某高速公路收費(fèi)站擴(kuò)建工程軟基處治方案

殷宇翔

（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司）

0 引言

由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的周期性演變，高速公路改擴(kuò)建已成為目前公路建設(shè)的重要任務(wù)，其中立交收費(fèi)站作為高速公路出入口的控制節(jié)點(diǎn)，其改擴(kuò)建具有一定的特殊性和復(fù)雜性。為完善及優(yōu)化收費(fèi)站服務(wù)功能，以某高速公路收費(fèi)站擴(kuò)建工程為例，探討擴(kuò)建階段軟基處理的方案，以期為高速公路改擴(kuò)建工程提供經(jīng)驗(yàn)參考。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目背景

某高速公路立交收費(fèi)站車道現(xiàn)狀布置為“四進(jìn)七出”，由于交通量增長及周邊交通條件改變，該收費(fèi)站入口處交通流交織情況日趨復(fù)雜，現(xiàn)狀收費(fèi)站寬度及車道數(shù)無法適應(yīng)該變化，致使車輛在入口處形成擁堵。為改善立交通行狀況，結(jié)合交通預(yù)測(cè)分析，擬將收費(fèi)站車道布置改造擴(kuò)寬為“七進(jìn)七出”。

1.2 擴(kuò)建總體方案

收費(fèi)站改造拓寬具體方案為：對(duì)入口側(cè)高接高匝道進(jìn)行外移，增加一條入口車道，出口側(cè)增加兩條出口車道，將原內(nèi)側(cè)兩條出口車道轉(zhuǎn)換為入口車道。因此在收費(fèi)廣場中心斷面處，入口側(cè)拓寬寬度為7.95m，出口側(cè)拓寬寬度為14.65m。擴(kuò)建總體方案示意見圖1。由于擴(kuò)建兩側(cè)部分區(qū)域用地受限，項(xiàng)目部分路段采用氣泡輕質(zhì)土作為路基填筑及拼接方案。項(xiàng)目所處區(qū)域?yàn)槿侵奁皆浕植驾^廣，軟土物理力學(xué)性質(zhì)較差，需進(jìn)行軟基處理。見圖1。

圖1 立交收費(fèi)站擴(kuò)建總體方案圖

2 軟基處治設(shè)計(jì)關(guān)鍵因素分析

結(jié)合項(xiàng)目所處區(qū)域的環(huán)境特征及改擴(kuò)建工程的特殊性，該收費(fèi)站擴(kuò)建工程的軟基處治設(shè)計(jì)主要考慮以下關(guān)鍵因素。

2.1 軟土力學(xué)特性

本項(xiàng)目場地主要為三角洲平原，屬第四系松散土工程地質(zhì)區(qū)。現(xiàn)場地質(zhì)的勘探鉆孔結(jié)果見表1。區(qū)域內(nèi)覆蓋層主要由第四系素填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)類土、砂類土等組成；基底由白堊系砂礫巖及其風(fēng)化層組成，軟土埋深約為15m，軟土物理力學(xué)指標(biāo)見表2。

表1 現(xiàn)場地質(zhì)勘探鉆孔結(jié)果

表2 軟土物理力學(xué)指標(biāo)

2.2 軟基上部荷載特性

本項(xiàng)目軟基上部荷載主要為路基自重和車輛荷載。由于本項(xiàng)目拓寬部分主要由填筑高度不超過2m 的填土和氣泡輕質(zhì)土組成，故路基自重相對(duì)較小。由于該收費(fèi)站交通量較大，重載車輛比重較高，車輛制動(dòng)啟動(dòng)頻繁，因此車輛荷載相對(duì)一般高速公路路段作用值較大。

2.3 擴(kuò)建用地限制

本收費(fèi)廣場出口側(cè)距離現(xiàn)狀收費(fèi)廣場邊線約15m處有一條河涌，為避免改河，限制擴(kuò)寬用地；收費(fèi)廣場入口側(cè)為管理中心用地，用地規(guī)模緊張。這對(duì)軟基處理施工面凈寬提出一定的限制要求。

