王琛

（張家口路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北張家口 075000）

1 引言

環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約是國家的基本策略。建設(shè)和維護(hù)道路需要消耗的資源量較大，且所需土地也較多，對(duì)環(huán)境也有一定的污染。因此，交通行業(yè)屬于占用資源以及消耗能源的行業(yè)類型，但也是資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的建設(shè)過程中需要重點(diǎn)突破的領(lǐng)域。為使高速公路的通行能力有所提升，緩解道路交通壓力，采用改擴(kuò)建的方式進(jìn)行道路進(jìn)行升級(jí)改造，比起傳統(tǒng)的新建道路的方式，能夠使占用的土地資源大大減少，并降低建設(shè)成本。但是在拓寬道路后，特別是拓寬軟土地基道路的過程中，以傳統(tǒng)手段開展施工時(shí)，常會(huì)遇到橋頭跳車和橫向裂縫等問題[1]。為確保拼寬后的道路不會(huì)有路面裂縫等情況出現(xiàn)，有必要對(duì)其開展針對(duì)性的研究，以得出相應(yīng)的解決措施，為相關(guān)項(xiàng)目提供理論依據(jù)，確保施工質(zhì)量。

2 路基拼寬概述

2.1 面臨的問題

當(dāng)前軟土地區(qū)的道路拓寬施工常面臨以下3 種問題。

1）位于濱海路段的軟土一般都是海相沉積，有較深的厚度、較高的天然含水率以及較大的孔隙比等，并且具有較長(zhǎng)的沉降周期個(gè)較大的沉降等。而拼寬施工會(huì)使軟土地基的上部荷載有所增加，從而有附加壓力出現(xiàn)[2]，導(dǎo)致新老路基沉降不一致，具體表現(xiàn)為沉降差，使得路面出現(xiàn)裂縫。

2）新老路基結(jié)合位置需要較為復(fù)雜的施工處理措施，施工難度較大，且難以控制施工質(zhì)量，該位置的密度較難符合設(shè)計(jì)要求，也容易出現(xiàn)裂縫。

3）路基填料的性質(zhì)對(duì)沉降量有一定的影響，軟土地基壓縮以及自身壓縮都是路基沉降的根源，因此，不僅要對(duì)軟土沉降進(jìn)行控制，還需確保路基填料具備輕質(zhì)和大剛度的特點(diǎn)，以對(duì)其自身沉降進(jìn)行有效控制。

2.2 新老路基結(jié)合方式

基于成本、路網(wǎng)規(guī)劃和占地面積等方面的考慮，當(dāng)前高等級(jí)公路在拼寬時(shí)多以加寬舊路的方式進(jìn)行施工，具體可以分為拓寬單側(cè)和雙側(cè)兩種方式，具體如圖1 所示。單側(cè)拓寬的方式土石方施工較為集中，且壓實(shí)施工較為容易，工期較短，新老路基間僅有一側(cè)接觸，施工時(shí)不會(huì)對(duì)行車造成影響。但單側(cè)施工容易有偏荷載出現(xiàn)，導(dǎo)致路基出現(xiàn)不均勻沉降[3]。

圖1 新老路堤拓寬方式

雙側(cè)拓寬的方式在具體施工時(shí)采用的是雙側(cè)對(duì)稱施工，不會(huì)有偏荷載產(chǎn)生，因此，不均勻沉降有所減小，但所需的施工工期較長(zhǎng)，難以集中施工，路基拼接寬度較窄，難以進(jìn)行有效壓實(shí)。

道路拼寬施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合單雙側(cè)拓寬的特點(diǎn)合理選擇。

