高速公路改扩建工程高填方段地基处理措施分析

牛强

摘 要：本文对京沪高速公路改扩建工程中匝道改建段以及高填方路堤加宽进行了介绍，并以不同地质条件为依据，提出不同的地基处理方案，并对施工过程中的质量控制、质量标准、施工工艺、注意事项、机械配备以及施工参数等内容进行了分析，旨在提高高速公路改扩建水平。

关键词：高填方地基;改扩建;高速公路;地基处理

中图分类号：U418.8 文献标识码：A

1 工程背景

京沪高速公路新沂至淮安段路基宽度为28 m，设计行车速度为120 km/h，为双向四车道。通过对京沪高速改扩建项目进行前期研究可知，在对改扩建过程中设计速度不变，以八车道高速公路标准为基础进行建设，并采用两侧加宽的方式，对左右两幅各扩宽7 m，路基宽度为42 m。通过对该路段的改扩建过程为依据对高速公路改扩建方案进行分析，为今后高速公路改扩建提供借鉴。

2 高填方地基的施工和设计要求

通过对高填方地基的特点进行分析可知，再对其进行施工和设计过程中，应遵循工程环境保护、节约土地、填挖平衡、就地取材以及因地制宜等国策。在对高填方地基进行建设过程中，应严格遵循环境保护法和水土保持法，避免出现水土流失和污染，起到保护环境的作用。

（1）在对地基进行填筑过程中，应以地基变形控制设计为基础对地基的稳定性进行验算。

（2）应以边坡坡顶稳定使用荷载、工况条件、工程地质条件以及填料的物理力学性质等为基础，结合工程经验，对填筑边坡的坡比以及形式的稳定性进行计算。

（3）在对地基进行填筑过程中应采用分层验收、分层质量检验、分层夯实以及分层填筑的方式进行处理。

（4）在地基填筑的施工期间，施工人员应对地基变形进行实时检测，并以监测结果为依据，对填筑体和地基的整体稳定性进行验算。

（5）地基填筑完成后，应放置一段时间，通常填料为碎石和块石时，置放时间应为1个雨季，填料为其他材料时，置放时间应为1～2个雨季，在实际施工过程中，施工人员应对变形和沉降进行实时监测，并以观测情况为依据对沉降期长短进行选择。

3 方案选择

在对方案进行选择的过程中，施工单位应以地质情况为基础，对加固方法进行选择，为了使地基承载力提高，避免出现沉降，通常应采用复合地基进行施工。

在对平原地区进行施工过程中，由于地下水位较高，因此应选择CFG桩和粉喷桩对其进行处理;在对黄土区进行施工过程中，应采用灰土挤密桩对湿陷性黄土进行处理，采用CFG桩对非湿陷性黄土区进行处理。

4 施工方案

4.1 分层夯实和填筑的要求

（1）在分层填筑过程中，施工技术为堆填摊铺，避免出现抛填施工。

（2）应使用强夯法对粗粒土料和巨粒土进行处理。

（3）采用振动碾压法或者冲击压实法对细粒土料和土夹石混合料进行处理。

（4）在使用强夯法对土夹石混合料、粗粒土料以及巨粒土进行处理过程中，应以地区经验以及现场试验为依据，对夯实指标、施工参数以及分层厚度进行确定。

（5）在采用振动碾压法或冲击压实法对细粒土料或土夹石混合料进行处理过程中，应按照地区经验和现场试验对夯实指标、施工参数和分层厚度进行分析。

（6）在使用粘性土和细粒料对高填方路段进行分层填筑施工过程中，应以压实设备和填料特性为基础对分层填筑厚度进行确定，与此同时，施工人员还应该保障填料为最优含水量，且其中有机质含量应小于5%，在对边坡区进行施工时，应优先选择粗粒土料或巨粒土。

（7）将沉降杆设置于高填方路段并对其进行沉降观测，在对路堤进行填筑时，应每隔2天对其沉降情况进行观测，当两次填筑时间间隔较长时，应至少每隔一周进行一次观测，当遇到变形异变或者降水等问题时，应提高监测频率，当施工填筑完成后，应每隔一月进行一次监测。

（8）当高填方路段填筑范围比较大时，应将其分成多个工作面进行施工，由于各工作面的填筑速度或填筑标高存在差异时，可能会出现工作面搭接方面的问题。在对相邻工作面搭接部位进行处理的过程中，应做到以下几点：第一，当填筑区域较大时，相邻工作面之间的高差应小于一层填筑层的厚度，在对不同填筑层进行搭接时，应维持在竖向位置，错开搭接;第二，在相邻工作面搭接过程中，可使用强夯法对其进行补强处理，通常补强上界面的宽度应比2倍夯锤直径大，下界面应以1：1的比例进行放坡，直到达到屋顶面，且应大于2倍夯锤直径，具体做法如图1。

（9）使用强夯法对工作面搭接位置进行处理的过程中，应确保分层厚度不超过4 cm，且应以国家标准为基础对夯实指标和施工参数进行控制。

4.2 灰土挤密桩

4.2.1 作用原理

在成孔过程中，桩孔中的土会被挤到两侧，因此桩周的土体会出现重塑和扰动等现象。与此同时，桩周围的土层会不断硬化至成型，当拔出桩管时，之前被挤压得土层松弛并回弹，在此时再对桩孔进行填料夯实可以起到改善回弹土得作用。对于灰土而言，当其硬化后会产生较高得抗剪力，可以起到防止土层侧向移动的作用。

