公路软土路基拓宽设计与施工技术

刘忠铭

（海南儒艺交通规划勘察设计有限公司，海南 海口 570100）

公路软土路基拓宽设计与施工技术

刘忠铭

（海南儒艺交通规划勘察设计有限公司，海南 海口 570100）

总结了公路拓宽的主要型式及其特点，在用地紧张情况下一般选用拼接式拓宽方法。分析了路基拓宽的主要问题，特别是软土基础对拓宽的影响，其主要难点是新老路基连接处的不均匀沉降问题。提出软土路基拓宽的设计与施工技术，包括拓宽型式的设计、软土基础的加固处置及新老道路连接处施工等方面，保障公路拓宽的设计与施工质量，保障运营安全与长期使用性能。

公路；软土路基；拓宽；设计方法；施工技术

0 引言

我国交通运输行业在近年来得到了飞速发展，各种道路与桥梁基础设施也在不断建设，以满足交通增长的要求，而在部分区域原有的道路宽度已然不能满足现在及未来预测的交通运输要求，需要进行公路的扩建加宽，例如沪宁高速、广佛高速、沈大高速等都进行了不同程度的拓宽，在原来道路进行直接的拓宽也成为较为经济的方式。然而在这些道路拓宽设计与施工中，处于软土地基环境的加宽，无论在设计还是实际施工中都具有很大的难度及安全隐患，需要引起足够重视。

软土材料存在强度低、流动性和触变性大、长期荷载作用沉降变形大等问题，如果直接在软土地基上修建道路，则会在后期运营使用中出现道路沉降开裂、局部塌陷等病害，对道路的运营维护造成很大的经济负担，也形成了很大的安全威胁，因此需要在设计与施工阶段就对这些问题进行充分考虑，将相关风险进行有效控制[1-2]。公路有不同类型的加宽方式，不同加宽设计方法其设计与施工要点都不同，但总体应该保持新老路基连接过渡合理，减少不均匀沉降，并处理好软土路基的不利隐患。

首先总结公路路基加宽的几种方式，分析不同方式的设计与施工要点；然后分析软土环境下路基加宽的主要问题与危害；最后提出软土路基加宽的施工技术，包括软土的加固技术与拓宽施工技术。以此提高拓宽路基的施工质量及工作性能，保障公路的运营安全与长期性能。

1 公路路基拓宽主要型式及特征

公路拓宽施工的目的是将道路路面进行横向加宽，使得道路所容纳的交通量提高，满足现在及未来一段时间内的交通通行要求。根据路基拓宽方式及其与原来路基的关系，主要有以下四种加宽方式，这些拓宽方式所应用的环境及其设计施工要点也显著不同，如图1所示。

图1 公路路基拓宽的主要型式

单侧分离式拓宽在原来的道路路基上，以完全分离的型式在一侧新建道路，基本上不用到原来道路的基础，新老道路之间没有直接的连接，这种拓宽方式主要适用于用地宽松的区域，以及新老道路之间有重要构造的环境。显然，分离式拓宽直接造成交通的分离，对交通的组织规划有一定难度，同时在用地紧张区域显然不合适。分离式道路的优势是两种道路工作是分开的，因此不存在新老道路不均匀沉降的问题，新道路的施工不对原道路产生任何干扰。

双侧分离式拓宽则是在单侧分离式拓宽的基础上分两侧分别加宽，这种拓宽主要是在原道路体系宽度有限制的情况，例如道路遇到桥梁路段，这种拓宽方式一般仅仅在小部分区域使用，因为会带来交通组织与管理混乱的问题，同时交通的通行效率差，不经济。

单侧拼接式拓宽则是以原道路路基为基础在一侧施工新的道路，并将新老道路在路基和路面层次进行完全的连接，这样就可以将新老道路作为不同行驶方向的车流使用。注意到单侧拼接是拓宽适用于单向坡度的道路，对于双向坡度可能会增加道路中心的标高，这个需要在设计中考虑。单侧拼接式拓宽的优势是交通通行效率高，管理方便；存在的问题是新老道路的连接问题，可能会因为新老道路运营时间差异产生不均匀沉降，特别是软土路基。

双侧拼接是以原道路路基两侧为施工基础，建造后期的道路结构，特别适用于双向横坡的道路。通过这种拓宽设计也可以将重载交通引入到新道路上，使得新老道路能够获得一致的使用年限，对于交通组织和管理也比较方便。但其施工分散，不利于集中作业，工程量大。

2 软土路基拓宽的主要问题

软土环境对公路的建设具有重要影响，由于软土材料承载能力差、沉降变形大等问题，使得软土路基很容易在施工或运营中变形，小则引起路面和路基的开裂，大则引起路段的塌陷和破坏，引发安全问题。因此软土路基应该在施工中就进行加固，将其风险控制在可接受范围，才不至于对道路的运营产生很大的影响。

分离式路基拓宽中，软土路基并不产生附加危害，只需要对软土进行加固处理即可，与普通的道路施工没有显著的差别。然而如果采用拼接式拓宽方法，无论是单侧还是双侧，由于新老道路存在连接，这种施工中的连接本来在新老道路施工完成后就会有不均匀沉降的风险，而在软土路基情况下，这种风险因素则大大增加，需要在施工阶段进行解决。

拼接式拓宽中，新老道路在施工完成后，道路的沉降主要包含施工压实过程中的瞬间压缩变形、固结沉降和后期很长时间内的沉降。旧道路一般运营十年以上，因此其瞬间压缩变形、固结沉降和长期沉降都可以认为已经完成，道路路基处于稳定状态。然而新建道路虽然在施工中的瞬间压缩变形已经完成，固结沉降发生了部分，但如果是软土路基则固结沉降很难在施工阶段就完成发生。由于软土固结时间长，需要很长一段时间才能完全发生完这些变形，另外长期沉降也需要后期运营中慢慢产生。通过上述分析，可知在新老道路连接中，特别是软土环境，新道路与旧道路存在非常显著的不均衡沉降，这种沉降差直接在新老道路连接处产生开裂，道路路面出现开裂、塌陷等病害，对行车安全产生显著影响。

