高速公路路基拓寬中的軟土地基處理技術(shù)

1、文章編號(hào): 1009 2269( 2014) 03 0050 04*高速公路路基拓寬中的軟土地基處理技術(shù)董慶陽( 中鐵十八局集團(tuán)一公司，河北 涿州 072750)摘要: 隨著當(dāng)前交通量的迅速增長，高速公路面臨著擴(kuò)建加寬的問題，尤其是對(duì)于軟土地的地基，高速公路路基的加寬更需要考慮路基的沉降差以及路基的整體穩(wěn)定 先對(duì)軟基處理技術(shù)和拓寬理 論進(jìn)行相關(guān)的概述，再對(duì)當(dāng)前我國高速公路擴(kuò)建加寬的現(xiàn)狀與問題進(jìn)行了相關(guān)的分析，最后再從 已建老路基沉降的觀測、新路基復(fù)合地基的處理方法以及提高路基整體性與抗裂能力等幾方面來 對(duì)軟基上路基拓寬的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的分析，希望對(duì)我國軟土地基上高速公路路基擴(kuò)建加寬 技術(shù)的

2、建設(shè)能有一定的指導(dǎo)與借鑒意義關(guān)鍵詞: 高速公路; 擴(kuò)建加寬; 軟土地基中圖分類號(hào): U416 1文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及高速公路路面病害的增加，高速公路的整改擴(kuò)建成為當(dāng)前發(fā)展面臨的 主要問題 而我國相當(dāng)一部分的高速公路都是建設(shè) 在軟土地基上，高速公路整改擴(kuò)建的工程涉及到的 問題比較多 比如有新老路基過大的沉降差導(dǎo)致的 路基變形、路基拉裂以及沉降過大的問題; 新老路 基的銜接是否緊密造成的路基加寬成功與否的問 題 由于我國高速公路的改擴(kuò)建設(shè)沒有成熟的經(jīng)驗(yàn) 可以借鑒，約束條件也比較多 因此，筆者認(rèn)為，在 當(dāng)前背景下，對(duì)高速公路路基拓寬中的軟土地基 處理技術(shù)這一課題進(jìn)行相關(guān)的探討具有非

3、常重 要的實(shí)際意義其具體的處理方法如表 1 所示表 1 加寬軟土地基的處理方法原地基情況加寬軟土地基的處理方法塑料排水板 + 堆載預(yù)壓、粉煤灰路堤 砂墊層或袋裝沙井加砂墊層 未處理或勢填片石簡單處理 塑料排水板、預(yù)壓固結(jié)等載預(yù)壓、粉噴樁、路堤村 + 預(yù)壓、塑料排水板 + 土工路棚 粉噴樁( 部分旋噴樁) + 砂墊層 粉噴樁塑料排水板、預(yù)壓固結(jié)當(dāng)前我國高速公路擴(kuò)建加寬的現(xiàn)狀與問題2當(dāng)前我國高速公路擴(kuò)建加寬的現(xiàn)狀分析當(dāng)前我國已經(jīng)建成的公路大部分都是雙向四 車道，而隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，一些高速公路已經(jīng) 難以適應(yīng)交通發(fā)展的要求，對(duì)高速公路增加行車道 數(shù)、擴(kuò)大通行能力提出了很高的要求3 另外一方 面，由

4、于新建高速公路占用的土地比較多、投資的 規(guī)模比較大，容易造成我國路網(wǎng)出現(xiàn)分布不均的現(xiàn) 象，因此，當(dāng)前我國公路擴(kuò)建的主要方式是采取老路加寬的方式2 1軟基處理技術(shù)和拓寬理論的概述當(dāng)前新建路基的沉降主要是采取分層總和的 方法，但在路基的拓寬中，往往會(huì)由于新老路基的 相互作用，會(huì)導(dǎo)致軟基的側(cè)向變形1 因此，在實(shí) 際的計(jì)算中需要采用二維平面應(yīng)變的分析方法來 對(duì)地基固結(jié)與沉降量進(jìn)行比較 總體來說，當(dāng)前我 國軟基上路基拓寬的處理方法主要是加固軟土地 基，提高地基的承載能力，以協(xié)調(diào)路基的變形21*收稿日期: 2014-01-10作者簡介: 董慶陽( 1979-) ，男，山東臨沂人，工程師第 3 期董慶陽:

