复杂地形地质条件山区高速公路枢纽互通路基拼接设计方案研究

朱贵　刘卓华

摘要：随着公路网的建设和完善，新建高速公路在建设时不可避免地与已有高速公路相接并实现交通流转换，特别是在地形、地质条件复杂的山岭重丘区，高速公路枢纽化改造中的拼接设计与施工已成为一大难点。广西乐百高速公路终点设置了那暮互通与隆百高速公路拼接，文章介绍了那暮互通D匝道锚筋桩+轻质混凝土的拼接设计方案，并阐述了相应的施工要点，可为类似工程施工提供技术参考。

关键词：山区高速公路;拼接;锚筋桩;轻质混凝土;设计;施工

中国分类号：U416.02文章标识码：A050184

0 引言

隨着我国经济社会的快速发展，高速公路建设不断向山岭重丘区转移，使高速公路网建设不断延伸、交汇，在枢纽化改造方面出现越来越多高速公路拼接难题，而常规的路基拼接方案存在一定的局限性，难以解决复杂地形条件下的拼接难题。针对各种类型的拼接条件，前人作了大量工作：李群[1]开展了轻质土在改扩建工程中的使用研究，重点对轻质土变形规律和沉降特性开展研究，为轻质土在改扩建工程的使用提供理论依据;崔登云等[2]为解决新老路基不均匀沉降问题，提出一种基于装配式模板的新老路基轻质土拼接结构，取得较好的应用效果;曾学敏等[3]对锚筋桩地基处治技术在公路拓宽工程中的应用进行分析，地基处治取得较好效果。尽管众多研究人员做了大量工作，但因山区地形地质不一，互通拼接难题依旧突出。

本文以广西西北部某山区高速公路新老互通拼接工程为例，研究高陡边坡地形条件下，枢纽互通改造拼接最优方案。项目地处云贵高原西南麓，地形条件复杂，本文介绍了高陡边坡地形条件下，锚筋桩+轻质混凝土的拼接设计方案，以应对地形条件限制、地基承载力差等问题及相应的施工要点，为类似工程施工提供技术参考。

1 工程概况

1.1 项目概况

乐业至百色高速公路（简称乐百高速公路）设计全长153.92 km，双向四车道，路基宽度为25.5 m。乐百高速公路终点与隆百高速公路相接，设置那暮互通实现交通流转换。其中隆林往乐业方向的D匝道渐变段位于隆百高速公路LK141+000～LK141+090段，该段路基位于隆百高速公路上行线那务大桥后，设置衡重式路肩挡土墙，需对该段采取拼宽处理。

1.2 项目特点及难点

地质条件：拼接部位为表层土黄色硬塑状含碎石黏土，厚约1.5～4.7 m，以下为灰黄色薄-中层状强风化粉砂质泥岩，节理较为发育。经检测承载力局部低于100 kPa，地质条件较为不利，处于地震区，烈度为7度，抗震风险较大。

地形条件：拼接位置位于高陡边坡上，平均高度为15 m，平均拼接宽度为2 m（路面宽度），地形限制大;拼接段紧连隆百高速公路那务大桥下行百色端18号桥台，桥台存在局部裂缝和一定的地基沉降，对桥台后渐变拼宽段顺接及桥台的安全和稳定威胁较大。

鉴于以上因素，正常的路基填筑方案无法保证拼宽段的稳定，且易造成较大的不均匀沉降，故提出地基特殊处理以及轻质混凝土路堤施工方案，以克服项目难题。

2 拼接方案设计分析

2.1 总体设计

方案采用锚筋桩对加宽段路基基础进行处理，设置连系梁（承台）加强整体受力性能并作为轻质混凝土基础，并在加固的地基上施作轻质混凝土路堤。总体方案和典型断面分别如图1和图2所示。

2.1.1 克服地形地质难题技术措施

采用锚筋桩设计克服地形条件受限、基础地质条件差等难题，既节约占地，又有效处理地基承载力不足等问题。锚筋桩布置于K141+003.53～K141+070段旧墙外侧，长度分别为11 m和9 m。锚筋桩桩顶分台阶浇筑（系梁）承台作为轻质混凝土路堤基础，阶梯型承台底部置于强风化岩层，锚筋桩和承台与旧墙施工缝交错分段施工，成桩后地基承载力≥350 kPa。桩体截面如图3所示。

2.1.2 克服不均匀沉降技术措施

通过锚筋桩处理提升了地基承载力，又采用轻质混凝土设计，降低路堤填料自重，较好地克服了不均匀沉降问题。轻质混凝土设置于K141+003.53～K141+100段旧墙外侧，与原挡墙墙背之间采用凿毛处理，并植入[WTBX]12 mm钢筋，保证轻质混凝土路堤与原挡墙整体稳定。考虑轻质混凝土变形、沉降及地震因素，轻质混凝土路堤按10～15 cm段设置一道变形缝。变形缝可采用板式夹板，其厚度为2 cm。泡沫轻质土最顶层应依次铺设金属网及HDPE防渗土工膜。

2.1.3 那务大桥桥台特殊处理

对隆百高速公路那务大桥右幅18号桥台前墙、侧墙增设铪肋板墙，地基采用锚筋桩处理;采用注浆法改良台内填料力学性能;伸缩缝拆除重做，部分凿除搭板顶铺装层，重新浇筑混凝土层及沥青面层;更换桥台支座，支座钢垫板做除锈防锈处理。

