1、高速公路加宽工程的软土路基施工技术探析摘要：在我国已经建成的高速公路中，有相当一部分是建在是在软土地基上。这些高速公路的加宽涉及到新老路堤的相互影响问题，主要表现在路基沉降和整体稳定两个方面。选取合适的地基处理方案，减少新老路堤的差异沉降，是加宽工程的关键技术之一。本文详细阐述了高速公路加宽工程的软土路基施工技术要点。 关键词：高速公路；加宽；软土路基；土工材料；裂缝中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 高速公路路基加宽处理的理论及软土路基 （一）路基加宽的理论分析 目前，新建路基沉降量估算多采用分层总和法，固结计算采用太沙基一维固结理论，并假设地基只产生竖向的变形。然而，在路基加宽
2、中，新老路基相互作用，软基的侧向变形尤其明显，因此采用二维平面应变的分析方法来计算地基固结和沉降量比较合理。在路基加宽工程理论分析中，国外学者大多利用弹塑性 Mohr-Coulomb 模型或修正的 Cam-Clay模型对加宽路基进行有限元模拟分析；国内的道路工作者大多采用Ansys，Abaqus，Plaxis 等有限元软件，利用 Drucher-Prager 模型或Duncan-Chang 模型对新老路基的应力应变特性进行数值计算。在分析和计算的基础上，总结了软土地基上路基加宽差异沉降的变化规律，为实际工程设计、施工提供了重要的理论依据。 （二）软基上路基加宽处理方法 我国已完成了广佛、沈大、
3、京津塘、沪杭甬高速公路的加宽改建工程。高速公路加宽工程技术，特别是软土地基上路基加宽设计与施工已取得一定成果。但在软基上路基加宽中，工程技术人员大多数通过加固软土地基，提高地基承载力的方法来减小新老路基拼接后产生的差异沉降，从而达到新老路基协调变形的目的。 高速公路加宽工程的软土路基施工技术选择 （一）软基处理方法的比较与选择 高速公路加宽扩建工程通常工期紧、施工场地狭窄，同时还要维持正常的交通运输，因而必须进行多方论证、比较，根据工程地质勘察资料，结合老路基软基处理的评价结果，选择经济、快速、可靠的软基处理方法，以确保现有高速公路营运安全，确保减小加宽后高速公路新旧路面的差异沉降。表 1 列
4、出了我国主要高速公路加宽工程的软基处理方法。 表 1 我国主要高速公路改扩建工程软基处理方法 （二）适合加宽工程的主要软基处理方法 加宽路基软土地基处理要根据不同路段的地质情况、路基填筑高度、结构物类型等因素，确定合理的处理形式。加宽路基的软基处理最好以复合地基法为首选，可以通过合理布置桩长与桩距来协调不同路段的沉降差异。适合高速公路加宽工程的主要软基处理方法见表 2。 表 2 高速公路扩建工程软基处理方法 （三）软基处理的设计与施工措施 高速公路扩建相对新线软基处理措施对路基稳定和工后沉降提出了更高的要求，再加上施工场地有限，施工周期紧等因素，因而在设计与施工中应采取相应的措施以满足加宽工程
5、的特殊要求。 路基填土往往位于老路基边坡上，因而必须对老路基边坡按一定坡度削坡，削坡必须满足施工期间的路基稳定要求。 高速公路加宽最好采用快速加固方法，以加快施工周期，降低施工期间维持交通正常运营的费用。 采用粉喷桩等复合地基处理时，桩体布置可采用里密外疏的方式，以节省工程量。 施工期间要注意排水问题，防止开挖边坡有水，引发老路基坍塌。 在做试验段的同时，还须在施工过程中进行沉降和稳定动态观测，控制填筑速率。 三、软基上路基加宽关键技术 （一）已建老路基沉降观测 一般来说既有高速公路的交通量是已知的，因此，我们不仅可以提前预测既有高速公路改扩建的大概时间，也可通过提前对既有软基上高速公路路基的
6、沉降观测，并收集分析既有软基上高速公路路基在改扩建时的工后沉降资料，为工程技术人员合理选择加宽路基范围的软基处理方法和沉降值提供重要设计依据，从而减小新老路基差异沉降。本文建议宜提前 2 年对既有软基上高速公路路基的沉降进行观测和分析。 以驻信高速公路为例，原驻马店至信阳高速公路按平原微丘区高速公路标准建设，路基宽 28m，其中中央分隔带 3m，左侧路缘带20.75m，行车道 223.75m，硬路肩 20.75m。路面横坡为 2%，土路肩横坡沟为 3%。全选均为填方路基，填方高速 8 米以下。 驻信高速于 2003 年建成通车，截止目前已运行近 7 年，路基沉降已基本完成，路基状况趋于稳定，道
