軟土地區高速公路拓寬工程施工探討

岳輝 王志強　李劍

【摘 要】既有高速公路拓寬工程與新建高速公路工程就工程施工而言，最大區別有四點：一、既有道路需嚴格控制新、老道路間不均勻沉降，避免沉降差異過大造成道路破壞；二、加強新、老道路結合部連接性能，保證拓寬道路的整體穩定性。三、既有道路拓寬施工需縝密測量既有道路的實際參數與設計參數進行校核，存在差異及時調整設計及施工方案；四、不中斷交通，施工既有道路拓寬工程。

【關鍵詞】軟土地區；高速公路；拓寬工程；不均勻沉降；整體穩定性

一、前言

目前我國經濟正處于快速發展階段，私家車的迅速增加，物流業的快速發展均需要方便、快捷、安全、舒適的交通服務。

既有道路的通行能力，行車安全性，舒適性隨著道路使用年限的逐漸增加，逐步無法滿足日益增長的社會發展需求。既有道路的服務水平呈逐年下降趨勢。

土地資源的日益緊張，建設成本的逐年增加，也制約著道路工程建設。

為了滿足這些地區交通量增長的需要，對既有道路的擴建、升級顯得十分必要。道路拓寬改造既能充分利用原有道路，又能減少建設用地，對經濟發達、人口密集、土地緊張的地區顯得尤為重要。

隨著最初建造的高速公路使用年限越來越長，自2000年以后，國內高速公路拓寬改造工程逐漸增多起來，但總體而言數量較少。

目前，國內高速公路拓寬改造工程施工經驗較欠缺。雖然國內現行設計及施工規范對高速公路拓寬工程已有明確要求，但對于平原軟土地區而言，總體適用性不強，深度和廣度也遠遠不夠。

長江三角洲地區是國內經濟最發達，人口密度最大，土地資源最稀缺，汽車保有量最大，物流業最繁忙，高速公路建設最早的地區。該地區最早建設的高速公路至今已有20余年歷史。

作者通過在長江三角洲地區高速公路拓寬施工的親身經歷，歸納、總結了軟土地區高速公路拓寬施工的特點及施工注意事項等。希望通過本文介紹，能夠讓更多的相關從業者了解高速公路拓寬工程，為今后同類工程的設計、施工起到一定的幫助作用。

二、工程特點

既有高速公路拓寬工程與新建高速公路工程就工程施工而言，最大區別有四點：一、既有道路需嚴格控制新、老道路間不均勻沉降，避免沉降差異過大造成道路破壞；二、加強新、老道路結合部連接性能，保證拓寬道路的整體穩定性。三、既有道路拓寬施工需縝密測量既有道路的實際參數與設計參數進行校核，出現差異及時調整設計及施工方案；四、不中斷交通施工既有道路拓寬工程。

（一）不均勻沉降控制

既有道路在經過長時間的運營后，道路沉降基本完成。拓寬道路中新拼接部分存在著較大的工后沉降，軟土地區尤為嚴重。兩者之間的沉降差異過大易造成道路破壞。破壞形式表現為，沿道路拼接部位1～2m范圍內出現路面縱向裂縫。

拓寬道路的工后沉降控制，是該類工程設計、施工的關鍵和重點。

1、荷載預壓

荷載預壓是目前道路設計、施工中最常用到的降低工后沉降方法。該方法對于工后沉降量較大的路段，在路基施工完成前，對道路施加堆土預壓，使其提前發生沉降變形，從而起到降低工后沉降的效果，預壓期達到數月甚至十幾月。

大多數拓寬高速公路受既有道路車輛通行影響，無法滿足長期預壓的條件。

2、地基沉降控制

為了減小道路地基沉降量，可采用多種地基處理方式，但需兼顧對既有道路的保護且方便施工，經濟性能好。

目前多選用靜壓混凝土管樁，長螺旋素混凝土樁，長螺旋水泥攪拌樁，高壓旋噴樁等處理形式，并大多在樁頂設置樁帽、墊層等，使樁基與樁間土形成復合地基，承載上部荷載，減小地基沉降量。

