高速公路拓寬中路基填筑及新老路基交接處理技術(shù)應(yīng)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(shí)度對(duì)路基穩(wěn)定性的影響。接著，詳細(xì)分析了新老路基銜接部位差異沉降的控制方法和實(shí)踐應(yīng)用，如換填法、拋石擠淤法和排水固結(jié)法等。此外，還討論了支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與作用，特別是在高填挖區(qū)域的應(yīng)用，以及老路基邊坡的治理策略和實(shí)施方法。

關(guān)鍵詞： 路基填筑 新老路基交接 差異沉降控制 支擋結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)： TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 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(shí)間的推移和車輛增加，我國現(xiàn)有高速公路面臨著服務(wù)能力下降的問題。為了適應(yīng)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(shù)顯得尤為關(guān)鍵。這不僅關(guān)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(shù)應(yīng)用。

1 路基填筑技術(shù)分析

1.1 填筑作業(yè)

為確保路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性，填筑作業(yè)需嚴(yán)格控制填筑厚度和壓實(shí)度。特別是在路基兩側(cè)進(jìn)行填筑時(shí)，需遵循30 cm的標(biāo)準(zhǔn)厚度，確保均勻且有效的壓實(shí)。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(duì)于微風(fēng)化砂巖較多的區(qū)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(wěn)定性，還有助于提升路基的整體強(qiáng)度。此外，在路堤下方使用的石料應(yīng)嚴(yán)格控制在最大40 cm尺寸內(nèi)，以確保壓實(shí)層的均勻性和穩(wěn)定性。

1.2 路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)

路基的壓實(shí)度直接影響道路的穩(wěn)定性和使用壽命。因此，制定并遵循恰當(dāng)?shù)膲簩?shí)度標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)基于工程的具體情況、填料類型和壓實(shí)技術(shù)而定。上路床的CBR值（一種衡量土壤承載能力的指標(biāo)）為主線8%，其他等級(jí)公路為6%，而下路床的CBR值則稍低。這些細(xì)分的標(biāo)準(zhǔn)有助于確保不同層級(jí)的路基均達(dá)到所需的壓實(shí)度和穩(wěn)定性。

1.3 填筑材料的選擇與質(zhì)量控制

填筑材料的選擇應(yīng)基于其性能，如粒徑、壓實(shí)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(dá)到15 cm。同時(shí)，CBR值的不同反映了不同路基層次對(duì)材料強(qiáng)度的不同要求。

1.4 路基支檔與加固技術(shù)

路基的支檔與加固需要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件、開挖后邊坡的實(shí)際情況以及沿線的地形、地質(zhì)條件進(jìn)行精細(xì)的設(shè)計(jì)。特別是在高填挖區(qū)域，路基的防護(hù)和加固工作尤為重要。支檔與加固措施包括使用土工布、設(shè)置排水管、施加邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)等，以確保路基在不同環(huán)境和負(fù)載條件下的穩(wěn)定性。

2 新老路基交接處理技術(shù)

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(qiáng)度的填料。這種做法可以顯著提高新老路基銜接部位的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在實(shí)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(wěn)定性和承載能力。

2.1.2 拋石擠淤法

針對(duì)水下3 m以內(nèi)的淤泥層、軟土層或流動(dòng)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(qiáng)地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。這種方法不僅增強(qiáng)了地基，還通過物理方式改善了土質(zhì)，從而為新老路基提供了更加穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

2.1.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是通過安裝排水設(shè)施（如排水板、袋裝砂井和砂墊層等）來改善待處理的地基。結(jié)合預(yù)壓技術(shù)，此方法可以加速地基土中水分的排出，并促進(jìn)土體的固結(jié)沉降。通過這種方式，不僅提高了地基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還增強(qiáng)了其承載力，特別適用于那些含水量較高的地基。

