通過靜壓法進行沉樁；

2）預應力鋼筋應以均勻圓周進行設計，配筋應滿足0.4%以上的要求，且數(shù)量應在6 根以上；

3）混凝土試件在預應力放張時應具有40 MPa 以上的抗壓強度；

4）摩擦型樁基的長度和樁徑的比值應在100 以下，端承樁樁基的該比值則應控制在80 以下；

5）布樁的平面系數(shù)應在6%以下，若需穿越厚度較大的軟土層則應該在4%以下；

6）使用清宕渣作為50 cm 樁頂范圍的填筑材料，且應將其含泥量控制在5%以下；

7） 在施工排水管道之前應先進行預應力管樁的施工，在施工完排水管道后再施工樁帽。

兩側拼寬的深層路段在借助混凝土預應力管樁處理且經(jīng)過多年運營后產(chǎn)生顯著凸起。分析其原因可見，拼寬路基在經(jīng)過樁基處理之后的沉降速率要小于原有路段，隨著時間的變化，不均勻沉降出現(xiàn)越發(fā)明顯的增長。對于設置了預應力混凝土管樁的路基有較為緩慢的沉降速率，但樁間土以及舊路基有較快的沉降速率，導致兩者出現(xiàn)沉降差異，從而有凸起出現(xiàn)。

綜上可知，在處理拼寬路基時，應結合舊路基運營時間和相關的沉降速率進行路基拼寬方式的選擇，確保拼寬后的路基有和老路基基本一致的沉降速率。

4 結語

根據(jù)上述對軟土路基拼寬設計的研究可知，軟土路基拼寬有其復雜性，路表在新舊路基差異沉降的影響下出現(xiàn)裂縫是主要問題所在。本文提出了通過輕質填料和土工格室處理拼寬路基淺層的方法，通過水泥攪拌樁和預應力管樁處理拼寬路基深層的方法，為后續(xù)類似設計提供參考。