對于承載力、沉降量要求較高的路段，大多采用靜壓混凝土管樁+鋼筋混凝土樁帽+加筋碎石墊層復合地基處理。

對于邊坡、坡腳等大型靜壓樁機不便于作業的部位，多采用長螺旋素混凝土樁+鋼筋混凝土樁帽+加筋碎石墊層復合地基處理。

對于承載力要求較低的路段，大多采用長螺旋水泥攪拌樁+石灰穩定土墊層復合地基處理。

對于凈空較小，不便于較高設備作業的路段，大多采用高壓旋噴樁+石灰穩定土墊層復合地基處理。

上述地基處理方式具有以下特點：一、施工振動小，有利于施工期間保持既有道路的穩定和車輛通行安全；二、施工速度快；三、經濟性能好；四、特殊部位選用施工工藝合理。

拓寬道路地基加固處理后，能夠有效提高地基承載力，有效降低地基變形，達到降低道路工后沉降的要求。

3、填料沉降控制

長江三角洲地區，路基填料大多采用素土及石灰穩定土填料。該類填料相對于石方填料，需要的穩定周期長，壓縮變形大，受雨水影響嚴重。如何使路基填料變形提前發生，減小道路工后沉降量是設計、施工中重點考慮的問題。

目前多采用提高路基各結構層壓實度的方法降低填料工后沉降。新建高速公路路基壓實度，依據規范要求為：路床96%，上路堤94%，下路堤93%。而通常將拓寬高速公路路基壓實度調整為：路床96%，上路堤96%，下路堤94%。拓寬道路在提高路堤壓實度后，使絕大部分路基填料變形在施工過程中產生，減小了填料工后變形，從而降低了道路的工后沉降。

（二）整體穩定性保證

拓寬道路因拼接填料與原道路填料特性不同，拼接部分地基沉降量較大等因素影響，易出現拼接道路失穩現象。為了加強拓寬道路整體穩定性，需增強新老填料間的連接性能，防止拓寬道路不均勻沉降造成道路失穩破壞。

1、拆除穩定性差的填料

既有道路邊坡、路肩、護坡道位置填料，因雨水長期侵蝕，道路排水不暢，植物生長等因素影響，承載能力出現明顯下降趨勢。該位置填料直接用于拓寬道路，將嚴重影響道路整體穩定性。通常將上述位置挖除，挖除深度30cm。

2、設置拼接臺階

既有道路邊坡及路面結構層開挖臺階，能夠增加拼接面接觸面積，并使拼接道路新填料置于既有道路填料上方，降低道路拼接處滑剪破壞能力，增加拓寬道路整體穩定性。既有道路邊坡設置臺階寬度通常在1～3m之間，臺階設置寬度、高度應滿足既有道路通車穩定性要求。既有道路路面結構層設置臺階寬度通常在0.2～1m之間，臺階設置寬度滿足經濟性及受力要求，臺階設置高度滿足機械攤鋪、碾壓要求。

3、設置連接筋

為了加強道路拼接部位的連接性能，在既有道路邊坡開挖臺階頂面至拼寬路基范圍內設置雙向土工格柵，加強拼寬新老路基間的連接性能，提高道路整體穩定性。在既有道路路面結構層銑刨臺階頂面至拼寬路面內設置聚酯玻纖布和玻纖格柵，提高新老道路路面結構層的連接能力，提高路面結構層整體穩定性。

4、設置半剛性板塊

為了防止拓寬道路在車載作用和不均勻沉降作用下，沿路基頂部拼接面出現破壞。在路床施工完成后，沿新老道路拼接面向下翻挖20cm路床，向新老道路各延伸1.5～3m，摻水泥壓實補強，使拼接處路床頂面形成厚20cm，寬3～6m的半剛性板塊與路面半剛性基層、底基層共同作用，分散車輛向下集中荷載，防止路床沿道路拼接面最先破壞，從而造成拼接道路的整體破壞、失穩。

