某高速公路擴建工程路基施工技術研究

楊學

（甘肅萬泰建設工程有限公司，蘭州 730010）

1 工程概況

某高速公路改擴建工程設計長度為312 km，高速公路原設計方案為雙向4 車道，改擴建后變為雙向8 車道，改擴建后設計速度為120 km/h，擴建方案以雙側拼寬為主，部分路段因地質條件變化調整為兩側分離加寬的形式。標準路段路基寬度為43 m，公路改擴建工程相關技術指標如表1 所示。

表1 高速公路擴建工程主要技術指標

2 高速公路擴建路基處理整體方案

擴建前的高速公路路基在22 年前已經施工完畢，路基沉降已經完成，路基以下的地基固結度接近100%。新擴建路基和老路基之間肯定會存在沉降差異，根據施工現場地質情況和施工經驗，項目部對拼寬路基的軟土地層采用樁基礎處理方案，讓軟土地基形成復合地基，有效改善新舊路基的不均勻沉降。擴建地基處理的基本方案如下。

1）不同深度的軟土埋深采用不同的樁基處理方式。軟土埋深范圍在2~10 m 時，采用水泥攪拌樁；軟土埋深范圍在10 m以上時，采用預應力管樁進行軟土路基處理，其中，軟土埋深范圍在10~24 m 時，宜采用預應力管樁靜壓沉樁施工工藝進行地基處理。

本項目軟土埋深范圍大部分在6~8 m，根據以上施工經驗采取水泥攪拌樁進行軟土路基處理。

2）本項目路基高度相對較高，路基邊緣區域的地基加固困難，為了節約地基加固成本和提升施工效率，項目技術團隊決定采用輕質材料替換部分老路基，新拓寬區域路基借助大噸位壓路機振動夯實能量來提升地面壓實度，壓實度要滿足設計規范的要求，路基碾壓設備首選光輪壓路機。

3）新拓寬道路和舊道路在受到行車動荷載作用后，二者的變形會出現不一致的情形[1]。為了解決變形不一致問題，項目技術人員決定在拓寬路基和老路基結合部位進行加筋處理，具體做法是采用土工格柵加筋。需要注意的是土工格柵地層填土攤鋪時，需要采用輕型推土機完成作業，避免損壞土工格柵，輕質推土機只能沿著路基軸線進行攤鋪，土工格柵鋪設完成后應立即進行碾壓，從兩側向中間進行碾壓。

4）道路施工周期較長，很難避開雨季施工，如果路基土含水率較高會影響路基的強度和剛度，也增加了路基土體的變形概率，導致新舊路基出現差異沉降，給路基帶來裂縫等質量缺陷，影響道路使用安全。所以，在路基施工時還要特別注意路基的排水施工，確保路基施工過程中不存在積水，增加路基排水能力。

3 高速公路擴建工程試驗段施工

高速公路改擴建工程施工的關鍵技術是新老路基搭接技術，新舊路基結合處的臺階開挖、土工格柵加筋材料施工、新建路基的地基處理方式以及路面防護水和排水施工都提出了很高的技術要求，為了確保施工方案的合理性、施工技術的可行性，在擴建工程正式開始施工前，選取K320+000~K325+000 段作為實驗路段，試驗路段填土采用低液限黏土，上路床采用6%的石灰改性，試驗段施工完成后檢測相關技術指標，質量檢合格后開啟正式施工。試驗路段需要驗證的內容如下：

1）驗證水泥攪拌樁復合地基是否滿足新擴建路基的地基處理要求；

2）確定新擴建路基施工碾壓遍數并根據現場實際情況對施工工藝進行優化；

3）確定新擴建路基與老路基結合處鋪設土工格柵加筋材料的施工方法；

4）確定新擴建路基與老路基搭接施工方法。

3.1 新擴建工程軟土地基施工

該高速公路新擴建工程地基軟土埋深在10 m 以內，大多集中在6~8 m。經過施工技術人員設計后確定，試驗路段采用水泥攪拌樁進行路基施工，水泥攪拌樁樁長設計為6 m，樁身直徑設計值為0.5 m，樁心間距為1.2 m，三角形布樁，局部區域樁間距有調整，單樁水泥噴漿用量設計值為60 kg/m。水泥攪拌樁施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 水泥攪拌樁施工工藝

水泥攪拌樁復合地基施工完成后，養護結束達到養護條件后進行復合地基承載力檢測試驗和重力觸探試驗，承載力檢測試驗結果詳見表2，重力觸探試驗結果詳見表3。

表2 水泥攪拌樁復合地基承載力實驗沉降量匯總 mm

表3 復合地基重力觸探實驗結果 kPa

從表2 可知，4 個監測點荷載分級加持量與地基沉降量的變化關系基本一致，根據規范要求取荷載板寬度（1 000 mm）的0.004 倍，即取沉降量為4 mm 時所對應的荷載為水泥攪拌樁復合地基承載力的基本值，即該高速公路擴建路基水泥攪拌樁復合地基承載力基本值為210 kPa，大于擴建路基承載力設計值150 kPa。所以，擴建路基軟土地基采用水泥攪拌樁復合地基進行處理后的承載力滿足設計要求。

