高速公路改擴建工程高填方段地基處理措施分析

牛強

摘 要：本文對京滬高速公路改擴建工程中匝道改建段以及高填方路堤加寬進行了介紹，并以不同地質條件為依據，提出不同的地基處理方案，并對施工過程中的質量控制、質量標準、施工工藝、注意事項、機械配備以及施工參數等內容進行了分析，旨在提高高速公路改擴建水平。

關鍵詞：高填方地基;改擴建;高速公路;地基處理

中圖分類號：U418.8 文獻標識碼：A

1 工程背景

京滬高速公路新沂至淮安段路基寬度為28 m，設計行車速度為120 km/h，為雙向四車道。通過對京滬高速改擴建項目進行前期研究可知，在對改擴建過程中設計速度不變，以八車道高速公路標準為基礎進行建設，并采用兩側加寬的方式，對左右兩幅各擴寬7 m，路基寬度為42 m。通過對該路段的改擴建過程為依據對高速公路改擴建方案進行分析，為今后高速公路改擴建提供借鑒。

2 高填方地基的施工和設計要求

通過對高填方地基的特點進行分析可知，再對其進行施工和設計過程中，應遵循工程環境保護、節約土地、填挖平衡、就地取材以及因地制宜等國策。在對高填方地基進行建設過程中，應嚴格遵循環境保護法和水土保持法，避免出現水土流失和污染，起到保護環境的作用。

（1）在對地基進行填筑過程中，應以地基變形控制設計為基礎對地基的穩定性進行驗算。

（2）應以邊坡坡頂穩定使用荷載、工況條件、工程地質條件以及填料的物理力學性質等為基礎，結合工程經驗，對填筑邊坡的坡比以及形式的穩定性進行計算。

（3）在對地基進行填筑過程中應采用分層驗收、分層質量檢驗、分層夯實以及分層填筑的方式進行處理。

（4）在地基填筑的施工期間，施工人員應對地基變形進行實時檢測，并以監測結果為依據，對填筑體和地基的整體穩定性進行驗算。

（5）地基填筑完成后，應放置一段時間，通常填料為碎石和塊石時，置放時間應為1個雨季，填料為其他材料時，置放時間應為1～2個雨季，在實際施工過程中，施工人員應對變形和沉降進行實時監測，并以觀測情況為依據對沉降期長短進行選擇。

3 方案選擇

在對方案進行選擇的過程中，施工單位應以地質情況為基礎，對加固方法進行選擇，為了使地基承載力提高，避免出現沉降，通常應采用復合地基進行施工。

在對平原地區進行施工過程中，由于地下水位較高，因此應選擇CFG樁和粉噴樁對其進行處理;在對黃土區進行施工過程中，應采用灰土擠密樁對濕陷性黃土進行處理，采用CFG樁對非濕陷性黃土區進行處理。

4 施工方案

4.1 分層夯實和填筑的要求

（1）在分層填筑過程中，施工技術為堆填攤鋪，避免出現拋填施工。

（2）應使用強夯法對粗粒土料和巨粒土進行處理。

（3）采用振動碾壓法或者沖擊壓實法對細粒土料和土夾石混合料進行處理。

（4）在使用強夯法對土夾石混合料、粗粒土料以及巨粒土進行處理過程中，應以地區經驗以及現場試驗為依據，對夯實指標、施工參數以及分層厚度進行確定。

（5）在采用振動碾壓法或沖擊壓實法對細粒土料或土夾石混合料進行處理過程中，應按照地區經驗和現場試驗對夯實指標、施工參數和分層厚度進行分析。

（6）在使用粘性土和細粒料對高填方路段進行分層填筑施工過程中，應以壓實設備和填料特性為基礎對分層填筑厚度進行確定，與此同時，施工人員還應該保障填料為最優含水量，且其中有機質含量應小于5%，在對邊坡區進行施工時，應優先選擇粗粒土料或巨粒土。