3 软土路基拓宽的设计与施工要点

根据路基拓宽的主要型式及路基拓宽的主要质量问题，首先需要明确软土路基拓宽设计方法，明确软土路基的处置技术与要点，最后针对新老路基连接问题提出施工方法和注意事项，保证软土路基的拓宽施工质量。

3.1 软土路基拓宽设计方法

视软土分布情况选择路基拓宽方式，如果新建道路软土分布严重，且存在其他不稳定地质状况，同时道路加宽区域用地不紧张，可以选用单侧分离式拓宽设计，使得新老道路不产生直接的联系，这样可以确保软土路基仅对新建道路产生影响，不构成对新老道路连接的影响。

如果软土分布零散且危害程度不高，道路两边用地紧张且有限制，可以在加固软土路基的基础上采用单侧拼接式拓宽方式。拼接式加宽中需要用到削坡和台阶开挖方式，并配合土工合成材料，目的是将新老道路连接形成整体。

3.2 软土路基加固处置对策

无论采用何种拓宽设计方式都需要对软土路基进行处置加固，降低其安全风险。常用的软土路基处置方法有垫层换填法、排水固结法和复合地基加固等方式[3-4]。

垫层换填法通过将软土层进行换填，采用物理性能与力学性能好的砂层或土层进行换填，一般用于处理软土层较薄的路基情况，厚度一般在2～3 m，使换填法不需要耗费较大的施工成本，同时能够有效控制差异沉降。

排水固结法则是通过加压的方法将土体中的水排出，使得有效压力增加，从而孔隙体积减小而密实度增大。排水固结通过施加荷载和排水两个过程，可以通过天然土层自身的孔隙及透水性进行排水，也可以设置砂井或者塑料排水体等促进排水过程。

复合地基加固则是通过物理或化学的手段，将天然土层的力学性能进行增强。例如，将液体材料灌入待加固的土层中，通过化学反应改变土层的材料构成，从而提高其物理特性和力学特性，使得软弱土层能够与新灌注的材料形成整体，提高整体的承载能力和坚固性。复合地基加固主要的方式有水泥土搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩及高压旋喷桩等，这些复合地基加固方式的特点及应用范围的分析见表1，根据软土路基的实际情况选择加固处置方法。

表1 复合地基加固处置方法及应用

3.3 新老路基连接施工技术

新老路基连接是道路拓宽施工的难点和重点，特别是软土基础环境。首先，需要进行恰当的台阶开挖，其次应选择适宜的路基填料，最后要对新老路基结合处进行强化施工。

台阶开挖是保证新老道路连接的有效施工做法，可以尽可能使得两侧道路共同沉降变形。台阶开挖前需要将表层浮土、杂草等进行清除；台阶宽度应该尽可能大，台阶的坡度也需要适当使得路基的荷载平均分担；台阶高度一般控制在80 cm以内，太小使得施工量很大，太大不能起到牢固连接新老路基的作用。

新路基合适的填料也是减少不均匀沉降的关键因素，采用轻质、高强、压实性好的填料可以使得路基的沉降在压实过程中基本完成，减少后期的沉降变形。碎石土、砂砾土和高质量粉土都是很好的路基填料。

新老路基结合部的强化施工可以采用土工格栅等人工合成材料埋设与结合部，加强该处的承载能力，降低其开裂的风险，充分利用土工格栅伸长率低不易变形且强度高的优势，将开裂风险转移到土工格栅上。

4 结语

公路拓宽有多种施工方式，有分离式拓宽和拼接式拓宽两种，由于用地限制及施工方便，大多采用拼接拓宽的施工方法，而这也带来了新老路基连接问题，特别是软土基础环境下，这一问题更加突出。论文分析了软土基础对公路拓宽的影响及危害，主要是新老路基不均匀沉降问题，提出了软土路基拓宽的设计与施工解决对策，包括拓宽设计型式、软土基础处置方法及新老路基结合处的加强施工等，提高公路拓宽的设计与施工质量，保障运营安全与长期使用性能。

[1]杨红菊,朱志铎.高速公路拓宽工程中的软土地基处理[J].路基工程,2008(5):183-184.

[2]卢刚旭,王国群.公路工程中的软土路基施工技术[J].黑龙江交通科技,2015，38(2):33-34.

[3]褚华春.软土地基上公路路基拓宽施工质量控制[J].建筑施工,2015,37(1):43-45.

[4]董庆阳.高速公路路基拓宽中的软土地基处理技术[J].兰州工业学院学报,2014,21(3):50-53.

宁夏泾源至甘肃华亭省际高速公路可研报告获批

近日，S11泾源(甘宁界)至华亭高速公路工程可行性研究报告获甘肃省发改委批复。泾源至华亭高速公路是甘肃省道网规划的18条联络线之一，是宁夏“三环八射九联”高速公路网中的一联，也是甘宁两省区重要的省际高速公路连接线。泾源至华亭高速公路起点位于甘宁界的双疙瘩梁，与宁夏S25高速公路相接，止于华亭县马峡镇深沟村，以枢纽立交与G8513平绵国家高速公路平凉(华亭)至天水段相接，全长10.622 km。该项目估算投资15.36亿元，全线采用双向4车道高速公路标准建设，设计时速80 km/h。

U416.1

B

1009-7716（2017）10-0136-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.041

2017-05-09

刘忠铭（1963-），男，湖南靖州人，路桥工程师，从事路桥设计工作。