5、高速公路路基拓寬中的軟土地基處理技術(shù)·51·老路加寬的工作方式指的是在已有的高速公路的兩側(cè)加寬幾條車道的公路建設(shè)方案，同時(shí)也可 以采取利用高架以及中間分隔帶預(yù)留的方式 對(duì)于 我國高速公路擴(kuò)建來說，首條高速公路的擴(kuò)寬工程 廣佛高速公路已經(jīng)于 1997 年 8 月開始實(shí)行，接下 來便有沈大、滬杭甬等高速公路的拓寬工程 而之 后，作為長三角交通大動(dòng)脈的滬寧高速公路的擴(kuò)寬 工程也得到開展4 具體來說，當(dāng)前我國公路擴(kuò)寬 中填筑工藝主要有水平填筑和間隙法填筑，相關(guān)研 究表明，加寬路基中使用間隙法填筑能有效減少既 有道路的水平變形，但對(duì)既有道路的豎向變形影響 不大( 如圖 1 所示) 視

6、的兩個(gè)問題 下面，筆者就對(duì)軟基上路基拓寬的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行具體的分析軟基上路基拓寬的關(guān)鍵技術(shù)已建老路基沉降的觀測一般來說，已建高速公路的交通量是已知的，33 1因此，在進(jìn)行軟土地地基路基的擴(kuò)建時(shí)，需要對(duì)既有高速公路改擴(kuò)建的大概時(shí)間進(jìn)行提前預(yù)測，也需 要對(duì)軟土地地基路基的沉降情況進(jìn)行提前的觀測， 同時(shí)對(duì)既有軟基上高速公路路基擴(kuò)建的沉降資料 進(jìn)行科學(xué)的分析，以此來為擴(kuò)建的工程人員路基范 圍的合理選擇以及軟基沉降值的計(jì)算、軟基的處理 提供相應(yīng)的依據(jù)，進(jìn)而最大化地減少新老路基的差 異沉降5 總體來說，筆者建議在軟土地基擴(kuò)建工 程開始的前兩年就應(yīng)該要對(duì)既有軟土地基高速公 路路基的沉降進(jìn)行相關(guān)的探測與分析63

7、 2新路基復(fù)合地基的處理方法高速公路路基的沉降處理方案的制定取決于 原軟基處理的質(zhì)量、效果以及工后時(shí)間的長短，另 外還與軟基處理的方法和沉降值的計(jì)算有著密切 的聯(lián)系 因此，在進(jìn)行路基范圍的沉降值以及軟基 的處理方法的選擇時(shí)，需要在盡量減少新老路基差 異沉降差別的原則下，根據(jù)既有路基改建之后的工 后時(shí)間，來合理選擇擴(kuò)寬路基的軟基處理深度、處 理方法以及處理間距7 具體來說，新路基復(fù)合地 基的處理過程需要特別注意以下 4 個(gè)方面1) 對(duì)于復(fù)合地基橫斷面方向的選擇應(yīng)該要盡 量考慮老路基的沉降，處理的范圍最好要到老路基 邊緣附近2) 新老路基易出現(xiàn)變形，另外會(huì)受到沉降差 的影響從而造成路基表面出現(xiàn)裂縫

