高速公路拓寬中路基填筑及新老路基交接處理技術應用

朱華

摘 要： 首先探討了路基填筑中，填筑材料選擇、填筑厚度控制及層間壓實度對路基穩定性的影響。接著，詳細分析了新老路基銜接部位差異沉降的控制方法和實踐應用，如換填法、拋石擠淤法和排水固結法等。此外，還討論了支擋結構的設計與作用，特別是在高填挖區域的應用，以及老路基邊坡的治理策略和實施方法。

關鍵詞： 路基填筑 新老路基交接 差異沉降控制 支擋結構

中圖分類號： TU753文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）02-0018-04

Application of Treatment Technology of Roadbed Filling and Intersection of New and Old Roadbed in Highway Widening

ZHU Hua

（ Jiangsu Dianhang Construction Engineering Co.， Ltd.， Taizhou， Jiangsu Province， 225500 China ）

Abstract： The article first explores the influence of filling material selection， filling thickness control， and interlayer compaction on the stability of roadbed in roadbed filling. Subsequently， a detailed analysis was conducted on the control methods for differential settlement at the junction of new and old subgrades， such as the replacement method and rock filling methods， riprap and siltation methods， and drainage consolidation methods， as well as their applications in practical engineering. In addition， the article also discusses the design and function of retaining structures， especially their application in high fill and excavation areas， as well as the treatment strategies and implementation methods of old roadbed slopes.

Key Words： Roadbed filling； Intersection of new and old roadbed； Differential settlement control； Retaining structure

隨著時間的推移和車輛增加，我國現有高速公路面臨著服務能力下降的問題。為了適應交通量的增加，高速公路拓寬成為了必要的改造措施。在此過程中，路基填筑及新老路基的交接處理技術顯得尤為關鍵。這不僅關系到道路的使用壽命，也直接影響到駕駛的安全性。本文旨在深入探討高速公路拓寬過程中路基填筑和新老路基交接處理的技術應用。

1 路基填筑技術分析

1.1 填筑作業

為確保路基的結構穩定性和耐久性，填筑作業需嚴格控制填筑厚度和壓實度。特別是在路基兩側進行填筑時，需遵循30 cm的標準厚度，確保均勻且有效的壓實。不同類型的路基要求不同的最大填筑厚度：土方路堤為30 cm，填石路堤為50 cm，而土方混填介于50～60 cm。

在材料選擇上，對于微風化砂巖較多的區域，采用土石混填是一種有效的解決方案。這種方法不僅提高了材料的穩定性，還有助于提升路基的整體強度。此外，在路堤下方使用的石料應嚴格控制在最大40 cm尺寸內，以確保壓實層的均勻性和穩定性。

1.2 路基壓實度標準

路基的壓實度直接影響道路的穩定性和使用壽命。因此，制定并遵循恰當的壓實度標準至關重要。標準應基于工程的具體情況、填料類型和壓實技術而定。上路床的CBR值（一種衡量土壤承載能力的指標）為主線8%，其他等級公路為6%，而下路床的CBR值則稍低。這些細分的標準有助于確保不同層級的路基均達到所需的壓實度和穩定性。

1.3 填筑材料的選擇與質量控制

填筑材料的選擇應基于其性能，如粒徑、壓實度和承載能力。例如：上路床和下路床的填料粒徑限制在10 cm，而上路堤的填料粒徑則可達到15 cm。同時，CBR值的不同反映了不同路基層次對材料強度的不同要求。

1.4 路基支檔與加固技術

路基的支檔與加固需要根據現場的地質條件、開挖后邊坡的實際情況以及沿線的地形、地質條件進行精細的設計。特別是在高填挖區域，路基的防護和加固工作尤為重要。支檔與加固措施包括使用土工布、設置排水管、施加邊坡支護結構等，以確保路基在不同環境和負載條件下的穩定性。

2 新老路基交接處理技術

2.1 新老路基銜接部位差異沉降的控制及不良地基的處理

2.1.1 換填法

換填法是一種常用的地基處理方法，特別適用于不良地基的改善。此方法涉及挖除不良地基土的全部或局部，并替換為高強度的填料。這種做法可以顯著提高新老路基銜接部位的結構強度。在實施過程中，特別注意選擇合適的替換材料，以確保所引入的新材料具有較高的穩定性和承載能力。

