關于軟土地區高速公路拓寬項目地基處理的探討

李 晨

（蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京210000）

1 工程概況

本次工程為蘇北地區某高速公路拓寬項目，沿線經過蘇北濱海平原、沂沭丘陵平原、徐淮黃泛平原。項目沿線特殊性巖土主要為軟土，幾乎全線均有分布，具有高含水量、大孔隙比、高壓縮性、低強度等特征，埋深較淺。除軟土層外，項目全線均存在中等壓縮性土層，大多為軟土層下臥層，厚度較大。通過既有路基調查、檢測及評價可知，現有路基路面狀況總體較好，老路路基固結已經比較穩定，本次工程應考慮到新路基沉降時間較短，新老路基兩者間非常容易出現不均勻沉降，致使縱向裂縫的產生，將給行車安全、速度帶來不利的影響。因此，本項目需解決的最大技術難題是新老路基不均勻沉降的問題。

2 拼接路基的沉降變形特點

在進行軟土地區高速公路拼接時，一般來說新老路基施工的間隔時間相對較長，老路基投入使用已有一定年限，地基的固結已形成，其與原路基已融合成一個整體，而剛度在固結作用之下也逐漸增大，倘若在老路基兩邊拼接處理，拼接路基偏心荷載會趨向于老路基，會產生以下兩點問題：一是拼接路基會因為自身作用出現固結沉降問題；二是將會影響到老路基而發生新的附加沉降問題。附加沉降直接和路基拼接高度、寬度和地基環境條件有著密不可分的關系。在地基環境條件和拼接高度不變時，寬度不斷加大，其附加沉降也就會隨之增大，而拼接寬度達到一定數值時，超過部分也不會影響到老路基；而在拼接寬度不變時，高度不斷加大，其附加沉降就會隨之增大，也極大增加了給老路基帶來的不利影響。由于差異沉降的產生，路面結構將會出現附加應力，一旦沉降附加應力與行車荷載產生的應力兩者之和大于路面材料所承受的強度，這時路面結構將會破壞。所以在進行拼接路基時，路基拼接一定要符合有關軟土地基處理各項規定與參數指標，力求最大程度降低對已建好公路產生的不利影響，并將拼接的路基路面產生的差異沉降嚴格控制好，從而保證路面結構，功能達到預期要求。

3 路基擴建基本原則

（1）路基設計應遵循“路基穩定、邊坡牢固、造價經濟、節地環保、協調統一”的原則，綜合考慮原有公路沿線的地形、地貌、地質構造、水文地質、地基土性質、不良地質的發育情況及拓寬后的交通組成，綜合比較確定老路基的利用與拼寬拼接方案，采取合理的工程措施，保證路基具有足夠的強度、穩定性和耐久性。

（2）做好路基路面綜合設計，拓寬部分的路基應與老路路基之間保持良好的銜接，綜合比較優選有效的工程措施減小新舊路之間的差異沉降，防止產生縱向裂縫。在考慮穩定的前提下，沉降控制標準按《高速公路改擴建設計細則》（JTG/T L11-2014）并結合江蘇省地方標準《高速公路擴建工程技術標準》（DB32/T 3219-2017）要求選取：a.工后沉降計算年限宜不小于15年；b.拼寬部分路基應滿足總沉降不大于15cm，工后沉降不大于5cm的要求；c.差異沉降控制，應滿足拼寬路基的路拱橫坡度增大值不大于0.5%、相鄰路段差異沉降引起的縱坡變化不大于0.4%的要求。

（3）路基邊坡防護宜采用綠色生態防護，減少圬工的使用，同時應根據填料類型滿足邊坡防沖刷需求；邊坡坡率及形式應根據地形地貌、工程地質、水文地質、邊坡高度、填料性質、施工方法等進行綜合分析，重視節地、合理確定防護方案。

（4）路基排水應在充分維持或改善既有道路排水設施功能的前提下，最大程度地降低道路徑流污染，注重水土保持和環境保護。

（5）結合本項目改擴建特點，經過充分論證和試驗后，積極穩妥地采用新技術、新材料、新設備、新工藝。

4 路基拓寬拼接設計

本項目沿線既有路基填料主要使用摻灰土、粉土和黏土，橋頭路段有一部分使用粉煤灰+摻灰土，依據既有路基邊坡DCP檢測得知，路基邊坡所承載性能比較好，為了減少拼接時所使用的土方工作量，就必須有效對既有路基進行利用，原地表在填筑路堤前清除30cm表土后向下翻松25cm摻灰處治。本次工程的路基拼接采取開挖臺階形式由下至上進行施工，為了避免路基強度不受路肩護欄埋設等的影響，老路邊坡頂部分路肩寬度在75cm范圍內全部開挖，這樣能更好地確保路基開挖及其強度。硬路肩范圍老路路床按開挖回填40cm的8%石灰土補強處理。

為了更好地保證新老路基接縫地方以及下級臺階面上填土的壓實，選用臺階形式施工時，應選用豎向內傾式，臺階垂向坡面坡比應嚴格控制在10:1，臺階面設置3%橫坡內傾。除此之外，根據相關理論分析得知，不管路基拼接附加沉降發生前后，產生的水平向應力影響最大處最終都在于路基頂部，所以力求一定限度降低路基當中的剪應力與拉應力、均化差異沉降、約束路基的側向位移及便利于施工著重點考慮，路床頂以下40cm及路床底部臺階處各鋪設一層雙向鋼塑格柵，同時路基底部鋼塑格柵結合軟基處治鋪設。