（三）實測校核

既有道路最初設計參數，因施工誤差，長期沉降、道路養護等因素影響，導致道路縱、平曲線，路面橫坡，結構物交角，結構層厚度，結構物高程等參數產生不同程度變化。

道路拓寬工程設計階段較為全面的進行既有道路參數調查，并依據調查結果進行拓寬設計。但設計調查過程中會存在紕漏及錯誤。這些設計紕漏及錯誤有時會造成較為嚴重的后果，導致建設成本增加，建設工期延長。為了避免既有道路實際參數與設計參數之間出現差異，需要施工企業在工程施工前全面、仔細的調查既有道路實際參數，并與設計參數進行比對，發現問題及時調整設計、施工方案。

4、交通影響

既有道路拓寬改造最重要原因是通行車輛急劇增加，道路服務水平無法滿足車輛通行需求。若長時間中斷交通進行道路拓寬施工，將會嚴重影響區域交通狀況。通常既有道路拓寬施工在車輛通行的環境下進行。

既有高速公路在不中斷交通的環境下進行施工組織與新建道路施工組織有著較大差異。

（1）保通設施

工程施工影響既有道路通行安全，需設置較多隔離、警示、安全設施；安排較多人員、車輛、設備進行安全、保通維護。

（2）施工組織

拓寬道路施工組織需滿足既有道路交通轉換安排，工程施工中存在部分工期短，任務重的工程；也存在部分工期長，任務輕的工程；還有大量無法連續施工工程。拓寬高速公路施工計劃及施工組織必須以既有道路整體交通轉換安排為依據。

三、施工注意事項

拓寬高速公路與常規道路在施工環境，施工方案等方面均存在差異，具有一定的獨特性，需要多加注意。

（一）前期調查工作量大

道路拓寬工程施工前，對既有道路的全面調查、測量工作，是復核設計結果，查找設計存在問題，及時調整設計、施工方案的重要階段。該項內容涉及到，施工道路高程、平曲線、施工寬度、結構物位置、結構物交角甚至結構物形式等一系列問題的調整。需要施工企業投入較多的人力資源進行調查并與設計參數進行校核。該項工作是施工準備的重要內容之一。

（二）保通工作量大

高速公路拓寬施工，對既有道路車輛通行產生影響。為了保證通行車輛安全行駛，需要投入大量的隔離、警示、提醒、安全設施，需要投入較多的人力資源，從事交通安全的疏導、管理工作以及交通安全設施的施工作業，且投入時間較長。

（三）場內運距增加

高速公路拓寬施工，受既有道路車輛通行影響，拓寬道路左右幅之間無法橫向聯通。所有施工設備、人員及建設材料均需繞行才能往來于拓寬道路左右幅，增加了場內運距距離。

（四）施工便道數量大

高速公路拓寬施工，受既有道路車輛通行影響，拓寬道路左右幅之間無法橫向聯通，需要在拓寬道路左右幅均設置施工便道，造成施工便道長度增加。施工便道設置路線需要穿過既有道路兩側防護林甚至既有道路取土坑，增加了施工便道的設置費用。

（五）原地面清表深度大

既有道路經過多年運營，道路兩側防護林粗壯，根系發達，數量多。樹木挖出后，地面出現大量洞穴。

既有道路兩側排水系統，清除后形成一道矩形溝槽。

既有道路排水系統不暢，道路兩側存在積水，地基軟弱。挖除軟弱地基后地表高程下降明顯。

既有道路兩側廣告牌、標志牌基礎挖除后，形成較大坑穴。

上述多種原因造成，拓寬道路原地面清表深度大。若設計清表深度按照常規深度計算工程量，則造成施工企業損失。

（六）路堤壓實標準提高

高速公路拓寬工程路堤壓實度比新建高速公路壓實度標準提高。上路堤壓實度由94%提高至96%，下路堤壓實度由93%提高至94%，施工費用相應增加。

（七）靜壓管樁布設不合理

目前國內市場靜壓管樁施工多采用中心抱壓或頂壓形式，設備體積龐大。

拓寬道路靜壓管樁設置示意圖

從拓寬道路設計角度出發，既有道路邊坡開挖臺階立面處剪切應力最大，需在下方設置樁基礎加固。部分設計圖紙在該處設置靜壓管樁。工程施工中，大多數設備無法在該部位作業。建議將既有道路邊坡臺階立面及臺階立面附近管樁設置為長螺旋素混凝土樁，能夠滿足工程施工需要。