2.1.2 拋石擠淤法

針對水下3 m以內的淤泥層、軟土層或流動性土層，拋石擠淤法提供了一種有效的解決方案。通過使用石料擠壓路基底部的淤泥，可以清除軟弱土層，從而增強地基的強度和穩定性。這種方法不僅增強了地基，還通過物理方式改善了土質，從而為新老路基提供了更加穩定的基礎。

2.1.3 排水固結法

排水固結法是通過安裝排水設施（如排水板、袋裝砂井和砂墊層等）來改善待處理的地基。結合預壓技術，此方法可以加速地基土中水分的排出，并促進土體的固結沉降。通過這種方式，不僅提高了地基的結構穩定性，還增強了其承載力，特別適用于那些含水量較高的地基。

2.1.4 復合地基粒料樁法

此法通過在地基中打孔并填充碎石來加強地基。碎石樁與孔間土體共同作用，形成了一種復合地基，這不僅提高了地基的承載力，還增強了整體的穩定性。這種方法特別適用于需要快速增強地基承載能力的情況。

2.1.5 CFG樁法

CFG樁法使用水泥、粉煤灰、水和砂石等原料預制成樁體，在成樁機械有力的打擊下進入軟土地基內。CFG樁的主要作用是通過樁體擠密排水，增加土體的密實度并提供額外的強度，從而加固軟土地基。以某軟土路基中的CFG樁的應用為例，使用CFG樁進行路基加固的沉降如表1所示。

數據顯示，差異沉降隨著樁長的增加而遞減，在路肩部分沉降控制尤為明顯。

2.1.6 加筋土工法

加筋土工法通過在地基土中添加土工織物、格柵等加筋材料，增強土體的整體性和抗滑移能力。這種方法特別適用于新老路基銜接部位為軟土基礎的工程，能顯著提升地基的穩定性和承載力。

2.2 支擋結構處理

在新老路基銜接部位，由于不同的結構特性和材料特點，存在滑移和變形的可能性。支擋結構通過提供側向支撐，有效地抵抗了這種側向力，從而減少了路基的側向滑移和變形。這種結構通常包括擋土墻、護坡墻等，它們能夠有效改變路基的變形方向，降低因不均勻沉降導致的開裂風險。

在施工階段，需嚴格按照設計規范執行，確保結構的質量和穩定性，使用合適的材料和施工方法是保證結構穩定的關鍵。此外，還應考慮排水系統的設置，因為良好的排水能夠降低水對結構的侵蝕和壓力，從而提高其穩定性。

在特殊情況下，如路基不宜放坡或土方量過大時，支擋結構的作用尤為顯著。在這些情況下，可能需要通過增加支擋結構來減少路基的填土量或調整邊坡角度。此外，支擋結構還可以在改擴建期間為施工提供便利，保證工程的順利進行。

2.3 老路基邊坡的治理

由于老路基的結構和材料特性可能與新路基存在差異，因此其邊坡需要特別的處理和加固措施。

2.3.1 老路基邊坡的初始處理

治理工作的第一步是對老路基加寬側的路肩和邊坡面進行徹底清理。通常將老路基加寬側路肩0.5 m左右的土體和邊坡面深約0.3 m的土體清除，以消除不穩定的路基材料。此過程中需保證實現清除工作的精確性，避免對老路基的結構造成不必要的損害[1]。

2.3.2 新土石的填充與加固

清除不穩定土體后，接下來的步驟是用新的土石材料填充所清除的區域。選擇的填充材料需要具有良好的壓實性和穩定性，以確保新填充區域與原有路基形成堅固的結合。

2.3.3 邊坡臺階

為了進一步加固老路基邊坡并減少土體變形的風險，建議在新老路基銜接部位的邊坡上構建臺階式結構。這些臺階向老路基內傾斜約3%，目的是改變土體的變形方向，增強邊坡的穩定性。臺階的設計應根據具體的工程情況和地質條件來確定，以達到最佳的加固效果。