8、 因此在進(jìn)行土 樁布置時(shí)不能在具有較高承載力的持力層上放 置83) 復(fù)合路基的樁頂最好要設(shè)置加筋墊層，并 且加筋材料的鋪設(shè)范圍最好要在老路基之內(nèi) 一般 來說，加筋的材料最好是選擇具有高模量、高強(qiáng)度 的材料，以提高路基的變形協(xié)調(diào)能力，最終預(yù)防差 異沉降所導(dǎo)致的新老路基結(jié)合面的開裂問題4) 應(yīng)該在對(duì)老路基工后沉降的時(shí)間效益進(jìn)行綜合考慮之后再對(duì)新路基符合地基的承載力進(jìn)行圖 1 填筑工藝2 2當(dāng)前我國高速公路擴(kuò)建加寬的問題分析由于我國幅員遼闊，再加上軟土地基上高速公 路路基擴(kuò)建技術(shù)的不成熟，導(dǎo)致我國軟土地高速公 路擴(kuò)建中存在新老公路相互影響以及新老公路融 合貫通的問題 具體來說，當(dāng)前我國高速公路擴(kuò)建加

9、寬的問題主要表現(xiàn)在以下 2 個(gè)方面1)已建的高速公路在經(jīng)過多年的運(yùn)營之后已經(jīng)形成了基本的沉降，再加上公路的填筑和擴(kuò)建，會(huì)導(dǎo)致填筑完成之后的土方以及公路的荷載帶來 新的沉降問題，而如果這種沉降的差異比較大的 話，則非常容易引起地基沉降過大帶來的新病害以及路基的拉裂;2)新老路基的連接不夠緊密由以上兩點(diǎn)可以看到，新老路基差異沉降的精確計(jì)算以及新老路基銜接技術(shù)和路基加寬的處理 技術(shù)成為當(dāng)前我國高速公路改擴(kuò)建當(dāng)中必須要重蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)第 21 卷·52·壓實(shí)，并對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行相關(guān)的處理102) 防水處理方式 在進(jìn)行老路基邊坡的開挖 過程中，要切實(shí)做好防水的處理工作，尤其是對(duì)于 超

10、高的邊坡，要在邊坡鋪設(shè)相應(yīng)的防水膠紙和塑料 布，以防止雨水沖擊對(duì)邊坡造成的破壞 如果現(xiàn)場 有積水的現(xiàn)象，則必須要采取相應(yīng)的措施來對(duì)積水 進(jìn)行及時(shí)的排除11 最后，在進(jìn)行軟土地基的處理 過程中，要對(duì)行車現(xiàn)象進(jìn)行嚴(yán)格禁止，進(jìn)而保證路基鋪設(shè)的安全確定，以保證擴(kuò)寬之后的老路基的沉降是屬于主動(dòng)帶動(dòng)新路基沉降的狀態(tài)，最終防止老路基的頂面出 現(xiàn)裂縫93 3 新老路基結(jié)合位置軟土地基的處理方式以某國道改建工程的設(shè)計(jì)資料和沿線的地質(zhì) 情況，選擇填土高度2 5 m 處的 k27 + 700 k27+ 800 高路堤段為案例研究對(duì)象 對(duì)以上路段進(jìn)行 研究發(fā)現(xiàn)表層為人工回填土，其中低路堤厚 1 2 m，高路堤厚 2

11、4 m，其下為高液限粘土硬殼層，厚 約 2 1 m，含水量 w 在 33% 42% 之間 再下為淤 泥質(zhì)粘土，也稱淤泥層，其中低路堤厚約 5 2 m，高 路堤厚約 9 3 m，含水量 w 約在 62 1% 71 6% 之 間，其孔隙比在 1 2 2 1 之間，壓縮系數(shù)在 1 5 2 4 MPa 之間，地質(zhì)條件極差 再下為粘土、亞粘土 層等，地質(zhì)條件較好在進(jìn)行軟土地基處理的過程中對(duì)高路堤試驗(yàn) 段新拓寬路基部分軟土地基采用粉體攪拌樁處理， 粉噴樁樁徑為 0 6 m，間距為 1 3 m，正三角形布 置，樁長為 10 m; 每延米水泥噴入量為 52 kg 選用 粉體攪拌樁處理軟土地基，其主要目的是確保

