京石高速公路改擴建工程路基設計探討

胡克偉

（河北省交通規劃設計院，河北 石家莊 050011）

0 引言

京石高速公路起點位于京冀交界處，終點位于石家莊市大沙河南岸，路線全長185.843km。該段為老路擴建段，路基寬度由26m、27m拼寬至八車道42m。

路基的穩定性對該改擴建工程非常重要，為保證路基施工質量，現就路基的重點設計內容進行如下討論。

1 橋頭路基處理

該工程橋、涵和通道過渡段處理范圍以及橋頭路基填料的綜合比較如表1和表2所示。

表1 橋、涵和通道過渡段處理范圍

表2 橋頭路基各填料綜合比較表

經綜合比較，對扶壁式橋臺和重力式橋臺橋頭路基及短路基路段采用填筑液態粉煤灰，其它型式橋臺橋頭路基采用7%石灰土填筑。

2 新舊路基銜接

本合同段全線均為改擴建工程，路基里程較長，作為路基擴建工程的重點內容，該段路基拼接參考滬寧高速公路擴建的經驗，結合本項目原有老路基填料主要為砂性土的特點，根據不同的填土高度和筑路材料類型，分如下四種情況考慮實施方案。

2.1 一般路段（邊坡高度大于0.8m＋路面厚度且小于8m）

考慮到原有老路基填料主要為砂性土，局部路段摻有粉煤灰和生石灰，原老路基在開挖過程中，存在發生坡體垮塌和失穩的可能，針對不同情況，擬定以下拼接方案進行比較。

2.1.1 方案一：直接填筑

原老路基邊坡清坡0.3m后，直接填筑，并在路床底部及距路床底部40cm部位分別鋪設一層鋼塑格柵，以減小新老路基不均勻沉降及提高新老路基銜接性。

2.1.2 方案二：開挖小臺階方式（臺階寬0.6m，高0.4m）

原老路基邊坡清坡0.3m后，自下而上第一級臺階寬1.5m、高1m，第二級臺階及第二級臺階以上寬0.6m、高0.4m。開挖一級填筑一級，填筑路基時在基底、路床底部和路床中部分別鋪設一層鋼塑格柵。

2.1.3 方案三：開挖緩坡臺階方式（臺階寬1m，高度采用1～3m，坡率采用1∶1.5）

原老路基邊坡清坡0.3m后，自上而下開挖。第一級臺階從行車道與硬路肩分界線開挖，開挖高度至路床底部，留1m寬平臺；再往下采用寬1m，高度1～3m的緩坡臺階（坡率1∶1.5）。待臺階開挖完成后，噴射M10砂漿（厚2～3cm），以防止雨水沖刷。填筑路基時，在基底、路床底部和路床中部分別鋪設一層鋼塑格柵。

2.1.4 方案四：開挖較大臺階方式（臺階寬1m，高0.68m）

該方案原老路基開挖臺階方式采用自下而上，第一級臺階寬1.5m、高1m，第二級及第二級以上臺階寬1m、高0.68m。開挖一級填筑一級，填筑路基時，在基底、路床底部和路床中部分別鋪設一層鋼塑格柵。

東半壁店小流域位于北京大興區東南部，是大興重點發展的地區，屬永定河沖積、洪積平原區，小流域出口匯入新鳳河和官溝，最后入鳳河，屬北運河水系。

2.1.5 綜合分析

采用大臺階和緩臺階開挖時，可最大程度地擴大新老路基銜接面積，新老路基銜接效果最好，施工時可以采用機械大規模作業。但由于開挖土方量大，對老路基的破壞范圍大，導致經濟性差；而且老路填料主要為砂性土，自穩性較差，對其進行大面積開挖可能導致老路邊坡垮塌、路面塌陷等不良后果。采用小臺階開挖可盡量避免對原有路基及路面的破壞擾動，老路的穩定性可以在拼寬施工階段得到最大程度的保證，經濟性較好；但采用小臺階開挖時新老路基銜接由于面積小，容易產生沉降差和滑動破壞，對施工的要求較高。

