防止擴(kuò)寬路基不均勻沉降

摘要：結(jié)合津?yàn)I高速公路改擴(kuò)建工程路基加寬的實(shí)例，介紹新舊路基搭茬的主要施工工藝，以防止新舊路基不均勻沉降。

關(guān)鍵詞：路基 開(kāi)蹬 沉降管 戧灰 施工技術(shù)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，早期修建的高速公路的交通量大大增加，運(yùn)營(yíng)能力已經(jīng)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。因此，除修建新線外，對(duì)既有高速公路加寬改造是解決公路運(yùn)營(yíng)能力途徑之一。但是既有線的加寬改造，對(duì)于新建路基的施工及新舊路基結(jié)合部容易出現(xiàn)因不均勻沉降而造成此處路面開(kāi)裂甚至出現(xiàn)大面積損壞的情況都有可能發(fā)生，這是必須認(rèn)真對(duì)待并加以解決的重要問(wèn)題。

津?yàn)I高速公路由雙向四車道擴(kuò)寬為雙向六（八）車道，擴(kuò)寬部分為原狀邊坡及邊溝，并且在不斷交的情況下進(jìn)行施工，擴(kuò)寬部分土質(zhì)含水量大，對(duì)于新建路基不均勻沉降帶來(lái)很大施工難度。本文主要介紹新舊路基搭茬部位施工，以防止新舊路基不均勻沉降。主要施工工藝如下：

1 工程概況

津?yàn)I高速公路是西起天津市中環(huán)線的東興立交橋，沿津?yàn)I大道向東上跨外環(huán)線后，穿越東麗區(qū)至塘沽區(qū)胡家園立交橋進(jìn)入塘沽區(qū)，全長(zhǎng)28.5公里。隨著濱海新區(qū)的快速發(fā)展，津?yàn)I高速公路的交通壓力越來(lái)越大，特別是該路的出行車輛以通勤、辦公為主，早晚高峰潮汐現(xiàn)象明顯，高峰小時(shí)交通量達(dá)到飽和，交通堵塞時(shí)有發(fā)生。為加快濱海新區(qū)的開(kāi)發(fā)開(kāi)放，保證中心城區(qū)和濱海新區(qū)的高速聯(lián)系的可靠性和時(shí)效性，對(duì)現(xiàn)狀津?yàn)I高速公路進(jìn)行改造。

原有津?yàn)I高速公路于1998年10月正式開(kāi)工，至2000年10月全線完工，至今已有10年的運(yùn)營(yíng)年限。由于原有津?yàn)I高速公路兩側(cè)邊溝排水不暢，造成邊溝常年積水，且沿線河流較多，導(dǎo)致原有路基及邊坡土質(zhì)含水量大。

2 主要施工技術(shù)

2.1 采用提高新路基的填筑質(zhì)量來(lái)減小沉降量 津?yàn)I高速公路既有路基經(jīng)過(guò)十年的使用，沉降值趨近為0，舊路基沉降已經(jīng)穩(wěn)定。為了保證新路基在建成后不出現(xiàn)大的沉降，主要從以下幾方面著手：

2.1.1 路基處理方式 為了減少新舊路基沉降量，全線基本均采用打樁的方式進(jìn)行新路基處理。具體處理方式如下：

①附加填土荷載高度（即路基填土高度）小于1.8m的路段 針對(duì)附加填土荷載高度不大于1.8m的路段，加寬段路基主要采用淺層換填處理方法，具體做法為：路基削坡后，加寬段路基原地表下挖至擴(kuò)建路床頂邊緣標(biāo)高以下1.5m，整平壓實(shí)后鋪設(shè)一層凸結(jié)點(diǎn)鋼塑格柵，其上填筑50cm厚級(jí)配碎石，然后分層施作100cm厚的10%石灰土，其上施作路面結(jié)構(gòu)層。

②附加填土荷載高度（即路基填土高度）1.8m～2.3m的路段 針對(duì)附加填土荷載高度1.8m～2.3m的路段，為了控制工后沉降，加寬段路基采用水泥土單向攪拌樁進(jìn)行路基深層處理，采用正方形布置，樁頂鋪設(shè)40cm厚級(jí)配碎石墊層，并在碎石層中間鋪設(shè)一層凸結(jié)點(diǎn)鋼塑土工格柵。