（7）將沉降桿設置于高填方路段并對其進行沉降觀測，在對路堤進行填筑時，應每隔2天對其沉降情況進行觀測，當兩次填筑時間間隔較長時，應至少每隔一周進行一次觀測，當遇到變形異變或者降水等問題時，應提高監測頻率，當施工填筑完成后，應每隔一月進行一次監測。

（8）當高填方路段填筑范圍比較大時，應將其分成多個工作面進行施工，由于各工作面的填筑速度或填筑標高存在差異時，可能會出現工作面搭接方面的問題。在對相鄰工作面搭接部位進行處理的過程中，應做到以下幾點：第一，當填筑區域較大時，相鄰工作面之間的高差應小于一層填筑層的厚度，在對不同填筑層進行搭接時，應維持在豎向位置，錯開搭接;第二，在相鄰工作面搭接過程中，可使用強夯法對其進行補強處理，通常補強上界面的寬度應比2倍夯錘直徑大，下界面應以1：1的比例進行放坡，直到達到屋頂面，且應大于2倍夯錘直徑，具體做法如圖1。

（9）使用強夯法對工作面搭接位置進行處理的過程中，應確保分層厚度不超過4 cm，且應以國家標準為基礎對夯實指標和施工參數進行控制。

4.2 灰土擠密樁

4.2.1 作用原理

在成孔過程中，樁孔中的土會被擠到兩側，因此樁周的土體會出現重塑和擾動等現象。與此同時，樁周圍的土層會不斷硬化至成型，當拔出樁管時，之前被擠壓得土層松弛并回彈，在此時再對樁孔進行填料夯實可以起到改善回彈土得作用。對于灰土而言，當其硬化后會產生較高得抗剪力，可以起到防止土層側向移動的作用。

4.2.2 施工布置

在對道路進行施工時，施工單位應對前期工作進行完善，在布置樁體時，施工人員應以實際情況為依據，提高設計和布置水平。當路基寬度不大于4 m時，應按照等邊三角形對樁體進行布置，樁體直徑應為0.5 m，各樁之間的距離應為1.2 m。與此同時，施工單位應對施工現場進行勘查，對不同高度的路基進行不同的設計，在對樁體進行施工時，應確保其長度比濕陷層深0.5 m～1 m，也就是說當濕陷層為11 m時，樁長應為11.5 m～12 m。

4.2.3 施工工藝

在對灰土樁進行施工過程中，應先對樁孔進行建設，此過程通常需要借助柴油錘振動沉管法進行施工。成孔后，應確保地基附近的含水量符合要求，土壤具有良好的可塑性，當樁口土層含水量不超過12%時，施工人員應對其進行增濕處理。在進行施工過程中，應每隔1～2個孔從外向里進行回填，在回填過程中應確保樁孔內部的穩定性，與此同時，施工人員應對樁孔進行隨機檢查，確保樁孔的垂直度、深度以及直徑符合施工要求，通常應將偏差控制在5 cm以內，且垂直偏差應不超過2%。對孔進行檢驗，確保其符合要求后，對3：7石灰土進行篩選，并分層向孔中進行填筑和夯實，確保其壓實度不小于96%。

4.2.4 質量檢驗

當樁孔施工完成后，施工人員應對樁孔進行檢查，確保垂直度、深度、樁位以及樁徑的準確性，與此同時，為了保障回填土的施工效果，施工人員應有針對性的對回填土效果進行調查，對內樁間土的濕陷性以及壓縮性進行控制，避免發生安全事故。

4.3 CFG樁

4.3.1 作用原理

在對CFG樁進行施工過程中，需要采用振動沉管法，通過擠壓和振動達到提高樁前土密度的目的，CFG樁不但可以起到端阻的作用，還可以發揮樁的側阻作用，從而達到提高復合地基承載力和可調性的目的，如圖2為CFG樁。

4.3.2 施工工藝

（1）樁機就位。對樁位進行檢驗，確保其符合要求，樁機應就位，機長應對樁位進行二次核對，確保其偏差不超過1/2 d，與此同時，還應該對垂直度進行調整，確保誤差不超過1%。

