改建公路拓寬路基不均勻沉降預防處理措施

李亞軍

大廣高速赤峰至承德段公路工程項目，內蒙古赤峰024000

摘要 目前國內很多高速公路是利用原有一級公路改擴建而成，舊路基沉陷一直是界內人士研究的問題。本文以大廣高速公路赤峰至承德K42+204.0-K102+910.0段一級公路改造高速公路為利，對原有一級公路部分路段的路基沉陷進行了一定的機理分析，進而提出具體的處理措施，以保證改建后的高速公路路基穩定。

關鍵詞 公路施工；路基；不均勻沉降

中圖分類號U416.1 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0130-02

1 項目概況

自從80年代以來，我國已修建7萬多公里的高速公路，其中4車道占絕大多數。目前部分已修建4車道的通行能力已不能滿足日夜增長的交通量的需求，需要對原有路基拓寬。由于高速公路擴建工程是剛剛開始的新事物，理論和實踐經驗不足，可借鑒的成果較少，設計、施工、技術控制標準等內容規范都涉及不多，為了路基的安全，設計過于保守，不經濟科學，造成了巨大的浪費；另一方面由于對擴建工程路基變形特性的認識的模糊，跳不出新建工程的設計方法和認識，出現局部路基失穩，路面縱向開裂的事故，社會負面影響大。從長遠發展和經濟效益的角度講，高速公路的改擴建工程將是本世紀初我國公路建設亟待解決和必須解決的重要問題，具有非常重要的現實意義和前瞻性。

高速公路的拓寬與拼接必然會遇到新老路堤的相互影響、新老高速公路的融合貫通、新老橋臺的拼接組合等問題。由于新老路堤結合部存在道路施工時間的差異，導致地基固結和路堤壓縮程度不同而產生的新老路堤的不均勻沉降，進而導致結合部路面出現裂縫、破損、高差、行車不舒適性等現象，會影響高速公路安全并造成服務水平的降低，特別是軟土地基上的新老高速公路的拼接還可能引起路堤的失穩和滑坡。

因此，高速公路接拼工程中的差異沉降是一個關鍵性的問題，如處理不當，極易導致路面拉裂，影響路堤使用，給行車安全帶來隱患。所以開展對高速公路拓寬工程相關問題的研究就具有了十分重要的工程意義。

本項目需要拓寬的路段為原有錦山至茅荊壩公路全長67.0km（K42+204.0-K102+910.0），按舊規范山嶺重丘區一級公路標準設計，計算行車速度60km/h ，路基寬度20m，即在原路20m寬路基的基礎上兩側加寬至26m，改為高速公路。原路含水量較高土質路段約9.9km。

2 機理分析

根據赤承高速公路拓寬路段結合部處治的特殊性和理論計算評估，對比分析地基處治方法：粉噴樁復合地基、砂礫石換填、沉降可控地基處治方法；路基處治方法：加筋路堤、輕質路堤；新舊路基連接處治方法：土工加筋、隔離墻、挖臺階等處治技術的設計思路、適用場合、工程效果和參數敏感性，為實際工程中處治技術的采用提供選擇的依據。

3 擬解決的關鍵技術及實施方案

3.1 赤承高速公路拓寬路段結合部協同沉降理論分析與機理研究

1）按原設計要求實施，模擬計算新加路基荷載導致的舊公路地基、新公路地基的沉降變形位移場，計算新舊公路地基的不均勻變形量，為工后沉降量的控制標準提供理論根據；

2）在按原設計的基礎上，根據實驗的要求，模擬計算不同臺階尺寸時，新舊公路地基的不均勻沉降變形量；分析選擇最優的臺階尺寸和形式。分別針對1.0m，1.5m，2.0m的臺階進行模擬計算；

3）針對濕陷性黃土的試驗段，模擬計算原設計方案（換填砂土，沖擊壓實）與試驗方案（石灰樁等）的地基沉降情況；

4）針對高填方的試驗段，模擬計算原設計方案與試驗方案（混凝土樁、碎石樁等）的地基沉降情況、邊坡的穩定分析；

5）根據室內試驗和現場測試的結果，與有限元計算結果對比分析，通過反復的調整計算參數、進行反演分析，直至有限元計算結果與實測結果基本吻合，以此標定有限元計算的相關參數使之與實際情況符合；