③附加填土荷載高度（即路基填土高度）2.3m～5.5m的路段 針對(duì)附加填土荷載高度2.3m～5.5m的路段，為控制工后沉降，加寬段路基采用戴樁帽的預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁（PTC樁）進(jìn)行路基深層處理，采用正方形布置，并在樁頂鋪設(shè)40cm厚級(jí)配碎石墊層，并在碎石層鋪設(shè)兩層凸結(jié)點(diǎn)鋼塑格柵（每隔15cm鋪設(shè)一層格柵，上層格柵上的碎石厚10cm）。

2.1.2 選用優(yōu)質(zhì)填料和加強(qiáng)碾壓

①樁頂褥墊層及淺層處理的級(jí)配碎石墊層采用級(jí)配良好的碎石，碎石墊層采用潔凈的、不含植物殘?bào)w、垃圾、泥土等雜質(zhì)的未風(fēng)化的干凈礫石或軋制碎石，并滿足下表級(jí)配組成要求：

由于現(xiàn)狀地下水位較高，級(jí)配碎石施工起到濾水層的作用。故在施工過(guò)程中要嚴(yán)格按規(guī)范施工，保證碎石厚度及壓實(shí)度，以便保證地下水順利排出。

②路基淺層處理、舊路基加寬開(kāi)蹬搭茬及復(fù)合地基樁頂加筋褥墊層均采用凸結(jié)點(diǎn)鋼塑土工格柵，每延米破斷拉力（縱橫向）：≥80KN/m，屈服伸長(zhǎng)率：≤3%，結(jié)點(diǎn)剝離力：≥500KN，結(jié)點(diǎn)高度：≥5mm。

③填筑路基時(shí)，松鋪厚度不得大于30cm。先用25t振動(dòng)碾靜壓2～3遍再振動(dòng)碾壓5～6遍，檢測(cè)壓實(shí)度。路基壓實(shí)度：路床頂以下0~80cm、80cm~150cm、150cm以下的壓實(shí)度分別不小于96%、94%、93%。

2.1.3 新舊路基搭茬部位施工 路基拼寬處，新老路基均必須進(jìn)行開(kāi)蹬搭茬，每級(jí)開(kāi)蹬蹬高0.667m，蹬寬1m，坡度為1:1.5（見(jiàn)圖1）。每蹬填土前鋪筑2m凸結(jié)點(diǎn)鋼塑格柵（二臺(tái)處的樁下開(kāi)蹬不再鋪凸結(jié)點(diǎn)鋼塑格柵）。開(kāi)蹬時(shí)要隨著路基填筑高度分層進(jìn)行，嚴(yán)禁一次性完成對(duì)舊路基的開(kāi)蹬施工。

考慮新老路基的協(xié)調(diào)變形、防止舊路基失穩(wěn)及減少不均勻沉降，路基必須一級(jí)級(jí)開(kāi)蹬搭茬，不得對(duì)舊路邊坡采取開(kāi)高直坡的形式來(lái)創(chuàng)造施工工作面。

舊路路基含水量大，強(qiáng)度較小，則開(kāi)蹬后，當(dāng)新填路基土填至每蹬的蹬底處時(shí)，在舊路開(kāi)蹬蹬底采用原槽戧8%石灰并壓實(shí)，戧灰深度按30cm控制，此搭茬處碾壓必須達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度93%以上。由于舊路基含水量大且范圍較窄，在碾壓過(guò)程中采用小型碾壓機(jī)和大型碾壓機(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行碾壓，對(duì)于局部碾壓不到的部位應(yīng)采用強(qiáng)夯的方式進(jìn)行夯實(shí)，以保證壓實(shí)度要求。同時(shí)提高蹬底面強(qiáng)度，保證蹬底上面填土的壓實(shí)度。開(kāi)蹬部位是保證路基不均勻沉降的關(guān)鍵部位，在施工過(guò)程中，此部位必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求施工。

新舊路基開(kāi)蹬示意圖 圖1

2.1.4 加鋪土工格柵 在舊路基開(kāi)蹬碾壓完成后，鋪設(shè)2m寬凸結(jié)點(diǎn)鋼塑土工格柵。此處土工格柵為防止新舊路基間不均勻沉降起到關(guān)鍵作用。此處土工格柵應(yīng)盡量通長(zhǎng)鋪設(shè)，對(duì)于搭接處，搭接長(zhǎng)度不得小于30cm，鋪設(shè)完成后，并用U型卡固定。