3 拼寬路基處理

3.1 淺層處理

3.1.1 輕質(zhì)填料回填處理

輕質(zhì)填料的回填處理措施是軟土地區(qū)路基拓寬時(shí)處理淺層土層的主要方式。輕質(zhì)填料可以分為二灰土和泡沫混凝土兩種[4]。

路堤填料中，輕質(zhì)材料可以有效降低路堤重度以及土壓力。此外，在用作路基拓寬材料時(shí)，可以基于適用范圍的不同合理選擇填料的類型。需要注意的是，輕質(zhì)材料路堤和一般路堤過渡時(shí)，可施作臺(tái)階式結(jié)構(gòu)進(jìn)行過渡段的銜接，臺(tái)階高度宜為0.5～1.0 m，坡比宜為1∶1～1∶2。

對(duì)于二灰土輕質(zhì)填料，其適用于未穩(wěn)定沉降的、有著較大沉降速率且較低環(huán)境敏感度的路段中。在路基拼寬中使用二灰土填料時(shí)，應(yīng)對(duì)二灰土頂部彎沉進(jìn)行控制。具體施工時(shí)應(yīng)結(jié)合灑水措施進(jìn)行施工，避免有飛灰出現(xiàn)，并且在攤鋪二灰土之后應(yīng)進(jìn)行碾壓施工，可通過小型振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)難以碾壓施工的位置進(jìn)行碾壓，以確保壓實(shí)度滿足要求。

攪拌二灰土?xí)r，其拌和的臨時(shí)場(chǎng)地應(yīng)選擇在施工現(xiàn)場(chǎng)周邊的空地，在二灰土的原材料中采用Ⅲ級(jí)生石灰作為石灰，設(shè)計(jì)配合比為粉煤灰質(zhì)量∶石灰質(zhì)量=95%∶5%，通過集中拌和法進(jìn)行二灰土填料的拌和。

具體施工時(shí)，應(yīng)采用水平分層的方式進(jìn)行填筑，填筑規(guī)模較大時(shí)，應(yīng)將路段劃分為不同區(qū)域進(jìn)行填筑，且應(yīng)在先進(jìn)行填筑的路段預(yù)留臺(tái)階，以便于和后填筑路段搭接，搭接長(zhǎng)度應(yīng)在1.5 m 以上，且必須確保搭接處的壓實(shí)度滿足要求，壓實(shí)時(shí)應(yīng)按照先輕后重，從兩邊到中間的方式進(jìn)行壓實(shí)。

泡沫混凝土輕質(zhì)填料適合于未穩(wěn)定沉降、沉降速率較大且對(duì)振動(dòng)有一定要求的路段。施工時(shí)，采用管道進(jìn)行泡沫混凝土的泵送，確保其流動(dòng)度在（185±20）Pa·s/m2。泡沫混凝土的施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 工藝流程

3.1.2 鋪設(shè)土工格室

若使用普通塘渣作為拼寬路段的填料，在完成通車多年后該位置容易有縱向裂縫出現(xiàn)（見圖3）。分析其原因可知，出現(xiàn)縱向裂縫是由于兩側(cè)地基出現(xiàn)了不均勻沉降，并且在路段拼寬銜接位置沒有設(shè)置土工合成材料。由此可知，拼寬路段除了需要確保填料滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，壓實(shí)程度滿足要求，還需要在新舊路基的銜接位置設(shè)置土工格室等材料以確保銜接良好。

圖3 拼寬縱向裂縫病害

土工格室以玻璃纖維為主要材料，通過相關(guān)編制工藝制作而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料即為土工格室，其耐磨性和剪切性能均較好。另外，土工格室質(zhì)量較輕，且柔性較強(qiáng)，在現(xiàn)場(chǎng)連接和剪切時(shí)較為方便，也可進(jìn)行反復(fù)使用，施工較為方便。

施工控制要求：在鋪設(shè)土工格室時(shí)，應(yīng)按要求先平整路基，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(shè)時(shí)應(yīng)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(jìn)行壓重固定。土工格室應(yīng)避免在受力方向進(jìn)行搭接，且應(yīng)有10 cm 以上的搭接寬度。若需要設(shè)置兩層以上的格室，應(yīng)確保上下層接縫斷面相互錯(cuò)開。

