崔龍飛

（南陽(yáng)通途公路勘察設(shè)計(jì)有限公司，河南 南陽(yáng) 473000）

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐日益加快，尤其是公路交通，作為連接城鄉(xiāng)、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要紐帶，其建設(shè)質(zhì)量和效率受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。在公路建設(shè)中，路基是公路的基石，其設(shè)計(jì)合理性和施工質(zhì)量控制直接關(guān)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(qiáng)度低、壓縮性高、透水性差等特點(diǎn)，使得軟土路基的設(shè)計(jì)和施工成為公路建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)[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(kuò)建的方式進(jìn)行道路升級(jí)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(shè)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(huì)遇到橋頭跳車(chē)和橫向裂縫等問(wèn)題。為避免拼寬后的道路出現(xiàn)這些問(wèn)題，有必要對(duì)其開(kāi)展針對(duì)性的研究，以得出相應(yīng)的解決措施，為相關(guān)設(shè)計(jì)研究提供理論依據(jù)，確保施工質(zhì)量。

2 一般路基拼寬設(shè)計(jì)

2.1 面臨的問(wèn)題

當(dāng)前拓寬軟土路基常常會(huì)面臨以下3 種問(wèn)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(zhǎng)的沉降周期以及較大的沉降等。在這種土質(zhì)下進(jìn)行拼寬施工將增大其上部荷載，導(dǎo)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(jié)合位置需要較為復(fù)雜的施工處理，有較大的施工難度，且難以控制施工質(zhì)量，該位置土層的密度較難符合設(shè)計(jì)要求，也更容易出現(xiàn)裂縫[2]。

3）對(duì)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(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)其沉降進(jìn)行有效控制[3]。

2.2 新老路基結(jié)合方式

拼寬施工時(shí)具體包括單側(cè)加寬和雙側(cè)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(cè)拓寬施工的土石方較集中，且較易壓實(shí)，工期短，施工速度快，新舊路基僅接觸一側(cè)，施工影響較小，但單側(cè)擴(kuò)寬容易出現(xiàn)偏荷載，會(huì)導(dǎo)致路基出現(xiàn)不均勻沉降。

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(chēng)施工，不會(huì)有偏荷載產(chǎn)生，因此，不均勻沉降有所減小，但所需施工工期較長(zhǎng)，難以進(jìn)行集中施工，路基拼接寬度較窄，難以進(jìn)行有效壓實(shí)[4]。

在道路拼寬改建時(shí)，應(yīng)結(jié)合單雙側(cè)拓寬的特點(diǎn)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(zhì)填料回填處理

軟土路基拼寬施工時(shí)，多采用回填輕質(zhì)填料的方式處理淺層，輕質(zhì)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(zhì)材料可以使其沉降有效降低。但將其用作路堤拓寬材料時(shí)，需注意應(yīng)在一般路堤和輕質(zhì)材料路堤間設(shè)置過(guò)渡段，具體可使用臺(tái)階式施工方法進(jìn)行過(guò)渡段的銜接，臺(tái)階高度以0.5～1.0 m 為佳，坡比宜為1∶1～1∶2。

二灰輕質(zhì)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(shí)，應(yīng)控制好二灰頂部彎沉。基于JTG D30—2015 《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，各個(gè)等級(jí)下的公路二灰路基壓實(shí)度應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。在路床頂面鋪設(shè)延伸率不大于3%、 縱橫向抗拉強(qiáng)度在80 kN 以上的豎向鋼塑格柵。具體施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合灑水措施，避免出現(xiàn)飛灰，并且在二灰攤鋪之后應(yīng)進(jìn)行碾壓施工，可通過(guò)小型振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)難以進(jìn)行碾壓施工的位置進(jìn)行碾壓，以確保壓實(shí)度滿(mǎn)足要求。

二灰拌和施工時(shí)，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：粉煤灰重量∶石灰質(zhì)量=95%∶5%，通過(guò)集中拌和法進(jìn)行二灰填料的拌和。