從技術和經濟性上進行綜合考慮，推薦采用小臺階開挖拼接方式，即方案二。

2.2 低填路段（填方高度不大于0.8m＋路面厚度）

采用開挖一級臺階的方式，臺階寬1.5m、高0.8m＋路面厚度。為減小新老路基不均勻沉降及提高新老路基銜接性，在路床底部及距路床中部分別鋪設一層鋼塑格柵。

2.3 填高大于8m處

填高大于8m處采用開挖小臺階方式（臺階寬0.6m，高0.4m）。清除原老路基邊坡表層土0.3m，待分層填筑路基至距路基設計標高5m處時，開始自下而上開挖臺階，臺階尺寸第一級臺階寬1.5m、高1m，第二級臺階及第二級臺階以上寬0.6m、高0.4m。開挖一級填筑一級，填筑路基時在最下一級臺階、路床底部、路床中部分別鋪設一層鋼塑格柵。

3 短路基

3.1 短路基的特點

根據本項目改擴建的特點，對新老路基沉降差異的控制要求較高，采用一般填料填筑路基時，要達到預期壓實度要求，可采用沖擊碾壓補強的措施。考慮到沖擊碾壓按12km／h的時速，根據壓路機從加速到勻速再到減速停止或轉彎場地的長度要求，路基里程至少在100m以上才能基本滿足沖擊壓實的效果。

若短路基填筑材料采用砂礫、碎石等材料，由于此類材料達到壓實效果相對普通填料相對較容易，可采用普通壓路機進行壓實，根據普通壓路機正常的施工場地要求，一般要求路基長度不小于30m為宜。

若短路基長度小于30m，考慮施工難度、橋頭路基沉降要求等綜合因素，需進行特殊處理。由于處于橋頭，且為改擴建工程，不可采用強夯措施，需盡量以沖擊壓實的輕質材料為主。

3.2 短路基處理原則

根據以上對于短路基的研究及其它改擴建項目的經驗，結合本項目特點，決定對路基長度L≤100m（即短路基）路段進行路基處理：

a）若30m≤L≤100m，此段短路基定義為一般短路基，可采用碎石、液態粉煤灰和氣泡輕質混凝土等較好壓實的填料；

b）若L＜30m，定義為超短路基，考慮到超短路基里程太短，施工作業面較小，不易采用需機械壓實的填筑材料，推薦短路基填料采用液態粉煤灰進行填筑。

4 特殊地質路基處理

本合同段不良地質主要為軟弱土，多呈透鏡體分布，厚度一般為2～8m，埋深多在2～5m，局部埋深達10余米。另部分路段由于地下水開采而造成地面局部塌陷，塌陷深度為0.5～1.5m，但距路線相對較遠，對本項目基本無影響，可不予單獨處理。

4.1 軟土處理

本段局部段落，分布有軟土和軟弱土，埋深一般為2～5m，厚度為2～8m，擬采用管樁和CFG樁對路基進行加固處理，以降低工后沉降。管樁間距2m，樁長12～20m，CFG樁間距1.4m，樁長10～14m。

4.2 橋頭路基計算工后沉降較大路段的處理

根據計算，本合同段絕大部分路段不需要采用復合地基處理，但局部路段地基土，其工后不均勻沉降大于5cm，擬定采用CFG樁進行加固，以降低工后沉降。樁間距1.5m，樁長10～16m。

4.3 整體式基礎地基加固處理

本合段大部分通道、涵洞采用了整體式基礎，而為確保上部結構的整體連續性和安全性，可考慮采用CFG樁對基底及兩側進行加固處理。樁間距1.5m，樁長10～15m。

4.4 老路排水溝處理

原老路排水溝尺寸較大是本項目的特點之一。本次擴建路基拼寬，需將原老路基排水溝填筑至地表，再開始填筑路基。為避免施工過程中雨水浸泡老路排水溝內已填筑土體，考慮老路排水溝填筑采用透水性較好的砂礫填筑。

5 結語

在高速公路改擴建工程中，路基設計是關系改擴建工程成敗的關鍵，必須牢牢把好質量關，進行精細化設計，防患于未然，才能做到公路的安全穩定，使高速公路更好地為社會服務。

[1]JTG D30—2004，公路路基設計規范[S].