12、高路 堤路基穩(wěn)定，最大限度地降低施工沉降和工后沉 降，以減少新老路基的不均勻沉降通過以上案例進(jìn)行總結(jié):土工材料作為當(dāng)前高速公路加寬工程的主要 用料，最為常用的合成材料就是土工格柵，合理的 土工格柵可以有效預(yù)防差異沉降的作用9 這主 要是由于格柵和土的接觸面產(chǎn)生了較大的摩擦力， 有效降低了加寬位置的垂直應(yīng)力 而土工格柵的延 展性又能在路基與格柵之間形成一個(gè)連續(xù)的柔性 整體結(jié)構(gòu) 軟土地地基新路基與老路基的結(jié)合位置 不但需要采用科學(xué)的拼接措施，同時(shí)還需要采取科 學(xué)的處理方式來對(duì)結(jié)合位置的軟土地基進(jìn)行處理， 以解決新老路基出現(xiàn)沉降差的問題 具體來說，新 老路基結(jié)合位置軟土地基的處理方式主要有以下4 種

13、3)臺(tái)階的開挖 在進(jìn)行臺(tái)階的開挖時(shí)，要盡量保證臺(tái)階的數(shù)量，以此來為新老路基的連接提供更大的接觸面 同時(shí)，在填方較高的位置，需要使用逐 步開挖的方式來進(jìn)行相應(yīng)的施工124)土工格柵的鋪設(shè)方式 在進(jìn)行土工格柵的鋪設(shè)時(shí)，首先要盡量地使用橫向鋪設(shè)的方式，在鋪設(shè)的過程中，也要盡量保證土工格柵的連續(xù)性，以 此來防止格柵出現(xiàn)扭曲、斷裂以及松弛的現(xiàn)象 另 外，土工格柵要盡量設(shè)置在陰涼的位置，并且要嚴(yán) 禁暴曬、雨淋，以防止格柵有老化現(xiàn)象的出現(xiàn) 最 后，在軟土地基的處理位置和未處理位置的接觸應(yīng) 該要設(shè)置好過渡的地 段，以此來保證搭接的長 度133 4 提高新老路基的抗裂能力和整體性由于新路基的拓寬會(huì)導(dǎo)致新老路基之

14、間存在 沉降差，因此，提高新老路基的抗裂能力和整體性 具有非常關(guān)鍵的意義 具體來說，提高新老路基的抗裂能力和整體性的技術(shù)有以下 2 方面1)從老路基的硬路肩外邊緣以及內(nèi)邊緣開 始，按照 1 0 5 的坡率來將原來路基的邊坡挖成具有一定寬度的臺(tái)階2) 在新老路基的頂部和底部鋪設(shè)具有高模量 和高強(qiáng)度的加筋材料，比如說有鋼塑復(fù)合土工格 柵、鋼筋網(wǎng)以及玻纖土工格柵 同時(shí)，在新路基路床 頂以下大約 1 2 m 的路基頂部鋪設(shè) 40 50 cm 厚 的砂礫或者級(jí)配碎石等相關(guān)加筋墊層，進(jìn)而提高路 基頂部填土的抗裂能力，阻斷路床以下路基可能出 現(xiàn)的裂縫，最終提高新老路基的抗裂能力和整體性1)邊坡削坡的處理 為

15、了保證老路基的安全，應(yīng)該要使用兩次開挖的方式來對(duì)老路基的邊坡進(jìn)行處理，在進(jìn)行開挖時(shí)需要保證第一次的開挖坡度 比第二次更大，且在進(jìn)行開挖的過程中需要進(jìn)行相 應(yīng)的防護(hù)，同時(shí)，在開挖完畢之后，還需要進(jìn)行平整3 5加寬路基允許工后沉降及新老路基差異的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)第 3 期董慶陽: 高速公路路基拓寬中的軟土地基處理技術(shù)·53·不同新老路基的沉降值將會(huì)直接對(duì)路堤填筑和地基處理難度產(chǎn)生影響，同時(shí)，對(duì)高速公路后期 的正常運(yùn)營也會(huì)有直接影響 因此，筆者認(rèn)為，加寬 路基允許工后沉降及新老路基差異的沉降控制標(biāo) 準(zhǔn)需要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及施工等角度，并結(jié)合相應(yīng) 的理論分析、試驗(yàn)現(xiàn)場以及資料調(diào)研來進(jìn)行綜