5 路基差異沉降控制措施

本項目控制新老路基差異沉降，防止新老路基縱向裂縫的發生，從地基和路基兩個方面來考慮。

從產生的縱向裂縫原因可知，最為關鍵的就是有效減小新老路基下地基差異沉降，處理方法有以下兩種類型：

其一，減小新路基的沉降，通過有效措施控制新路基的沉降，從而使新老路基差異沉降總體得到減小。想要實現這類的舉措需要做好兩方面工作：減小新路堤自身的荷載，這就需要減小地基附加應力形式從而減小新路基的沉降，比如選用輕質泡沫土等輕質類型作為路堤填筑材料；另一方面就是力求提升新路基承載能力，對地基采取行之有效的加固措施來處理，從而減小新路基的工后沉降與總沉降。

其二，隔離新老路基，在新老路基的地基內采用打設隔離墻，將新路荷載對老路的不利影響進行部分隔離或者完全隔離，這樣可有效避免差異沉降的產生。隔離沉降主要是為了減小新路基對老路基帶來的不利影響，減小或者消除由于新路基荷載而在老路地基中產生的附加應力，進而減小老路基的附加沉降。

6 軟基處理方案

6.1 新老軟基處治方案組合

項目沿線里程較長，全線路基填料、地質情況、軟基處治方案均有差別，結合原路基處治方案確定新老軟基處治方案組合如表1，下面根據不同軟基處治方案的技術經濟性，主要針對既有路基工后沉降不滿足規范典型斷面采用理正6.5進行沉降、穩定計算，提供針對性、合理性地拓寬側軟基處治對策。

表1 新老軟基處治方案組合一覽表

6.2 軟基處理方案擬定

根據項目沿線軟土分布特點、老路處治情況、施工工藝等，選取典型路段內老路不同處治方式的典型斷面進行工后沉降計算，擬確定各情況下軟基處治方案。經沉降、穩定計算分析可知，本項目廣泛分布有軟土，且中等壓縮性土層較厚，一般的地基處理方法顯然不能滿足拓寬工程對沉降的要求，為了最大限度地發揮單樁和樁間天然地基的承載力，又能達到有效控制工后沉降的目的，本次主要以管樁、雙向攪拌樁處治為主，局部路段結合輕質泡沫土綜合處治。管樁、攪拌樁處治應貫穿軟土層，軟土下部中等壓縮性土層處理深度結合沉降計算及土層性質綜合確定。

6.3 特殊路基方案的要點

（1）一般路段。經計算，沉降和穩定滿足要求時不作處理；依據計算需要處理的一般路段可采用水泥攪拌樁等地基處理方案，如圖1。

圖1 管樁處理（原塑排板處理）

（2）小型構造物。經沉降和穩定計算，滿足工后沉降和穩定要求的不處理；依據計算需要處理的路段路基擴建路段推薦采用水泥土攪拌樁、管樁等方案；新建匝道路段推薦換填碎石。

（3）河塘路段。本項目河塘基本均位于老界樁外，最近處距離老路坡腳5m，擴建期間老路有保通需求，故為確保河塘換填時老路的穩定，本次按河塘距老路路基坡腳距離不同，對清淤換填老路邊坡穩定性進行了計算。計算斷面填高5m，河塘邊緣距老路坡腳5～7m，河塘堤岸坡率1:1，清淤后塘深5m，地基軟土頂面埋深4m，軟土層厚12m，采用理正6.5進行穩定安全計算，得出當距離為5m時，安全系數為1.268；當距離為6m時安全系數為1.301；當距離為7m時安全系數為1.335。

當河塘距坡腳距離不小于6m時，可以挖除換填；當距離小于6m并且下臥層土質較軟弱時，均需計算開挖后老路穩定情況，原則上建議按水泥攪拌樁進行處理（如圖2），最小處理深度按4m控制。

圖2 河塘路段（水泥攪拌樁處理）

（4）縱斷面抬高路段。本項目局部路段受到航道及提速影響縱斷面有所抬高，為避免主線縱斷面抬高增加老路附加荷載，造成新老路段變形不協調隱患，設計根據項目沿線地質特點分情況進行了針對性設計：a.某縣境內，軟土壓縮沉降、排水固結慢，地基穩定性差，且該路段老路填高基本在2m左右，該區域范圍內航道橋改造后橋頭抬高達3.6～4.3m，推薦采用原地面以上老路挖除處治方案；b.其余路段為常規軟土，具有高含水率、高液限、高壓縮性等特點，該路段老路填高基本在3.6m左右，該區域范圍內航道橋橋頭抬高1.2～2m，推薦采用泡沫輕質土置換+拓寬側攪拌樁處理的方案，見表2。

表2 縱斷面抬高路段不同地基處理方案經濟性比較

7 結束語

綜上所述，在軟土地區高速公路拓寬項目地基處理中，設計是一項十分重要的工作，需要深入了解工程項目的實際情況，切實優選軟土地區高速公路拓寬項目地基處理方案，并加強對其經濟性和技術性進行論證，為地基處理質量的提升奠定基礎。