2.2 设计计算结果及分析

（1）地基承载力验算

（2）采用潜孔钻钻孔（干法成孔，不允许送水钻进），钻位偏差应≤5 cm，钻孔偏差≤±1°。钻孔过程中必须进行孔向测量，发现偏差超过要求时，应及时纠正。钻孔后，在安装加筋体前应用高压风清孔，以提高孔壁与砂浆的粘着力。

（3）加筋体要求钢筋完整，接头采用对接焊。接头区域长度1.5 m范围内的接头钢筋面积不得超过锚筋束总面积的50%。钢筋安装完毕后要检查就位情况，必须放至孔底，安装钢筋时将灌浆管一并下入孔内。要求灌浆管离孔底20 cm，以保证顺利灌浆。

（4）成孔后吊放加筋体并埋设灌浆管，灌注M30水泥砂浆，掺微膨胀剂，掺量为胶凝材料用量的10%～12%。水泥浆水灰比为0.45∶1，每台班应抽样检查。每孔必须保证一次灌浆到位，当孔口返出浆液与灌入浆液质量一致时，灌浆即可结束。此时用小石子将锚筋桩与孔口塞紧，维持桩体2 d不被摇动。

（5）系梁和承台所用水泥应采用P·O40或以上标号水泥，混凝土强度要求达C30以上。

（6）基础开挖及施工顺序为：先开挖区域①、区域②和区域⑥，施工最左侧两根锚筋桩;再开挖区域③和区域⑤，施工中间一根锚筋桩;最后开挖区域④，施工最右侧两根锚筋桩。承台和锚筋桩与原挡墙施工缝错开，并分段施工。见图4。

3.2 轻质混凝土

（1）主要施工参数如表2[6]所示。

（2）基础底面要求位于稳定的坡体当中，基础埋深≥1 m，挡板基础边缘距地面线应≥1.5 m;基础以上应对靠山坡一侧开挖台阶，要求台阶宽度≥2 m，向内侧倾斜3%;开挖边坡坡比为1∶1～1∶1.5，并铺设HDPE防渗土工膜。

（3）施工前应进行配合比试配试验，核实施工各项参数，并制成试样块，当泡沫轻质土性能指标满足设计要求时方可进行下步工序施工。

（4）发泡装置宜采用压缩空气与发泡剂水溶液混合的方式生成泡沫，严禁搅拌发泡生成泡沫;同时应设置稳定的发泡倍率，并生成标准密度的泡沫。

（5）泡沫轻质土浇筑施工应采用直接泵送或配管泵送方式，出料口宜埋入泡沫轻质土内，无法满足要求时，高差应控制在1 m以内。

（6）严格控制浇筑单层厚度和范围，单个浇筑区内浇筑层的施工时间宜控制在水泥浆初凝时间内，当浇筑层终凝且质量检验合格后方能进行上层的浇筑施工。

（7）泡沫轻质土浇筑硬化成型后，宜在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。在强度未达到设计强度前，不得进行上部结构填筑。

4 方案实施效果

为了验证设计方案主要技术指标，对锚筋桩处理地基进行了复合地基竖向抗压载荷试验[7]，试验结果见表3。地基承载力满足设计要求。

对轻质混凝土路堤进行了顶面沉降观测，结果见表4、图5。拼宽后路堤已趋于稳定，且工后沉降、新旧路基路拱横坡满足相关规范要求。

此外，地表沉降、基础侧向位移监测、轻质混凝土抗压强度、准干密度、流值试验结果均满足要求。

5 结语

山区高速公路由于地质复杂、地形陡峭，使现有高速公路枢纽化改造过程中的路基拼接往往面临很多困难。本文以广西西北部某山区高速公路特殊地质条件下高陡地形互通拼接工程为例，通过分析现有地形地质条件，提出了锚筋桩+泡沫轻质土的创新解决方案，从施工过程以及目前运营监测数据分析，得出以下结论：

（1）从复合地基竖向抗压载荷试验结果可知，锚筋桩处治方案能有效提高地基承载力，实施效果较好，实施完成后地基承载力满足要求。

（2）由轻质混凝土抗压强度试验结果可知，轻质混凝土施工参数、工艺准确，检测结果满足要求。

（3）从运营期沉降观测成果可知，锚筋桩+轻质泡沫土综合處治方案运用效果较好，实现了占地少、干扰小、稳定性好、沉降低的良好效果，可为类似地形、地质条件工程项目提供参考。[KG-1mm][XCW.TIF，JZ]

参考文献：

[1]李 群.泡沬轻质土在既有软基道路扩建中的应用及沉降预测研究[D].北京：北京科技大学，2019.

[2]崔登云，李金星，赵秀娟，等.新老路基轻质土拼接拓宽施工的关键技术[J].筑路机械与施工机械化，2019，36（8）：92-96.

[3]曾学敏，何礼彪.公路拓宽工程中复核地基处治技术应用分析[J].金属矿山，2009（12）：46-49.

[4]甄俊杰.泡沫轻质土处治新旧路基差异沉降性能的研究[J].山西交通科技，2016（2）：1-4.

[5]刘全超.固结灌浆结合锚筋桩技术在水电站地基处理中的应用[J].四川建材，2016（4）：136-138.

[6]JTG/TL11-2014，高速公路改扩建设计细则[S].

[7]JGJ340-2015，建筑地基检测技术规范[S].

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