填料攤鋪：在鋪設(shè)好土工格室之后，應(yīng)及時(shí)覆蓋填土，避免土工格室裸露超過48 h。填料應(yīng)選擇透水性較好，有合適級(jí)配的礫類土等作為填料，不可采用不良土料。填料最大粒徑應(yīng)小于15 cm，松鋪厚度應(yīng)在30 cm 以下，從兩端進(jìn)行攤鋪，以便于格室的固定，再從兩端推進(jìn)到中間。

填料壓實(shí)：使用振動(dòng)壓路機(jī)施工，先以兩側(cè)向中間的方式靜壓。

3.2 拼寬路基深層處理

水泥攪拌樁和預(yù)應(yīng)力管樁是深層軟土地基處理的常用方法，而水泥攪拌樁適用于有著較厚軟土層的路段，預(yù)應(yīng)力管樁則適用于路基拼寬范圍較大，軟土層較厚和周邊無建筑物的地段。

3.2.1 水泥攪拌樁處理

采用水泥攪拌樁開展拼寬路段的深層處理，能夠使該范圍軟土的沉降量有所減少，使新舊路基的差異沉降有所減小。水泥攪拌樁的樁徑宜取500 mm，采用梅花形布置，結(jié)合工程地質(zhì)情況計(jì)算樁長(zhǎng)和樁間距，以確保工后沉降滿足要求。水泥攪拌樁濕噴法的施工流程為：平整場(chǎng)地→設(shè)備就位→預(yù)攪至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高→噴漿攪拌提升至停漿面→重復(fù)下沉樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高→噴漿或攪拌提升至停漿面。

3.2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁處理

進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求。

1）按照DB33/T 904—2013《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求設(shè)計(jì)其樁徑、長(zhǎng)度和間距。具體規(guī)格可結(jié)合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)圖集進(jìn)行選取，樁帽采用C30 混凝土，并連接管樁。若現(xiàn)場(chǎng)條件允許，可通過靜壓法進(jìn)行沉樁施工。

2）預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的配筋率應(yīng)大于0.4%，且縱向主筋數(shù)量應(yīng)在6 根以上。

3）混凝土試件在預(yù)應(yīng)力放張時(shí)應(yīng)具有40 MPa 以上的抗壓強(qiáng)度。

4）摩擦型樁基的長(zhǎng)度和樁徑的比值應(yīng)在100 以下，端承樁樁基的該比值則應(yīng)控制在80 以下。

5）布樁的平面系數(shù)應(yīng)在6%以下，若需穿越厚度較大的軟土層，則應(yīng)控制在4%以下。

6）樁頂以上50 cm 范圍的填筑材料宜采用清宕渣，且應(yīng)將其含泥量控制在5%以下。

7）在施工排水管道之前，應(yīng)先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁施工，排水管道施工完成后再施工樁帽。

通過混凝土預(yù)應(yīng)力管樁對(duì)兩側(cè)拼寬路段進(jìn)行深層處理的項(xiàng)目，拼寬段經(jīng)多年運(yùn)營后有明顯凸起出現(xiàn)。對(duì)其原因進(jìn)行分析可知，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(shí)間的變化，舊路基不均勻沉降出現(xiàn)越發(fā)明顯的增長(zhǎng)，而設(shè)置了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的路基沉降緩慢，導(dǎo)致兩者出現(xiàn)沉降差異，從而出現(xiàn)凸起。

綜上可知，在處理拼寬路基時(shí)，應(yīng)結(jié)合舊路基運(yùn)營時(shí)間和相關(guān)的沉降速率進(jìn)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(jié)語

根據(jù)上述對(duì)軟土路基設(shè)計(jì)的研究可知，軟土地區(qū)路基拼施工有其復(fù)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(zhì)填料和土木格室處理淺層地基的方法，通過水泥攪拌樁和預(yù)應(yīng)力管樁處理深層地基的方法，可為后續(xù)類似設(shè)計(jì)提供參考。