6）用經上述修正后的有限元分析模型分析部分典型路段，并與實測數據對比。通過對各典型路段的計算分析，總結新老路基不均勻變形的影響因素，不同影響因素作用條件下新老路基變形特征。為建立道路路基拓寬設計方法奠定基礎。

3.2 赤承高速公路拓寬路段結合部處治措施研究

本研究根據赤承高速公路拓寬路基具體特點，因地制宜地選用不同處治方式：

1）濕陷性黃土路段

工程地質類型：濕陷性黃土根據厚度與填方高度不同采用不同措施，分為表層、淺層、深層三種類型。

（1）表層厚度為1.0m以內，采用原設計方案，換填40cm砂礫，沖擊壓實并鋪筑土工格柵。試驗段落43+200~43+350右幅；

（2）淺層處理，厚度為1.0m~3.0m，采用兩種處置方案：

方案一：簡易石灰樁，石灰樁深度為50cm，樁徑30cm，按梅花形布設，成孔后填筑生石灰、砂礫，同時填筑砂礫層及鋪筑格柵。試驗段落42+900~43+050右幅。

方案二：基底采用路拌機摻水泥石灰，摻配量控制在4％～8％，上部為砂礫墊層，試驗段落K43+050~K43+200右幅。

（3）深層處理：砂礫樁，樁徑40cm，樁長8m，樁距120cm采用振動法施工，試驗段落K55+220~K55+400右幅。

2）高填方路段

（1）原設計方案不變，施工結束后，進行超載預壓，預壓段落48+700~49+000右幅；

（2）原地面進行砂樁處理，樁徑40cm，樁長5m，樁距120cm，主要目的為提高地基承載力，施工結束工后進行預壓，試驗段落48+500~48+700右幅。

3）半填半挖段落：設置盲溝，路床換填80厘米砂礫，試驗段落71+400~71+650兩側；

4）鋪筑不同類型格柵，土工格室及單項格柵；鋪筑原設計格柵，臺階寬度變更為1米臺階，試驗路段為K65+600~K65+700段落右幅鋪筑單向格柵，K65+950~K66+050段落右幅挖1米臺階，鋪筑原設計鋼塑格柵，K66+050~K66+150段落右幅鋪筑土工格室；

5）路床頂面鋪筑土工格室，試驗路段為K61+200~K61+400段右幅。

3.3 赤承高速公路拓寬路段結合部協同沉降施工質量控制標準

根據試驗路的鋪筑和試驗路試驗監測和檢測，分析結合部差異沉降對路面結構的影響，對結合部協同沉降的施工質量控制標準進行研究。

1）公路拓寬工程中的新老路基結合部容許差異沉降

在模擬計算新加路基荷載導致的舊公路地基、新公路地基的沉降變形位移場，計算新舊公路地基的不均勻變形量的基礎上，提出路基拓寬工程中新老路基結合部容許差異沉降為控制指標。

2）拓寬路基填料及壓實度控制標準

路基拓寬工程中，新路基的填料及壓實度一方面影響新路基的自身壓縮變形，另一方面影響新老路基的模量比，進而影響結合部路面結構的力學響應，因而進行填料合理選擇和壓實度控制極其重要。故應提出拓寬路基填料及壓實度控制標準。

3.4 赤承高速公路拓寬路段結合部協同沉降施工工藝研究

提出適用于赤承高速公路拓寬路段結合部協同沉降的施工工藝。

1）碾壓機械組合，根據沖擊碾壓、強夯影響深度、作業面積等因素進行選擇其施工；

2）砂樁、石灰樁等樁的樁距、樁徑以及成樁機械的選擇；

3）臺階的寬度、高度等參數的確定；

4）土工格柵的布設施工工藝。

4 結論

大廣高速赤峰至承德段43+200~43+350右幅、42+900~43+050右幅、K43+050~K43+200右幅、K55+220~K55+400右幅、48+500~48+700右幅、71+400~71+650兩側、K65+600~K65+700右幅、K65+950~K66+050右幅、K66+050~K66+150右幅、K61+200~K61+400右幅根據不同的機理分析進行了相應的特殊處理，從目前的效果看結合日常觀測分析，對于舊路改造工程原有道路的路基沉陷進行必要的特殊路基處理是非常必要的。

參考文獻

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