趙鵬

（石家莊市交投津石高速公路建設(shè)管理有限公司深正分公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

高速公路軟基路段加寬時，需根據(jù)工程具體情況確定適宜的軟基處理方式，并對新舊路基之間的銜接段進行有效處治。我國部分高速公路采用雙向四車道形式，在經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，已無法滿足日益增大的交通需求，為提高交通通行能力，需對路面進行拓寬改造。舊路加寬是在既有公路一側(cè)或兩側(cè)通過加寬形成新車道，改造時要充分考慮到高架及中分帶等。

1 高速公路加寬工程中常用軟基處理方法

1.1 不同處理方法的對比和選擇

通常，道路拓寬工程大多工期緊、場地狹窄，且要維持既有公路交通，為此要做好多方案綜合比選，以工程地質(zhì)勘查資料為依據(jù)，結(jié)合舊路軟基處理綜合評價結(jié)果，確定合理有效且經(jīng)濟可行的軟基處理方式，保證公路安全、可靠地運營，將加寬后新舊路面之間的差異沉降降至最低。

施工中，要根據(jù)實際情況來確定具體的軟基處治方法，如廣佛高速公路加寬前先采用袋裝砂井與砂墊層相結(jié)合的方法、加寬時采用粉噴樁與砂墊層相結(jié)合的方法處理軟基；滬杭甬高速公路加寬前先采用塑料排水板與堆載預(yù)壓相結(jié)合和粉煤灰路堤的方法處理軟基，加寬時采用預(yù)壓、塑料排水板和等載預(yù)壓相結(jié)合，以及粉噴樁、路堤樁和土工格柵相結(jié)合的方法處理軟基；沈大高速公路加寬前采用塑料排水板和預(yù)壓固結(jié)的方法處理軟基，加寬時軟基處理方法不變；海南環(huán)島東線加寬前采用拋填片石方法處理軟基，加寬時采用粉噴樁技術(shù)處理軟基；杭寧高速二期加寬前與加寬時主要采用超載預(yù)壓、塑料排水板與復(fù)合土工布相結(jié)合、粉噴樁與土工格柵相結(jié)合，以及輕質(zhì)粉煤灰路堤的方法處理軟基[1]。

1.2 適用于加寬的軟基處理方式

公路加寬軟基處理過程中，要綜合考慮路段范圍內(nèi)的地質(zhì)條件和路基填高來選擇適宜的軟基處理方式。當沒有特殊要求時，優(yōu)先考慮復(fù)合地基法，通過選擇適宜的樁長和樁距對各路段沉降差予以處理。一般道路加寬工程中軟基處理方法包括以下幾種：當軟基段為范圍不大的淺表淤泥時，如河溝或水塘，建議采用壓實、清淤換填和地表夯擊等方法處理；當軟基段的地表硬殼層厚度較大時，建議采用預(yù)壓法處理；當軟基段軟土厚度較小，但填土后沉降可能超標時，建議采用復(fù)合地基法、強夯置換與換填的方法處理；當軟基段硬殼層厚度較小且軟土厚度較大時，建議采用復(fù)合地基法、塑料排水板與預(yù)壓相結(jié)合的方法處理；當軟基段軟土深度與厚度均較大，且路堤填高較大時，建議采用復(fù)合地基法處理，如大直徑管樁、CFG樁與粉噴樁等；對于軟基拼接段，建議采用分隔墻、超載預(yù)壓和粉噴樁的方法處理[2]。

1.3 軟基處理設(shè)計和施工

高速公路加寬工程軟基處理對路基穩(wěn)定性及施工完成后的路基沉降有更高要求，而且場地有限、工期緊張，所以在設(shè)計和施工過程中要采取有效措施以滿足加寬工程需要。

（1）由于路基填土通常處在舊路基邊坡，所以要對舊路基邊坡予以適當削坡，且削坡不能給施工中路基穩(wěn)定性造成影響。

（2）在高速公路加寬過程中，應(yīng)優(yōu)先考慮快速加固措施，以縮短工期，減少施工過程中交通維持費用。

（3）當采用復(fù)合地基法進行處理時，應(yīng)按照內(nèi)密外疏的原則進行布樁，在保證處理效果的同時減少工程量[3]。

（4）施工過程中要充分考慮排水方面的問題，以減小水對邊坡穩(wěn)定性造成的影響。

（5）試驗段施工時，應(yīng)加強沉降觀測，并根據(jù)觀測結(jié)果嚴格控制填筑速率。

2 新舊路基銜接段處治方法

在加寬工程設(shè)計階段，需重視新舊路基銜接問題，避免新舊路堤產(chǎn)生不均勻沉降。借助合理可行的技術(shù)措施使新舊路堤之間良好銜接，形成一個有機整體，減少或從根本上避免裂縫或錯臺現(xiàn)象的產(chǎn)生[4]。

