殷宇翔

（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計研究院集團股份有限公司）

0 引言

由于經(jīng)濟發(fā)展及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的周期性演變，高速公路改擴建已成為目前公路建設(shè)的重要任務(wù)，其中立交收費站作為高速公路出入口的控制節(jié)點，其改擴建具有一定的特殊性和復(fù)雜性。為完善及優(yōu)化收費站服務(wù)功能，以某高速公路收費站擴建工程為例，探討擴建階段軟基處理的方案，以期為高速公路改擴建工程提供經(jīng)驗參考。

1 工程概況

1.1 項目背景

某高速公路立交收費站車道現(xiàn)狀布置為“四進七出”，由于交通量增長及周邊交通條件改變，該收費站入口處交通流交織情況日趨復(fù)雜，現(xiàn)狀收費站寬度及車道數(shù)無法適應(yīng)該變化，致使車輛在入口處形成擁堵。為改善立交通行狀況，結(jié)合交通預(yù)測分析，擬將收費站車道布置改造擴寬為“七進七出”。

1.2 擴建總體方案

收費站改造拓寬具體方案為：對入口側(cè)高接高匝道進行外移，增加一條入口車道，出口側(cè)增加兩條出口車道，將原內(nèi)側(cè)兩條出口車道轉(zhuǎn)換為入口車道。因此在收費廣場中心斷面處，入口側(cè)拓寬寬度為7.95m，出口側(cè)拓寬寬度為14.65m。擴建總體方案示意見圖1。由于擴建兩側(cè)部分區(qū)域用地受限，項目部分路段采用氣泡輕質(zhì)土作為路基填筑及拼接方案。項目所處區(qū)域為三角洲平原，軟基分布較廣，軟土物理力學(xué)性質(zhì)較差，需進行軟基處理。見圖1。

圖1 立交收費站擴建總體方案圖

2 軟基處治設(shè)計關(guān)鍵因素分析

結(jié)合項目所處區(qū)域的環(huán)境特征及改擴建工程的特殊性，該收費站擴建工程的軟基處治設(shè)計主要考慮以下關(guān)鍵因素。

2.1 軟土力學(xué)特性

本項目場地主要為三角洲平原，屬第四系松散土工程地質(zhì)區(qū)?，F(xiàn)場地質(zhì)的勘探鉆孔結(jié)果見表1。區(qū)域內(nèi)覆蓋層主要由第四系素填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)類土、砂類土等組成；基底由白堊系砂礫巖及其風(fēng)化層組成，軟土埋深約為15m，軟土物理力學(xué)指標(biāo)見表2。

表1 現(xiàn)場地質(zhì)勘探鉆孔結(jié)果

表2 軟土物理力學(xué)指標(biāo)

2.2 軟基上部荷載特性

本項目軟基上部荷載主要為路基自重和車輛荷載。由于本項目拓寬部分主要由填筑高度不超過2m 的填土和氣泡輕質(zhì)土組成，故路基自重相對較小。由于該收費站交通量較大，重載車輛比重較高，車輛制動啟動頻繁，因此車輛荷載相對一般高速公路路段作用值較大。

2.3 擴建用地限制

本收費廣場出口側(cè)距離現(xiàn)狀收費廣場邊線約15m處有一條河涌，為避免改河，限制擴寬用地；收費廣場入口側(cè)為管理中心用地，用地規(guī)模緊張。這對軟基處理施工面凈寬提出一定的限制要求。

2.4 施工工期

由于項目為高速公路出入口控制節(jié)點，且現(xiàn)時交通需求較大，需盡快完成擴建任務(wù)，從而快速提升其服務(wù)功能。擴建施工時還需維持既有道路交通正常運營，這對軟基處理提出了更高的要求。

2.5 新舊路基差異沉降

改擴建工程的關(guān)鍵問題主要有擴建部分沉降對舊路的影響、新舊路之間的差異沉降等[1-3]。由于本項目擴建部分自重荷載相對較小，故其對舊路的影響相對較小，在擴建設(shè)計中重點考慮新舊路之間的差異沉降，避免差異沉降引起的應(yīng)力超過路面的承載能力。

3 軟基處治方案比選

軟土地基上的高速公路改擴建工程中，選取合適的地基處理方案，減少新老路堤的差異沉降，是擴建工程的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前高速公路軟基處理常見方法主要分為換填法、排水固結(jié)法和復(fù)合地基法三類[4]。

換填法主要是用性能較好的土質(zhì)來置換軟土地基中物理力學(xué)性能較差的軟土，從而有效改善地基結(jié)構(gòu)，換填法主要適用于軟土埋深較淺、軟土層厚較薄的情況，本項目軟土埋深約為15m，不宜使用換填法。

排水固結(jié)法施工簡單、費用較低、應(yīng)用廣泛，但是存在預(yù)壓期長、沉降難以控制等缺點。對于擴建工程，由于排水固結(jié)法對新老路基差異沉降的控制效果較差，預(yù)壓過程和施工過程將對舊路基路面產(chǎn)生較大的不利影響，本項目軟基處治對排水固結(jié)法不予考慮。

復(fù)合地基法主要是指在地基處理過程中增強或置換部分土體形成增強體，由基體和增強體共同承擔(dān)荷載作用。公路建設(shè)中常見的復(fù)合地基法主要有水泥攪拌樁、素砼樁、鉆孔灌注樁和管樁等。復(fù)合地基法考慮了樁和土對荷載的共同分擔(dān)作用，從而使地基承載力提高，變形減小。根據(jù)本項目實際情況，選取水泥攪拌樁和管樁兩種軟基處治方案進行對比分析。兩種方法的適用范圍及優(yōu)缺點見表3。

表3 軟基處理方案對比

水泥攪拌樁適用于路基填土高度較低的情況，這與本項目相契合，且水泥攪拌樁處治方案一般造價相對較低，但是由于項目局部軟基中含有大量貝殼碎屑和腐殖質(zhì)，這會對水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量產(chǎn)生不利影響；且本項目軟土埋深深度對于水泥攪拌樁處理方案來說較為極限。而管樁成樁質(zhì)量可控性強，單樁承載力較高，適用范圍較廣，施工工藝成熟。因此綜合考慮地質(zhì)條件、施工工期以及對周邊環(huán)境的影響，采用管樁作為本項目的軟基處治方案。由于填土高度較低，為避免形成蘑菇路，在管樁頂部設(shè)置筏板基礎(chǔ)?？紤]到施工場地凈寬受限，施工方案采用靜壓法。

4 結(jié)語

高速公路立交收費站改擴建工程在軟基處治時需綜合考慮軟土力學(xué)特性、新舊路基差異沉降、上部荷載特性、擴建用地限制及施工工期等因素，對常見軟基處治方法進行綜合比選分析。對于軟土埋深較深，施工工期較緊張的項目，推薦采用管樁處理方案，同時需根據(jù)自身特性針對性選擇施工工藝。