2.2 加強(qiáng)路基路面排水 由于路基土對(duì)水的敏感性極強(qiáng)，不同水源從不同路徑侵入路基，若不及時(shí)排出，均能造成路基填土強(qiáng)度降低，破壞路基穩(wěn)定性，嚴(yán)重者則造成整個(gè)路基沿滲水滑動(dòng)線傾斜滑動(dòng)破壞。本工程主要采取以下措施：

①地表排水。地表排水主要采用了邊溝、排水溝、急流槽等形式進(jìn)行排水。

②地下排水。地下排水采用級(jí)配碎石層排水，級(jí)配碎石層在邊坡處與臨時(shí)排水邊溝相連，由排水邊溝將地下水匯集于集水坑統(tǒng)一排出場(chǎng)外。

2.3 預(yù)壓 本工程預(yù)壓分兩個(gè)施工期預(yù)壓。第一次預(yù)壓在擴(kuò)寬路基樁基施工完成后，利用冬季施工期間備土過(guò)程中進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓土不得高于現(xiàn)狀路面高度，同時(shí)在預(yù)壓土上用刮平機(jī)、壓路機(jī)找出橫坡，以便冬季期間排水；當(dāng)路基填筑至路床頂后進(jìn)入第二次預(yù)壓期，預(yù)壓期不小于1個(gè)月，且結(jié)束預(yù)壓期的時(shí)點(diǎn)的確定由沉降觀測(cè)顯示的路基沉降速率不大于允許路面基層施工的沉降速率為控制標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)預(yù)壓，本工程最大沉降量為7cm，小于設(shè)計(jì)預(yù)期的10cm，施工過(guò)程得到了很好的控制。

2.4 加強(qiáng)沉降觀測(cè) 本工程的沉降監(jiān)測(cè)采用剖面沉降管結(jié)合沉降板（沉降釘）的技術(shù)措施。采用剖面沉降儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅可避免拼接段施工時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的破壞，減少對(duì)施工的影響，還可以測(cè)量整個(gè)拼接斷面的剖面沉降量。

沉降監(jiān)測(cè)斷面/點(diǎn)的布置遵循以下原則：

①在路基填筑兩層灰土后，每50m~100m間距反開(kāi)槽埋設(shè)沉降管和沉降板（沉降釘）。

②橋頭（橋臺(tái)接破處30m范圍）埋設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，過(guò)渡段（橋頭以外30m范圍）埋設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。

③不同工程地質(zhì)段、不同地基處理段、高路堤段內(nèi)必須設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面。

每監(jiān)測(cè)斷面具體設(shè)置形式如下：

①老路的中央分隔帶、左側(cè)硬路肩、右側(cè)硬路肩設(shè)置沉降釘。

②對(duì)拓寬為六車道的段落：3m以下僅采用剖面沉降管監(jiān)測(cè)，3m以上采用剖面沉降管結(jié)合沉降板進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

③對(duì)拓寬為八車道高速公路，5m以下采用剖面沉降板監(jiān)測(cè)，5m以上采用剖面沉降管結(jié)合沉降板進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)斷面如下圖2、圖3

剖面沉降管結(jié)合沉降板監(jiān)測(cè)形式圖3

在填土過(guò)程中，根據(jù)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)而進(jìn)行填筑施工。若某段落沉降速率超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)立即停止路基填筑施工，待沉降速率滿足要求后方可繼續(xù)施工。同時(shí)，在施工過(guò)程中，防止機(jī)械對(duì)沉降儀器的破壞。

2.5 加強(qiáng)檢測(cè)頻率

①檢測(cè)頻率為：新路基4點(diǎn)/2000m2，新舊結(jié)合部1點(diǎn)/100m2。

②檢測(cè)方法：采用灌砂法檢測(cè)。

③在路基填筑時(shí)，加強(qiáng)路基填料土工試驗(yàn)，一般填筑材料每5000m3或土質(zhì)變化的時(shí)要進(jìn)行一次取樣，對(duì)填料進(jìn)行顆粒分析、含水量與密實(shí)度、液限、塑限、有機(jī)質(zhì)含量、CBR試驗(yàn)和擊實(shí)試驗(yàn)。保證路基填料的質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

津?yàn)I高速公路改擴(kuò)建工程路基加寬新舊路基搭接處的施工經(jīng)以上措施，在通車后路基整體穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]天津市市政設(shè)計(jì)院.津?yàn)I高速公路改擴(kuò)建工程施工圖設(shè)計(jì).2009.

[2]魏韶輝.沈大高速公路路基加寬新舊結(jié)合部施工.2006.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文