2.1.4 復(fù)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(qiáng)地基。碎石樁與孔間土體共同作用，形成了一種復(fù)合地基，這不僅提高了地基的承載力，還增強(qiáng)了整體的穩(wěn)定性。這種方法特別適用于需要快速增強(qiáng)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(yù)制成樁體，在成樁機(jī)械有力的打擊下進(jìn)入軟土地基內(nèi)。CFG樁的主要作用是通過樁體擠密排水，增加土體的密實(shí)度并提供額外的強(qiáng)度，從而加固軟土地基。以某軟土路基中的CFG樁的應(yīng)用為例，使用CFG樁進(jìn)行路基加固的沉降如表1所示。

數(shù)據(jù)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(qiáng)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(chǔ)的工程，能顯著提升地基的穩(wěn)定性和承載力。

2.2 支擋結(jié)構(gòu)處理

在新老路基銜接部位，由于不同的結(jié)構(gòu)特性和材料特點(diǎn)，存在滑移和變形的可能性。支擋結(jié)構(gòu)通過提供側(cè)向支撐，有效地抵抗了這種側(cè)向力，從而減少了路基的側(cè)向滑移和變形。這種結(jié)構(gòu)通常包括擋土墻、護(hù)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(dǎo)致的開裂風(fēng)險(xiǎn)。

在施工階段，需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行，確保結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和穩(wěn)定性，使用合適的材料和施工方法是保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵。此外，還應(yīng)考慮排水系統(tǒng)的設(shè)置，因?yàn)榱己玫呐潘軌蚪档退畬?duì)結(jié)構(gòu)的侵蝕和壓力，從而提高其穩(wěn)定性。

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

2.3 老路基邊坡的治理

由于老路基的結(jié)構(gòu)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(duì)老路基加寬側(cè)的路肩和邊坡面進(jìn)行徹底清理。通常將老路基加寬側(cè)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(wěn)定的路基材料。此過程中需保證實(shí)現(xiàn)清除工作的精確性，避免對(duì)老路基的結(jié)構(gòu)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(wěn)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(qū)域。選擇的填充材料需要具有良好的壓實(shí)性和穩(wěn)定性，以確保新填充區(qū)域與原有路基形成堅(jiān)固的結(jié)合。

2.3.3 邊坡臺(tái)階

為了進(jìn)一步加固老路基邊坡并減少土體變形的風(fēng)險(xiǎn)，建議在新老路基銜接部位的邊坡上構(gòu)建臺(tái)階式結(jié)構(gòu)。這些臺(tái)階向老路基內(nèi)傾斜約3%，目的是改變土體的變形方向，增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性。臺(tái)階的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體的工程情況和地質(zhì)條件來確定，以達(dá)到最佳的加固效果。

2.3.4 邊坡穩(wěn)定性

除了物理結(jié)構(gòu)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(tǒng)可以有效防止水分對(duì)邊坡穩(wěn)定性的不利影響，特別是在雨季和潮濕環(huán)境中。此外，適當(dāng)?shù)木G化覆蓋不僅可以防止水土流失，還能增強(qiáng)邊坡的自然穩(wěn)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(zhì)密實(shí)度和物理力學(xué)性質(zhì)的改善，從而有效降低不均勻沉降和裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。

強(qiáng)夯法是一種高效的地基加固技術(shù)，通過對(duì)土質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，能夠顯著提高土質(zhì)的密實(shí)度。在新老路基銜接部位采用強(qiáng)夯法，可以使頂面與改擴(kuò)建路段的整段土質(zhì)達(dá)到相近的密實(shí)度。這種方法通過在路基土體側(cè)面形成擠壓應(yīng)力，促進(jìn)土體物理力學(xué)性質(zhì)的變化，從而提高整體的穩(wěn)定性。此外，強(qiáng)夯還有助于減少土體的孔隙率，提高其承載能力。