具體施工時(shí)，應(yīng)通過(guò)分層水平的方式進(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，以便于與后填筑路段搭接，搭接長(zhǎng)度應(yīng)在1.5 m 以上，且必須確保搭接壓實(shí)度滿(mǎn)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)[5]。泡沫混凝土輕質(zhì)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(jìn)行泡沫混凝土的泵送，應(yīng)確保其流動(dòng)度在（185±20）mm。

3.1.2 鋪設(shè)土工格室處理

以玻璃纖維為基礎(chǔ)，通過(guò)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。

將土工格室鋪設(shè)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(zhǎng)。此外，土工格室質(zhì)量較輕，且有柔性較強(qiáng)的網(wǎng)狀材料，在現(xiàn)場(chǎng)連接和剪切時(shí)較為方便，也可進(jìn)行反復(fù)搭接，施工較為方便。

施工控制要求：鋪設(shè)土工格室時(shí)，應(yīng)按要求平整路基，確保表層沒(méi)有突起物。因土工格室的受力與路堤軸線(xiàn)相互垂直，因此，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)確保其平順性，沒(méi)有皺褶出現(xiàn)，且有一定的張緊度，可通過(guò)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(kāi)。

填料選擇：應(yīng)選擇有較好透水性，有著合適級(jí)配礫類(lèi)土等作為填料，且填料粒徑最大值應(yīng)控制小于15 cm。

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

填料壓實(shí)：采用振動(dòng)壓路機(jī)從兩側(cè)到中間進(jìn)行靜壓。施工時(shí)不可有車(chē)輛行駛到未壓實(shí)的加筋體上。應(yīng)確保壓實(shí)度與設(shè)計(jì)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(chē)多年后該位置會(huì)有縱向裂縫出現(xiàn)。分析其原因可知，道路兩側(cè)地基沉降不均，且拼寬銜接處未增設(shè)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(mǎn)足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)和壓實(shí)程度滿(mǎn)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。

3.2 拼寬路基深層處理

水泥攪拌樁和預(yù)應(yīng)力管樁是拓寬軟土路基時(shí)深層處理的常用方法。軟土層較厚時(shí)宜采用水泥攪拌樁，當(dāng)拼寬范圍較大時(shí)，宜采用預(yù)應(yīng)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(shí)以梅花形布置，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(mǎn)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(yù)應(yīng)力混凝土管樁處理

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的施工流程如圖3 所示。

圖3 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工流程示意圖

進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)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，以C30 等級(jí)的混凝土進(jìn)行樁帽設(shè)計(jì)，并連接管樁。若現(xiàn)場(chǎng)條件允許，可通過(guò)靜壓法進(jìn)行沉樁；

2）預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)以均勻圓周進(jìn)行設(shè)計(jì)，配筋應(yīng)滿(mǎn)足0.4%以上的要求，且數(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)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(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)力管樁的施工，在施工完排水管道后再施工樁帽。

兩側(cè)拼寬的深層路段在借助混凝土預(yù)應(yīng)力管樁處理且經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng)后產(chǎn)生顯著凸起。分析其原因可見(jiàn)，拼寬路基在經(jīng)過(guò)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，不均勻沉降出現(xiàn)越發(fā)明顯的增長(zhǎng)。對(duì)于設(shè)置了預(yù)應(yīng)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(dǎo)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(shí)，應(yīng)結(jié)合舊路基運(yùn)營(yíng)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(yǔ)

根據(jù)上述對(duì)軟土路基拼寬設(shè)計(jì)的研究可知，軟土路基拼寬有其復(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(wèn)題所在。本文提出了通過(guò)輕質(zhì)填料和土工格室處理拼寬路基淺層的方法，通過(guò)水泥攪拌樁和預(yù)應(yīng)力管樁處理拼寬路基深層的方法，為后續(xù)類(lèi)似設(shè)計(jì)提供參考。