某高速公路收费站扩建工程软基处治方案

殷宇翔

（广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司）

0 引言

由于经济发展及基础设施建设的周期性演变，高速公路改扩建已成为目前公路建设的重要任务，其中立交收费站作为高速公路出入口的控制节点，其改扩建具有一定的特殊性和复杂性。为完善及优化收费站服务功能，以某高速公路收费站扩建工程为例，探讨扩建阶段软基处理的方案，以期为高速公路改扩建工程提供经验参考。

1 工程概况

1.1 项目背景

某高速公路立交收费站车道现状布置为“四进七出”，由于交通量增长及周边交通条件改变，该收费站入口处交通流交织情况日趋复杂，现状收费站宽度及车道数无法适应该变化，致使车辆在入口处形成拥堵。为改善立交通行状况，结合交通预测分析，拟将收费站车道布置改造扩宽为“七进七出”。

1.2 扩建总体方案

收费站改造拓宽具体方案为：对入口侧高接高匝道进行外移，增加一条入口车道，出口侧增加两条出口车道，将原内侧两条出口车道转换为入口车道。因此在收费广场中心断面处，入口侧拓宽宽度为7.95m，出口侧拓宽宽度为14.65m。扩建总体方案示意见图1。由于扩建两侧部分区域用地受限，项目部分路段采用气泡轻质土作为路基填筑及拼接方案。项目所处区域为三角洲平原，软基分布较广，软土物理力学性质较差，需进行软基处理。见图1。

图1 立交收费站扩建总体方案图

2 软基处治设计关键因素分析

结合项目所处区域的环境特征及改扩建工程的特殊性，该收费站扩建工程的软基处治设计主要考虑以下关键因素。

2.1 软土力学特性

本项目场地主要为三角洲平原，属第四系松散土工程地质区。现场地质的勘探钻孔结果见表1。区域内覆盖层主要由第四系素填土、粉质粘土、淤泥质类土、砂类土等组成；基底由白垩系砂砾岩及其风化层组成，软土埋深约为15m，软土物理力学指标见表2。

表1 现场地质勘探钻孔结果

表2 软土物理力学指标

2.2 软基上部荷载特性

本项目软基上部荷载主要为路基自重和车辆荷载。由于本项目拓宽部分主要由填筑高度不超过2m 的填土和气泡轻质土组成，故路基自重相对较小。由于该收费站交通量较大，重载车辆比重较高，车辆制动启动频繁，因此车辆荷载相对一般高速公路路段作用值较大。

2.3 扩建用地限制

本收费广场出口侧距离现状收费广场边线约15m处有一条河涌，为避免改河，限制扩宽用地；收费广场入口侧为管理中心用地，用地规模紧张。这对软基处理施工面净宽提出一定的限制要求。

2.4 施工工期

由于项目为高速公路出入口控制节点，且现时交通需求较大，需尽快完成扩建任务，从而快速提升其服务功能。扩建施工时还需维持既有道路交通正常运营，这对软基处理提出了更高的要求。

2.5 新旧路基差异沉降

改扩建工程的关键问题主要有扩建部分沉降对旧路的影响、新旧路之间的差异沉降等[1-3]。由于本项目扩建部分自重荷载相对较小，故其对旧路的影响相对较小，在扩建设计中重点考虑新旧路之间的差异沉降，避免差异沉降引起的应力超过路面的承载能力。

3 软基处治方案比选

软土地基上的高速公路改扩建工程中，选取合适的地基处理方案，减少新老路堤的差异沉降，是扩建工程的关键技术之一。目前高速公路软基处理常见方法主要分为换填法、排水固结法和复合地基法三类[4]。

换填法主要是用性能较好的土质来置换软土地基中物理力学性能较差的软土，从而有效改善地基结构，换填法主要适用于软土埋深较浅、软土层厚较薄的情况，本项目软土埋深约为15m，不宜使用换填法。

排水固结法施工简单、费用较低、应用广泛，但是存在预压期长、沉降难以控制等缺点。对于扩建工程，由于排水固结法对新老路基差异沉降的控制效果较差，预压过程和施工过程将对旧路基路面产生较大的不利影响，本项目软基处治对排水固结法不予考虑。

复合地基法主要是指在地基处理过程中增强或置换部分土体形成增强体，由基体和增强体共同承担荷载作用。公路建设中常见的复合地基法主要有水泥搅拌桩、素砼桩、钻孔灌注桩和管桩等。复合地基法考虑了桩和土对荷载的共同分担作用，从而使地基承载力提高，变形减小。根据本项目实际情况，选取水泥搅拌桩和管桩两种软基处治方案进行对比分析。两种方法的适用范围及优缺点见表3。

表3 软基处理方案对比

水泥搅拌桩适用于路基填土高度较低的情况，这与本项目相契合，且水泥搅拌桩处治方案一般造价相对较低，但是由于项目局部软基中含有大量贝壳碎屑和腐殖质，这会对水泥搅拌桩的成桩质量产生不利影响；且本项目软土埋深深度对于水泥搅拌桩处理方案来说较为极限。而管桩成桩质量可控性强，单桩承载力较高，适用范围较广，施工工艺成熟。因此综合考虑地质条件、施工工期以及对周边环境的影响，采用管桩作为本项目的软基处治方案。由于填土高度较低，为避免形成蘑菇路，在管桩顶部设置筏板基础。考虑到施工场地净宽受限，施工方案采用静压法。

4 结语

高速公路立交收费站改扩建工程在软基处治时需综合考虑软土力学特性、新旧路基差异沉降、上部荷载特性、扩建用地限制及施工工期等因素，对常见软基处治方法进行综合比选分析。对于软土埋深较深，施工工期较紧张的项目，推荐采用管桩处理方案，同时需根据自身特性针对性选择施工工艺。