通過強(qiáng)夯法處理，新老路基銜接部位的土體密實(shí)度得到統(tǒng)一，有效地降低了由于密實(shí)度不一致導(dǎo)致的不均勻沉降。這種統(tǒng)一的處理方法對(duì)于防止銜接部位出現(xiàn)裂縫、斷層等結(jié)構(gòu)性問題至關(guān)重要。強(qiáng)夯處理不僅改善了土體的結(jié)構(gòu)，也優(yōu)化了其承載和傳力特性。

在實(shí)施強(qiáng)夯法時(shí)，需要嚴(yán)格控制夯擊能量和夯擊次數(shù)，以確保銜接部位土體的均勻壓實(shí)，同時(shí)避免對(duì)老路基造成過度的振動(dòng)和損害。施工過程中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測土體密度和水分含量，確保達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。

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(wěn)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(qiáng)度使其在鎖住土體和防止側(cè)向位移方面表現(xiàn)出色。施工時(shí)，應(yīng)確保土工格柵在新老路基銜接部位的兩側(cè)得到充分鋪設(shè)，以最大化其加筋效果。

3 新技術(shù)在高速公路擴(kuò)寬中的應(yīng)用

3.1 路基差異性沉降的監(jiān)測技術(shù)

新興技術(shù)如地表雷達(dá)干涉測量（InSAR）和地下雷達(dá)（GPR）等被廣泛應(yīng)用于監(jiān)控路基的差異沉降。這些技術(shù)能夠提供高精度的地表和地下數(shù)據(jù)，幫助施工單位實(shí)時(shí)監(jiān)測路基沉降的范圍和速度。InSAR技術(shù)通過分析從不同角度獲取的雷達(dá)圖像，能夠檢測微小的地表移動(dòng)，從而及早識(shí)別潛在的沉降問題。同時(shí)，GPR技術(shù)通過發(fā)射電磁波并分析反射信號(hào)，能夠探測地下結(jié)構(gòu)的變化，為工程師提供關(guān)于地下水流和土壤結(jié)構(gòu)的重要信息。這些高級(jí)監(jiān)測技術(shù)不僅提高了沉降監(jiān)測的精度和效率，也為及時(shí)采取補(bǔ)救措施提供了可靠的數(shù)據(jù)支持[2-3]。

3.2 施工過程的軟件模擬

先進(jìn)的信息模型（BIM）和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件被用來模擬施工過程和預(yù)測可能的問題。BIM技術(shù)提供了一個(gè)多維的施工過程視圖，使工程團(tuán)隊(duì)能夠在虛擬環(huán)境中規(guī)劃、設(shè)計(jì)和分析整個(gè)施工過程。這種模擬幫助工程師優(yōu)化施工策略，如材料的使用、機(jī)械的部署和工作流程的管理。CFD軟件則用于模擬施工現(xiàn)場的流體動(dòng)力環(huán)境，如在橋梁擴(kuò)建時(shí)評(píng)估風(fēng)載和水流對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。通過這些軟件模擬，能夠在實(shí)際施工前識(shí)別和解決潛在的結(jié)構(gòu)和環(huán)境問題，減少施工風(fēng)險(xiǎn)，確保工程按計(jì)劃高效推進(jìn)[4-5]。

4 結(jié)語

通過對(duì)路基填筑技術(shù)的詳細(xì)分析，本文強(qiáng)調(diào)了選擇合適的填筑材料、控制填筑厚度及層間壓實(shí)度的重要性。詳細(xì)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(jié)法等。這些方法對(duì)于提高新老路基結(jié)合部位的穩(wěn)定性和減少沉降差異至關(guān)重要。恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和施工可以顯著提高路基的穩(wěn)定性，尤其在高填挖區(qū)域。此外，本文對(duì)老路基邊坡的治理策略進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，包括邊坡的清理、新土石的填充和臺(tái)階式結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。這些措施有助于改善老路基邊坡的穩(wěn)定性，降低由于路基不均勻沉降引起的安全風(fēng)險(xiǎn)。

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