16、合的 考慮，以此來確定科學(xué)合理的新老路基差異沉降控 制標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算J 艦船科學(xué)技術(shù)，2009，11( 9) : 111-112梁思成 揚(yáng)州鑒真大和尚紀(jì)念堂設(shè)計(jì)方案J 建筑 學(xué)報(bào)，2010，10( 3) : 124-126鐘新 曹希曾獲日本住宅競賽佳作獎(jiǎng)J 建筑學(xué)報(bào)，2009，11( 5) : 17-19尤炳良 復(fù)合材料垂尾方案論證會(huì)在我廠召開J 洪都科技，2010，13( 2) : 121-123賈燕堯 談設(shè)計(jì)工作中的經(jīng)濟(jì)問 題J 基建優(yōu)化，2009，16( 3) : 131-132夏曉 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土槽形梁新技術(shù)審查會(huì)J 鐵道建筑，1980( 8) : 31-32戴振藩 世界的海峽聯(lián)絡(luò) 橋J

17、世界橋梁，2009，7( 1) : 56-58戴振藩 兒島 坂出線海峽部分橋梁表J 世界橋 梁，2009，8( 1) : 61-62戴振藩 美國創(chuàng)紀(jì)錄的斜拉橋J 世界橋梁，2010，71( 2) : 32-33( 日) 福井幸夫 ，旭一穗 ，戴振藩 鋼橋面板防水層 的設(shè)計(jì)J 世界橋梁，2009，42( 3) : 14-16胡冰 青連鐵路奎山至石橋段線路走向研究J 鐵 道勘察，2010，24( 1) : 17-19方柳 一路風(fēng)雨一路歌: 前進(jìn)中的贛州高速公路有 限責(zé)任公司J 時(shí)代主人，2011，15( 10) : 12-13 胡邁嶺 實(shí)現(xiàn)路路暢通不是夢想廣東省高速公路建設(shè)步步高J 旅游，2010

18、，41( 2) : 56-57234564結(jié)語由以上可以看到，軟基處理技術(shù)對(duì)我國高速公 路的路基擴(kuò)建具有非常重要的意義 筆者認(rèn)為，針 對(duì)當(dāng)前我國高速公路擴(kuò)建加寬中存在的諸如已建 高速公路在經(jīng)過多年的運(yùn)營之后已經(jīng)形成了基本 沉降，新老路基的連接不夠緊密等方面的問題，需 要相關(guān)人員切實(shí)做好已建老路基沉降的觀測、新路 基復(fù)合地基的處理方法、新老路基結(jié)合位置軟土地 基的處理方式、提高新老路基的抗裂能力和整體性 以及加寬路基允許工后沉降及新老路基差異沉降 控制標(biāo)準(zhǔn)等方面的工作，進(jìn)而加強(qiáng)我國軟土地基上 高速公路路基擴(kuò)建加寬建設(shè)，最終提高我國高速公 路路基的建設(shè)參考文獻(xiàn):789101112131蔡文良，朱文

19、春 艦船磁性實(shí)驗(yàn)室補(bǔ)償線圈設(shè)計(jì)方案The Application Technology in Embankment Widening of Expresswayon Soft Soil FoundationDONG Qing-yang( The First Company of China ailway Eighteen Bureau Group，Zhuozhou 072750，China)Abstract: With the rapid growth of the traffic volume，the highway faces widening problems，especially on softsoil foundation The