2.3.4 邊坡穩定性

除了物理結構的改善，還需要考慮邊坡的排水和植被覆蓋。良好的排水系統可以有效防止水分對邊坡穩定性的不利影響，特別是在雨季和潮濕環境中。此外，適當的綠化覆蓋不僅可以防止水土流失，還能增強邊坡的自然穩定性。

2.4 新路基與老路基銜接部位的頂面處理

新路基與老路基銜接部位的頂面處理主要包括確保銜接部位的土質密實度和物理力學性質的改善，從而有效降低不均勻沉降和裂縫的風險。

強夯法是一種高效的地基加固技術，通過對土質進行強力夯實，能夠顯著提高土質的密實度。在新老路基銜接部位采用強夯法，可以使頂面與改擴建路段的整段土質達到相近的密實度。這種方法通過在路基土體側面形成擠壓應力，促進土體物理力學性質的變化，從而提高整體的穩定性。此外，強夯還有助于減少土體的孔隙率，提高其承載能力。

通過強夯法處理，新老路基銜接部位的土體密實度得到統一，有效地降低了由于密實度不一致導致的不均勻沉降。這種統一的處理方法對于防止銜接部位出現裂縫、斷層等結構性問題至關重要。強夯處理不僅改善了土體的結構，也優化了其承載和傳力特性。

在實施強夯法時，需要嚴格控制夯擊能量和夯擊次數，以確保銜接部位土體的均勻壓實，同時避免對老路基造成過度的振動和損害。施工過程中應實時監測土體密度和水分含量，確保達到預定的技術指標。

2.5 路基加筋

通過在地基中添加土工織物或格柵，可以顯著提高土體的穩定性和抗滑移性能。土工格柵尤其有效，其低延伸率和高抗拉強度使其在鎖住土體和防止側向位移方面表現出色。施工時，應確保土工格柵在新老路基銜接部位的兩側得到充分鋪設，以最大化其加筋效果。

3 新技術在高速公路擴寬中的應用

3.1 路基差異性沉降的監測技術

新興技術如地表雷達干涉測量（InSAR）和地下雷達（GPR）等被廣泛應用于監控路基的差異沉降。這些技術能夠提供高精度的地表和地下數據，幫助施工單位實時監測路基沉降的范圍和速度。InSAR技術通過分析從不同角度獲取的雷達圖像，能夠檢測微小的地表移動，從而及早識別潛在的沉降問題。同時，GPR技術通過發射電磁波并分析反射信號，能夠探測地下結構的變化，為工程師提供關于地下水流和土壤結構的重要信息。這些高級監測技術不僅提高了沉降監測的精度和效率，也為及時采取補救措施提供了可靠的數據支持[2-3]。

3.2 施工過程的軟件模擬

先進的信息模型（BIM）和計算流體動力學（CFD）軟件被用來模擬施工過程和預測可能的問題。BIM技術提供了一個多維的施工過程視圖，使工程團隊能夠在虛擬環境中規劃、設計和分析整個施工過程。這種模擬幫助工程師優化施工策略，如材料的使用、機械的部署和工作流程的管理。CFD軟件則用于模擬施工現場的流體動力環境，如在橋梁擴建時評估風載和水流對結構的影響。通過這些軟件模擬，能夠在實際施工前識別和解決潛在的結構和環境問題，減少施工風險，確保工程按計劃高效推進[4-5]。

4 結語

通過對路基填筑技術的詳細分析，本文強調了選擇合適的填筑材料、控制填筑厚度及層間壓實度的重要性。詳細探討了新老路基銜接部位的差異沉降控制方法，包括換填法、拋石擠淤法、排水固結法等。這些方法對于提高新老路基結合部位的穩定性和減少沉降差異至關重要。恰當的設計和施工可以顯著提高路基的穩定性，尤其在高填挖區域。此外，本文對老路基邊坡的治理策略進行了系統的闡述，包括邊坡的清理、新土石的填充和臺階式結構的構建。這些措施有助于改善老路基邊坡的穩定性，降低由于路基不均勻沉降引起的安全風險。

參考文獻

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