2.1 使用土工合成材料

加寬工程中，土工合成材料以土工格柵為主，而土工格柵的加固機理為格柵和土體之間發(fā)生相互作用。大量實踐表明，在加寬處的新舊路堤銜接處鋪設(shè)土工格柵可起到防止差異沉降的作用，其原因為：

（1）格柵和土體之間的接觸面有很大摩擦力，能減小加寬部位土體垂直方向受力，提高土體自身承載力，從而減小沉降，尤其是不均勻沉降的發(fā)生。

（2）格柵的作用是能鎖定土體，最大限度地發(fā)揮土體自身抗剪強度，使土體側(cè)向變形得以約束[5]。

（3）因沿水平方向鋪設(shè)的格柵有一定彈性，所以受反復(fù)荷載作用后，能避免變形積累。

（4）格柵有很大的張力與延展性，可以和路基良好銜接，形成整體。

一般將原路基邊坡開挖成向內(nèi)傾斜的臺階后，在道路的縱向設(shè)置格柵，此時應(yīng)確保格柵1/2處在原路基，而另1/2處在新路基。對于軟基段路堤，在確定具體處理方法后，按照一般路基段所用拼接方法進行施工，但為了控制差異沉降，要優(yōu)先考慮輕質(zhì)填料，并適當增加格柵用量，此外，在必要的情況下還可通過加筋來提高連接強度。

按照格柵具體鋪設(shè)位置，可將處治措施分成下列3種：

（1）根據(jù)路基填高按照適當?shù)钠露葘εf路基邊坡進行開挖，然后在路基的下部設(shè)置格柵與土工布，并在中間填筑風(fēng)化土與砂。其中，土工布的設(shè)置能使應(yīng)力保持均勻，格柵可起到與鋼絲網(wǎng)相當?shù)淖饔?。之后采用臺階法開挖邊坡，最后對新路基實施填土與碾壓[6]。

（2）加寬完成后路堤邊坡坡度比原邊坡增加一個等級，若填高較大，則在中間處增設(shè)平臺。將原邊坡開挖成向內(nèi)傾斜的臺階，直到和原地面達到平齊，然后在基底處增設(shè)一道格柵，之后開挖的所有臺階都在頂部鋪設(shè)格柵。

（3）采用臺階法對舊路堤邊坡進行開挖，高度按80cm嚴格控制，然后在路基頂部增鋪格柵。

2.2 地基處理

對于處在軟基段的新舊路基銜接處，需根據(jù)所用拼接措施對銜接處下部軟基予以重點處理，可采用的方法包括以下幾種：①超載預(yù)壓；②粉噴樁（進行適當加密與加長）；③旋噴樁；④路堤樁，即混凝土管樁；⑤定噴樁。按照不同間隔距離與設(shè)置深度進行分級處理，在路基橫向產(chǎn)生漸變段，可有效處理沉降差方面的問題。

以粉噴樁為例，其施工工藝為：

（1）根據(jù)設(shè)計圖紙，在施工現(xiàn)場借助鋼尺準確測定并放出樁位，在土層上插入竹簽進行標記，將機具移動到樁位后，確保鉆頭和竹簽完全對正，復(fù)核機架垂直度，確保鉆桿傾斜度不超過1%。

（2）開啟空氣壓縮機開始送氣，使鉆機在正轉(zhuǎn)的同時向下垂直鉆進。在攪拌頭到達設(shè)計要求的標高后停鉆，使鉆頭在原地繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，不可突然停鉆。鉆機沿相反的方向進行轉(zhuǎn)動，開啟送灰機進行送灰。在水泥到達噴灰口后向上提升鉆頭，以實際噴灰量為依據(jù)對調(diào)速電機進行調(diào)節(jié)，以便在噴粉與攪拌的同時向上提升，確保軟土與固化材料之間充分混合。

（3）將鉆頭提升到設(shè)計要求的標高以上0.5m后停止送灰，使鉆頭正向旋轉(zhuǎn)，開始復(fù)攪復(fù)噴，其深度嚴格按照圖紙要求進行控制。在鉆頭提升至與地面相距30～50cm的位置后，停止噴粉，成樁完成。此時因裝置回路完全封閉，粉體不會飛散。在噴射最后階段，需在鉆頭與地面相距30cm的位置停止噴粉，避免溢到地面。

（4）復(fù)攪完成后，將空氣壓縮機關(guān)閉，使管道壓力逐步消散。

（5）將鉆機移至下一個樁位，采用相同的方法進行施工。

2.3 施工措施

2.3.1 邊坡削坡

因削坡坡度相對較大，為保證安全，舊路基邊坡開挖需分兩次實施，其中第一次開挖坡度可大于第二次，在開挖的同時要做好防護。每次開挖結(jié)束后，都要進行平整碾壓，并采用復(fù)合地基法及時處理。