4.2.2 施工布置

在对道路进行施工时，施工单位应对前期工作进行完善，在布置桩体时，施工人员应以实际情况为依據，提高设计和布置水平。当路基宽度不大于4 m时，应按照等边三角形对桩体进行布置，桩体直径应为0.5 m，各桩之间的距离应为1.2 m。与此同时，施工单位应对施工现场进行勘查，对不同高度的路基进行不同的设计，在对桩体进行施工时，应确保其长度比湿陷层深0.5 m～1 m，也就是说当湿陷层为11 m时，桩长应为11.5 m～12 m。

4.2.3 施工工艺

在对灰土桩进行施工过程中，应先对桩孔进行建设，此过程通常需要借助柴油锤振动沉管法进行施工。成孔后，应确保地基附近的含水量符合要求，土壤具有良好的可塑性，当桩口土层含水量不超过12%时，施工人员应对其进行增湿处理。在进行施工过程中，应每隔1～2个孔从外向里进行回填，在回填过程中应确保桩孔内部的稳定性，与此同时，施工人员应对桩孔进行随机检查，确保桩孔的垂直度、深度以及直径符合施工要求，通常应将偏差控制在5 cm以内，且垂直偏差应不超过2%。对孔进行检验，确保其符合要求后，对3：7石灰土进行筛选，并分层向孔中进行填筑和夯实，确保其压实度不小于96%。

4.2.4 质量检验

当桩孔施工完成后，施工人员应对桩孔进行检查，确保垂直度、深度、桩位以及桩径的准确性，与此同时，为了保障回填土的施工效果，施工人员应有针对性的对回填土效果进行调查，对内桩间土的湿陷性以及压缩性进行控制，避免发生安全事故。

4.3 CFG桩

4.3.1 作用原理

在对CFG桩进行施工过程中，需要采用振动沉管法，通过挤压和振动达到提高桩前土密度的目的，CFG桩不但可以起到端阻的作用，还可以发挥桩的侧阻作用，从而达到提高复合地基承载力和可调性的目的，如图2为CFG桩。

4.3.2 施工工艺

（1）桩机就位。对桩位进行检验，确保其符合要求，桩机应就位，机长应对桩位进行二次核对，确保其偏差不超过1/2 d，与此同时，还应该对垂直度进行调整，确保误差不超过1%。

（2）振动沉管。当桩管入土之后，施工人员应对其整体深度进行控制，不但要考虑桩孔深度，也应对桩长进行控制，在对桩体深度进行控制过程中，施工人员可以在桩体上涂抹油漆进行标记，最后2 min应保障桩长灌入度不超过2 cm，当桩体下孔过程中，应使用填充物对桩管进行处理，并采用分段施工方式对其进行振动施工，当桩管逐渐沉入桩孔，下沉完成后，施工人员应拔出桩管，桩管的拔出速度应为1.2 m/min～1.5 m/min，为了防止出现断桩或缩径等问题，施工人员应对拔管高度和速度进行控制。

（3）灌注混合料。在对混合料进行灌注过程中，应该采用30 mm～50 mm坍落度，成桩后，应保障桩顶浮浆厚度小于20 cm。在实际灌注过程中，应保障充盈系数不小于1，且为了保障搅拌的均匀性，应确保搅拌时间不低于1 min。

（4）在振動拔管的过程中，应使用锤击法对管内混凝土高度进行检查，应确保混凝土高度不低于2 m，或高于地面，当高度不符合要求的时候，应及时对其进行补充。

（5）成桩后，应确保成桩标高高度比设计桩顶标高高0.5 m以上。

4.4 碎石桩

4.4.1 加固理论

使用冲击或者振动对软弱地基进行处理成孔，并使用碎石对桩体进行回填，从而形成密石桩体，即为碎石桩的加固原理。在对桩体进行建设过程中，使用碎石不但可以使地基的整体质量得以提高，还可以对排水路径进行改善，从而起到排水砂井的作用，使桩体的稳固性进一步提高，图3为碎石桩。

4.4.2 施工工艺

在对碎石桩进行施工过程中需要先对原地面进行平整处理，再实时测量放样、确定桩位，随后使用振冲器进行处理，成孔后加料振密，并关闭振冲器，最后进行桩机移位。

在施工开始之前，施工人员应使用全站仪对断面和路基的范围进行测量，并根据施工图纸，使用卷尺人工实施测量放样，在碎石桩施工过程中，应确保其施工深度穿透软土层并进入硬土层，且深度应大于1 m。在打桩的过程中，应由外而内间隔进行，使用碎石孔进行填筑过程中，应确保填石量大于设计值的90%。与此同时，施工人员应以桩孔的深度为依据对留振和拔管时间进行调整，在确保碎石的下落连续性的基础上，当桩孔浅时，施工人员可以降低拔管速度，当桩孔深时，施工人员可以提高拔管速度，通常拔管速度范围为1.2 m/min～1.5 m/min。与此同时，施工人员还应该对复合地基进行检测，对于粘性土地基，应使用单桩静荷载对其单桩承载力进行检测，对于砂性土地基，应使用标准贯入式对桩间土密实情况进行检测。最后，施工人员应使用K30试验对整体地基进行检验，合格后才能对路基进行施工。

5 结束语

在对高填方地基进行施工过程中，施工单位应以地质情况为基础，采取不同的方式对其进行处理，在施工过程中，应执行“确保质量、经济合理、技术先进、保护环境以及安全适用”的原则，对复合地基进行处理。通过对实际施工过程进行分析可知，对不同的地基采用不同的复合地基组成方式进行处理，不但可以使土体的抗剪强度得以提高，使土坡的抗滑稳定性进一步增加，还可以使地基承载力得以提高，减少沉降。

参考文献：

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