（八）雨水影響嚴重

拓寬道路路基施工受雨水影響大于新建路基。降雨時，既有道路路面雨水沿橫坡流向外側拼寬路基，拼寬路基受雨水沖刷嚴重。

國內部分拓寬道路設計方案采用在既有道路邊坡臺階角隅處設置內傾橫坡，以增加新老路基結合面的嵌鎖作用。但臺階內傾橫坡造成雨后積水，雨水長期浸泡新老路基結合面，對工程質量影響嚴重。

拓寬路基滑移示意圖

通常拓寬路基的失穩破壞出現在新拼寬路基一側，如上圖。因此，可在設計或施工時，將老路邊坡開挖臺階設置成外傾橫坡，以方便雨水排出，外傾橫坡不宜大于3%，同時也方便臺階角隅處的填料壓實。

（九）設計參數與既有道路不符

拓寬道路設計參數常出現與既有道路實際參數不相符的情況。

縱斷面高程不符，通常偏差在0～50cm范圍內。道路中心線不符，通常偏差在0～35cm范圍內。結構物交角不符，0～5度范圍內。

上述情況在工程施工前若未能及時發現，在施工過程中再予以糾正將付出一定的代價，結構物偏差尤為嚴重。

（十）路面橫坡影響結構物設置

目前國內高速公路拓寬工程，通常由4車道拓寬至8車道，大于8車道高速公路尚未出現。原因主要有三點，一、10車道高速公路，目前國內規范尚無統一標準；二、道路寬度過大，造成路面排水困難，雨后行車安全性能降低較大；三、受路面橫坡影響，道路拓寬過大影響橫向結構物設置。

拓寬明通路面結構不足示意圖

第三點在工程施工中需加以注意。工程施工前，應對既有道路所有明通及分離式立交進行高程測量并與設計參數進行檢驗，確保明通頂部具有足夠的路面結構層，確保分離式立交橋下凈空滿足通車需要。

（十一）橋區地質條件復雜

拓寬橋梁施工范圍內表層地質情況與設計圖紙差異較大。造成橋區表層地質條件差異的原因如下。

既有橋梁施工時，在橋區附近開挖泥漿池，設置預制場，填埋建筑、生活垃圾，填埋廢棄樁頭、混凝土等。既有橋梁施工結束后，對原地面進行恢復，掩蓋了施工時的現場情況。

（十二）結構物形式特殊

目前國內高速公路拓寬工程，基本上是對上世紀90年代建設的道路進行拓寬。許多較為特殊的結構形式，目前已經很少使用。在工程拓寬設計時，為了追求結構物的統一性，新老結構物設計為同一類型。

（十三）車輛通行影響結構物連接

道路拓寬施工在不中斷交通的條件下進行。既有道路車輛通行產生的振動，影響混凝土結構物拼接質量。嚴重時可造成拼接混凝土松散，混凝土出現裂縫，影響工程質量。

建議新老結構物連接部位采用微膨脹混凝土；中斷既有道路半幅交通，進行該半幅結構物連接作業。避免拼寬結構物連接部位出現質量問題。

（十四）施工組織難度大

高速公路拓寬工程施工組織及施工進度受制于既有道路保通要求。施工組織及施工計劃安排應滿足既有道路車輛通行要求，階段時間內會出現資源集中投入的情況，造成一定程度的施工成本增加。

四、結束語

隨著汽車保有量的快速增加，道路拓寬改造工程會越來越多。希望通過本文的介紹能讓相關從業者對軟土地區高速公路拓寬工程有一定的了解和幫助。

參考文獻：

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