重力觸探試驗是將重錘抬到規范要求高度后另其做自由落地運動，重錘與處理后的復合地基地面接觸的瞬間產生沖擊力，這時用地面預設的傳感器測量復合地基的反彈力和振動持續時間，繼而獲取復合地基承載力。本次重力觸探試驗選擇4 個點位，每個點位測量5 次，每個點位獲取5 個承載力檢測數值。

從表3 可知，通過重力觸探測得的水泥攪拌樁復合地基承載力數值（4 個監測點位）均大于復合地基承載力設計值150 kPa，滿足復合地基承載力設計要求。通過表2 和表3 中的試驗數據綜合分析可以，水泥攪拌樁復合地基可以有效提升地基承載能力，充分降低工后沉降的基礎上，可以有效改善高速公路擴建工程中新舊路基不均勻沉降問題。

3.2 新擴建工程路基施工

路基施工中應用的機械設備包括振動壓路機、光輪壓路機、裝載機、推土機、自行式平地機以及挖掘機等多種機械組合，為了對碾壓工藝進行優化，現場碾壓作業嚴格按照規范要求進行，遵循初壓、復壓以及終壓的碾壓順序進行，所有碾壓環節都遵循先慢后快，先弱后強（振動），先路基兩側，后路基中線，碾壓均勻無漏壓現象。現場壓實遍數和壓實度關系的試驗數據如表4 所示。

表4 不同碾壓遍數下的路基壓實度實測值

從表4 統計的數據可知，采用光輪壓路機靜壓壓實一遍其壓實度可達到89%以上，在弱振一遍，路基壓實度可以達到90%以上，強振4 遍后路基壓實度達到了96%以上，再繼續強振路基的壓實度變化不大，所以，最佳的碾壓方式是：先靜壓1 遍，再弱振1 遍，再強振4 遍。按照此碾壓組合方案進行碾壓壓實施工后，路基的彎沉值檢測結果完全符合設計規范要求。可見，此碾壓組合方式可以有效提升該擴建工程路基土體密實度。

3.3 土工格柵加筋施工

該擴建工程路基鋪設兩層土工格柵加筋材料，在擴建路基底部鋪設一層土工格柵，另外一層土工格柵鋪設在搭接臺階內側到擴建路基邊坡處。土工格柵施工內容主要包括：下承層的清理、土工格柵鋪設、鋼筋搭接綁扎、上層路基的攤鋪以及碾壓施工。土工格柵的鋪設作業是發生在路基的下承層，所以，下承層平整度必須滿足鋪設要求。正式鋪設時，將強度高的一側垂直于路堤軸線，土工格柵橫向鋪設，鋪設作業時不允許出現扭曲或者坑洼。采用搭接法進行縱向拼接，縱向兩塊土工格柵的搭接寬度應≥0.2 m。土工格柵鋪設完畢后，及時填筑上層填料，上層填料攤鋪后立即進行碾壓作業，碾壓方式從兩側向中間并行，壓實度滿足設計規范要求。

3.4 新舊路基搭接施工

新舊路基搭接施工關鍵技術包括臺階開挖、鋪設加筋材料以及路基壓實度控制。新舊路基施工中的臺階開挖采取自下而上的開挖方式，以及人工和機械配合開挖策略，每一開挖后的臺階必須有向內4%的傾斜度。如果開挖面頂端與路床的距離小于0.7 m，則二者應按照一個臺階開挖；如果開挖面頂端與路床的距離大于0.7 m，則二者應按照兩個臺階開挖，如果是路床部分需要開挖臺階，則將其作為一個臺階開挖即可。路堤填筑前，現在路基底部鋪設一層土工格柵，目的是對新舊路基進行加筋補強。路基邊緣碾壓時，要盡量貼邊碾壓，碾壓完成后要立即進行壓實度檢測，確保壓實度滿足設計規范要求。

4 結語

通過試驗路段施工檢測結果可知：

1）采用水泥攪拌樁復合地基可以改善該公路擴建工程軟土地基承載能力，正式施工階段樁身施工參數按照試驗階段參數設置即可；

2）路基施工碾壓方法的最佳組合是先用光輪壓路機進行一遍靜壓，再進行一遍弱振壓實，最后再進行4 遍強振壓實；

3）土工格柵縱向搭接寬度大于0.2 m；

4）新舊路基搭接施工時要控制好臺階開挖尺寸和壓實度。該高速公路擴建工程路基正式施工方法和施工參數可以完全按照試驗階段施工方法進行施工。