2.3.2 臺階開挖

按照設(shè)計要求開挖向內(nèi)傾斜的臺階，并盡量增加臺階數(shù)，使新舊路基之間的銜接有更多接觸面，確保新舊路基之間良好接合。另外，對于填高相對較大的路段，應(yīng)逐步開挖。

2.3.3 防水措施

將舊路基邊坡開挖完成后，需截斷路面上的積水，尤其是超高段積水，以免積水與雨水對邊坡造成沖刷，必要時需在坡面上鋪設(shè)一道塑料布，避免雨水下滲。及時排出場地范圍內(nèi)的積水，并阻斷外來水。軟基施工中禁止在硬路肩上行車，以免給舊路基的安全造成不利影響。

2.3.4 格柵鋪設(shè)

格柵鋪設(shè)沿橫向進行，并保證鋪設(shè)的連續(xù)性，防止斷裂、松弛、彎扭、褶皺。材料要集中堆放于陰涼處，避免受到雨淋或暴曬，否則會使格柵性能老化。在軟基處理段和沒有進行處理的段落之間需設(shè)置專門的過渡銜接，同時確保搭接長度滿足要求。另外，在路槽縱向還應(yīng)設(shè)置從施工縫上跨越的格柵，以進一步增強新舊路基之間的橫向連接，防止裂縫的產(chǎn)生。

2.3.5 路基填筑

結(jié)合施工范圍內(nèi)料源情況選擇適宜的填料，所選填料各項物理力學(xué)性質(zhì)應(yīng)和舊路基所用填料相近，同時要嚴格控制新舊路基之間結(jié)合帶的碾壓，宜采用打夯機按照分層原則進行碾壓。目前，國外針對軟基段加寬施工的特殊情況提出了一種新的施工方法，即間隙法。該方法分兩步進行填筑，即先在與舊路相距一段距離的部位對部分新路堤進行填筑，在新舊路堤間預(yù)留適當間隙，然后對這一間隙進行填筑。因第一階段填筑的土體在不斷發(fā)生固結(jié)時會提高間隙下部軟土自身強度及水平方向的應(yīng)力，所以能起到減小舊路基因第二階段填土產(chǎn)生的附加變形。采用該方法施工時產(chǎn)生的變形遠小于整體填筑，值得在我國大范圍推廣應(yīng)用。

3 高速公路軟基段路基加寬問題與對策

3.1 待解決的問題

目前，軟基段實施公路加寬在我國還處于起步階段。因加寬荷載形式與理論計算及分析方法具有一定的復(fù)雜性，所以在工程設(shè)計與施工中存在一些問題亟待解決：

（1）加寬部位新舊路基之間的差異沉降等，目前還不能給出明確的控制值，如果在工程中使用不同的控制值，將會對軟基處理效果及填筑施工造成很大影響；

（2）加寬路基和既有構(gòu)筑物之間連接部位地基處理和沉降控制；

（3）新舊路基因施工產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變變化，涉及模型選擇方面的問題；

（4）滲流場可能對路基加寬后產(chǎn)生的變形與穩(wěn)定性造成影響；

（5）路基加寬施工可能給沿線環(huán)境造成影響；

（6）為確保加寬施工中既有道路正常、安全地運營，需做好施工組織安排。

3.2 對策建議

（1）施工開始前，進行充分的調(diào)查研究，包括閱讀和分析地質(zhì)勘查資料與設(shè)計方案、施工及運營資料等，同時按照要求進行必要的補勘，以了解場地范圍內(nèi)的地質(zhì)變化，并據(jù)此評估原地基處理效果，對設(shè)計計算的正確性予以驗證，確定地基處理所用方法是否適宜，進而有效保證施工的穩(wěn)定性及安全性。

（2）軟基段加寬施工應(yīng)優(yōu)先考慮快速固結(jié)法，在保證處理效果的同時，縮短工期，減少施工時交通維持費用。在沒有特殊要求的情況下，可使用復(fù)合地基法。

（3）在綜合考慮施工可行性、便利性與經(jīng)濟性的條件下，新舊路基結(jié)合處可采用鋪設(shè)土工合成材料的方法來保證銜接效果，以減小新舊路基之間的沉降差。

（4）實際施工中應(yīng)切實加強沉降觀測和穩(wěn)定性觀測，并根據(jù)現(xiàn)場觀測結(jié)果對路基填筑速率進行嚴格控制。

（5）施工中應(yīng)高度重視排水方面的問題，避免邊坡開挖施工受到積水的影響，引起坍塌事故。

（6）通過模型試驗、有限元法與現(xiàn)場測試相結(jié)合，為軟基段加寬施工中各項力學(xué)特征及變形特性分析提供技術(shù)支持。

4 結(jié)語

對于高速公路擴建工程中軟基路基加寬工程，首先要確定適宜的軟基處理方法，然后做好新舊路基銜接段的處治，加強理論分析計算，不斷引入先進的分析方法，為施工提供可靠依據(jù)。