7、路路基整体状况良好。 （二）新路基复合地基处理措施 一般情况，既有软基上高速公路路基沉降，一方面取决于原软基处理方法 和工后时间长短等，另一方面也取决于原软基处理的质量和效果。因此，选择加宽路基范围的软基处理方法和沉降值时，不能仅凭原软基处理方法或工后时间，而应依据既有路基在改扩建时的工后沉降，并遵守尽量减小新老路基差异沉降的原则，合理选择加宽路基范围的软基处理方法、处理深度或间距。 以驻信高速公路为例，路基填筑前，首先对老路基底按 30cm 清表，原边沟 予以清除，原路基边坡按垂直厚度 41.6m 清表，边坡清表沿老路土路肩内边缘开挖，边坡清表后开挖台阶分层填筑。 开挖台阶最低层宽度为 2m
8、，高度控制在 1.3m 左右，然后自下而上逐层开挖，其上各级台阶高控制在 1m 左右，宽控制在不小于 1.5m，按 4%的横坡向内倾斜。路面开挖线沿老路硬路肩外边缘向行车道 0.9m 位置下挖。 为减少新老路基差异沉降，对于非桩处治路段，基底清表后用冲击式压路机碾压，路基施工中，基底至路床底范围内，路基每填筑 2m，用冲击式压路机冲碾补压一次，要求冲击式压路机采用 25KJ 高能量三角市梅花轮冲碾，冲碾段起终点距结构物最少 5m。 （三）软基的施工技术要点 1、水泥搅拌桩处理 对于稻田、水塘或基坑等湿软的低洼地，软弱土层层厚小于 3m 的浅层软弱土，从经济角度比选，适宜于采用清淤换填碎石、中粗
9、砂等渗水性材料进行处治。当下覆软弱土埋深大于 3m 以上时，宜采用水泥粉喷桩深层处治。 驻信高速公路段软土多存在于湿软稻田、低洼地及池塘段，且多为浅层软土。对于层厚小于 3m 的浅层软土，采取浅层换填处治，换填材料采用旧路防排圬工回收利用物或砂砾等材料回填，对于个别存在厚层软弱土路段，采用水泥搅拌桩深层处治。 2、防水措施 开挖老路基边坡以后要截断路面水，特别是超高路段，防止雨水直接冲刷边坡，在开挖边坡上铺一层防水胶纸或塑料布，以防止雨水渗入。迅速排除施工场地积水，断绝外来水，软基施工期间硬路肩禁止行车，以确保老路基安全。 3、土工格栅的铺设 土工格栅的铺设采用横向铺设，关键是保证其连续性，不
10、出现断裂、弯扭折皱、松弛，又要避免过量拉伸。材料应堆放在阴凉处，严禁暴晒和雨淋，以免其性能老化。软基处理段与未处理段的交接处设置过渡衔接，并保证必要的搭接长度。在路槽纵向铺设跨施工缝的土工格栅，加强新老路基的横向联系，减少裂缝反射。 4、路基填筑 根据区域的料源情况合理选择填料，填料的物理力学特性要与老路基填料相近，严格控制新老路基结合带的压实，对新老路基结合带(大型压路机的压实施工死角) 用打夯机分薄层填筑压实。 国外针对软土路基上加宽路基填筑施工提出了间隙法(GapOmethod)，这是一种二步填筑法，先在距离老路基一定距离外填筑部分新路基，新老路基之间留有一定间隙(Gap)，然后再填筑新
11、老路基之间的间隙。由于在第一阶段新路基填土自重作用下的固结会使新老路基间隙下的软土强度和水平应力提高，因而可以有效减小第二阶段填土对老路基产生的附加变形，而且这种分步填筑法要比一次性整体填筑对老路基产生的变形要小。 （四）纵向裂缝的控制和处理 由于新老路基的不均匀沉降、新老路基交接处有 1020cm 宽的填土大型压路机压不到、受新施工的水泥稳定材料的收缩作用以及老路上大量车辆振动影响等因素综合作用影响，新老路面交接处不可避免地出现纵向裂缝。根据路面分两阶段施工的实际情况，目前先做到新、老路面接顺，以满足目前使用要求。 对于路面基层已经铺设完的路段，设点进行沉降观测，沉降速率稳定在 3mm/月以
12、内方可铺设面层。 基层顶面已经出现裂缝时，缝宽小于 5mm 可采用灌浆处理。用水泥浆或沥青灌封，防止雨水渗入路基。 将老路面边缘 60cm 宽范围内呈疏松状态的沥青混凝土面层和水泥稳定基层挖除，在新路面施工时一起回填压实。 最后在沥青混凝土罩面层中加铺玻纤土工格栅夹层，抑制应力，释放应变，增强沥青混凝土整体强度，达到防止裂缝向上反射的目的，增强路面整体性。 结语 综上，笔者认为软基上路基加宽，应通过对已建老路基的沉降观测分析，利用复合地基软土路基处理技术，采用加强新老路基结合部协调变形的措施，才能有效地提高加宽后路基的整体性和抗裂能力。然而，高速公路路基加宽是一个系统工程，其理论模型的建立，变形的模拟，差异沉降控制值的确定以及关键技术的实施应结合现场施工组织设计、时间、道路的营运费用等情况进行综合分析和完善，方可获得满意的结果。因此，还有待进一步系统地研究和探讨。 参考文献 1张军辉，王鹏，等.软土地基上高速公路加宽工程的数值分析J.公路交通科技，2006.23. 2高翔，刘松玉，等.软土地基上高速公路路基扩建加宽中的关键问题J.公路交通科技，2004.24. 3陈文.高速公路改扩建工程软土路基处理措施分析探讨J.四川建材，2008.3.