（2）振動沉管。當樁管入土之后，施工人員應對其整體深度進行控制，不但要考慮樁孔深度，也應對樁長進行控制，在對樁體深度進行控制過程中，施工人員可以在樁體上涂抹油漆進行標記，最后2 min應保障樁長灌入度不超過2 cm，當樁體下孔過程中，應使用填充物對樁管進行處理，并采用分段施工方式對其進行振動施工，當樁管逐漸沉入樁孔，下沉完成后，施工人員應拔出樁管，樁管的拔出速度應為1.2 m/min～1.5 m/min，為了防止出現斷樁或縮徑等問題，施工人員應對拔管高度和速度進行控制。

（3）灌注混合料。在對混合料進行灌注過程中，應該采用30 mm～50 mm坍落度，成樁后，應保障樁頂浮漿厚度小于20 cm。在實際灌注過程中，應保障充盈系數不小于1，且為了保障攪拌的均勻性，應確保攪拌時間不低于1 min。

（4）在振動拔管的過程中，應使用錘擊法對管內混凝土高度進行檢查，應確保混凝土高度不低于2 m，或高于地面，當高度不符合要求的時候，應及時對其進行補充。

（5）成樁后，應確保成樁標高高度比設計樁頂標高高0.5 m以上。

4.4 碎石樁

4.4.1 加固理論

使用沖擊或者振動對軟弱地基進行處理成孔，并使用碎石對樁體進行回填，從而形成密石樁體，即為碎石樁的加固原理。在對樁體進行建設過程中，使用碎石不但可以使地基的整體質量得以提高，還可以對排水路徑進行改善，從而起到排水砂井的作用，使樁體的穩固性進一步提高，圖3為碎石樁。

4.4.2 施工工藝

在對碎石樁進行施工過程中需要先對原地面進行平整處理，再實時測量放樣、確定樁位，隨后使用振沖器進行處理，成孔后加料振密，并關閉振沖器，最后進行樁機移位。

在施工開始之前，施工人員應使用全站儀對斷面和路基的范圍進行測量，并根據施工圖紙，使用卷尺人工實施測量放樣，在碎石樁施工過程中，應確保其施工深度穿透軟土層并進入硬土層，且深度應大于1 m。在打樁的過程中，應由外而內間隔進行，使用碎石孔進行填筑過程中，應確保填石量大于設計值的90%。與此同時，施工人員應以樁孔的深度為依據對留振和拔管時間進行調整，在確保碎石的下落連續性的基礎上，當樁孔淺時，施工人員可以降低拔管速度，當樁孔深時，施工人員可以提高拔管速度，通常拔管速度范圍為1.2 m/min～1.5 m/min。與此同時，施工人員還應該對復合地基進行檢測，對于粘性土地基，應使用單樁靜荷載對其單樁承載力進行檢測，對于砂性土地基，應使用標準貫入式對樁間土密實情況進行檢測。最后，施工人員應使用K30試驗對整體地基進行檢驗，合格后才能對路基進行施工。

5 結束語

在對高填方地基進行施工過程中，施工單位應以地質情況為基礎，采取不同的方式對其進行處理，在施工過程中，應執行“確保質量、經濟合理、技術先進、保護環境以及安全適用”的原則，對復合地基進行處理。通過對實際施工過程進行分析可知，對不同的地基采用不同的復合地基組成方式進行處理，不但可以使土體的抗剪強度得以提高，使土坡的抗滑穩定性進一步增加，還可以使地基承載力得以提高，減少沉降。

參考文獻：

[1]柴賀軍，張麗娟.山區典型路基穩定性分析與處治效果評價[J].公路交通科技（應用技術版），2008（06）：101-103.

[2]孔凡林，李成芳.強夯法在山區塊石拋填地基中的工程實踐[J].地下空間與工程學報，2010，6（S2）：1703-1706.