2.4 施工工期

由于項(xiàng)目為高速公路出入口控制節(jié)點(diǎn)，且現(xiàn)時(shí)交通需求較大，需盡快完成擴(kuò)建任務(wù)，從而快速提升其服務(wù)功能。擴(kuò)建施工時(shí)還需維持既有道路交通正常運(yùn)營，這對(duì)軟基處理提出了更高的要求。

2.5 新舊路基差異沉降

改擴(kuò)建工程的關(guān)鍵問題主要有擴(kuò)建部分沉降對(duì)舊路的影響、新舊路之間的差異沉降等[1-3]。由于本項(xiàng)目擴(kuò)建部分自重荷載相對(duì)較小，故其對(duì)舊路的影響相對(duì)較小，在擴(kuò)建設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮新舊路之間的差異沉降，避免差異沉降引起的應(yīng)力超過路面的承載能力。

3 軟基處治方案比選

軟土地基上的高速公路改擴(kuò)建工程中，選取合適的地基處理方案，減少新老路堤的差異沉降，是擴(kuò)建工程的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前高速公路軟基處理常見方法主要分為換填法、排水固結(jié)法和復(fù)合地基法三類[4]。

換填法主要是用性能較好的土質(zhì)來置換軟土地基中物理力學(xué)性能較差的軟土，從而有效改善地基結(jié)構(gòu)，換填法主要適用于軟土埋深較淺、軟土層厚較薄的情況，本項(xiàng)目軟土埋深約為15m，不宜使用換填法。

排水固結(jié)法施工簡單、費(fèi)用較低、應(yīng)用廣泛，但是存在預(yù)壓期長、沉降難以控制等缺點(diǎn)。對(duì)于擴(kuò)建工程，由于排水固結(jié)法對(duì)新老路基差異沉降的控制效果較差，預(yù)壓過程和施工過程將對(duì)舊路基路面產(chǎn)生較大的不利影響，本項(xiàng)目軟基處治對(duì)排水固結(jié)法不予考慮。

復(fù)合地基法主要是指在地基處理過程中增強(qiáng)或置換部分土體形成增強(qiáng)體，由基體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載作用。公路建設(shè)中常見的復(fù)合地基法主要有水泥攪拌樁、素砼樁、鉆孔灌注樁和管樁等。復(fù)合地基法考慮了樁和土對(duì)荷載的共同分擔(dān)作用，從而使地基承載力提高，變形減小。根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際情況，選取水泥攪拌樁和管樁兩種軟基處治方案進(jìn)行對(duì)比分析。兩種方法的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)見表3。

表3 軟基處理方案對(duì)比

水泥攪拌樁適用于路基填土高度較低的情況，這與本項(xiàng)目相契合，且水泥攪拌樁處治方案一般造價(jià)相對(duì)較低，但是由于項(xiàng)目局部軟基中含有大量貝殼碎屑和腐殖質(zhì)，這會(huì)對(duì)水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量產(chǎn)生不利影響；且本項(xiàng)目軟土埋深深度對(duì)于水泥攪拌樁處理方案來說較為極限。而管樁成樁質(zhì)量可控性強(qiáng)，單樁承載力較高，適用范圍較廣，施工工藝成熟。因此綜合考慮地質(zhì)條件、施工工期以及對(duì)周邊環(huán)境的影響，采用管樁作為本項(xiàng)目的軟基處治方案。由于填土高度較低，為避免形成蘑菇路，在管樁頂部設(shè)置筏板基礎(chǔ)。考慮到施工場地凈寬受限，施工方案采用靜壓法。

4 結(jié)語

高速公路立交收費(fèi)站改擴(kuò)建工程在軟基處治時(shí)需綜合考慮軟土力學(xué)特性、新舊路基差異沉降、上部荷載特性、擴(kuò)建用地限制及施工工期等因素，對(duì)常見軟基處治方法進(jìn)行綜合比選分析。對(duì)于軟土埋深較深，施工工期較緊張的項(xiàng)目，推薦采用管樁處理方案，同時(shí)需根據(jù)自身特性針對(duì)性選擇施工工藝。