阳茂高速公路改扩建工程软基处理关键技术研究

罗肇剑

摘 要：阳茂高速改扩建工程的软基路段，软土赋存状况主要为淤泥、淤泥质粉质粘土、淤泥质细砂等，软土埋深最大为11.5 m，对于埋深超过4 m的深层软基，旧路软基处理采用袋装砂井排水固结法，扩建时此部分段落比较难控制的是扩建填土引起老路的附加荷载，从而导致老路发生新的沉降。因此，合理确定旧路软基处理采用袋装砂井排水固结法的拼宽路段拼宽软基处理进入旧路边坡的范围，避免老路发生新沉降导致老路路面开裂，成为本项目改扩建工程成败的关键点之一。通过研究，深层软基路段拼宽软基处理采用管桩，新旧路基结合部分采用剩余未被管桩覆盖部分的水平填土宽度控制在4 m进行处理，避免了旧路的新沉降过大导致的旧路面开裂，有效的保持了旧路的稳定性，提高了拼宽软土地基处治的工程质量。

关键词：改扩建工程;旧路软基排水固结处理;拼宽软基处理;旧路新沉降控制

中图分类号：U416.1 文献标识码：A

1 绪论

随着广东省和广西北部湾经济建设的快速发展，粤西与珠三角、广西北部湾的联系愈加密切，车流量越来越大，阳茂高速服务水平普遍在四级以下。为有效缓解粤西的交通出行压力，提升通行能力和服务水平，进一步打通粤西连接珠三角的交通大动脉，阳茂高速“四改八”改扩建工程于2018年正式启动。由于阳茂高速地处沿海，其软土赋存状况及性质复杂、孔隙率大、含水量高、有机质含量高，由于路基填土较矮，一般不超过8 m，以不大于6 m填土为主，旧路深层软基处理主要采用袋装砂井排水固结法进行处治。新路拼宽段软基处理一般主要采用就地固化、高压旋喷桩、预应力管桩、碎石换填、水泥搅拌桩等方法。其中3 m以内通常采用换填法，因其施工工艺简单、质量较易控制，超过3 m的，为确保老路在通车条件下的稳定性，一般采用复合地基法。为减少改扩建期间对旧路通行水平的影响，一般改扩建工期均控制得较为严格，另外广东尤其是粤西地

区雨期长、雨量大，因此路基施工窗口期一般都较为短暂，且根据现场清表、水泥搅拌桩、素砼桩试桩发现深层软基路段老路水沟外存在旧路的施工便道，便道内片石含量高，水泥搅拌桩、素砼桩施工机械难以钻进，最终确定深层软基路段拼宽软基处理采用预应力管桩，以保证施工工期和施工质量。

深层软基路段为减少拼宽引起的老路附加荷载，若全部挖掉旧路边坡将管桩处理覆盖全部拼宽范围，需要采用钢板桩支护，造价太高，且由于老路在通车，存在安全隐患，因此拼宽部分填土仍有部分未能被管桩覆盖，此部分填土会引起老路的附加荷载，导致老路发生新沉降，新沉降过大时会引起老路开裂。如何解决这个问题，成为本项目扩建的关键技术之一。

2 工程概况和软基特点

2.1 工程概况

阳茂高速公路起自阳东县白沙镇阳江林场，接在建的开平至阳江高速公路，止于电白县观珠镇，接在建的茂名至湛江高速公路观珠至坡心段，路线全长79.7 km，全线采用两侧加宽为主的双向八车道高速公路标准，设计速度采用120 km/h，老路整体式路基宽28 m，扩建拼宽后整体式路基宽度42 m。

项目沿线位于低山丘陵与沿海平原之间的台地和低丘陵区，以台地地形为主，间夹冲积平原或谷地，地形起伏不大，海拔高程一般小于100 m。本路段地层较为简单，主要为第四系地层、寒武系地层及燕山期花岗岩。沿线特殊性岩土主要为软土。

2.2 软基特点

根据扩建地质钻探检测及相关室内试验得出，旧路基下的软土层天然含水量、孔隙比、剪切强度等液限指数、压缩系数等物理力学指标整体上相对于扩建侧自然地面下的软土工程性质略有提高。在老路路基附加应力的作用下，老路基下软土层较路基外侧软土层固结度更高。全线老路原地基根据软土厚度、面积、地形等情况分别采用了清淤换填、袋装砂井排水固结法等处理方式，经过多年的自然沉降、车辆荷载压实和精心养护，目前旧路路基整体稳定;由于采用DCG工法对桥头跳车部位进行注浆顶升处理，顶升后路面平整度小于1 cm，处理效果良好，目前全线无桥头跳车现象。

3 处治方案

3.1 拼宽软基处理方案控制要点

阳茂高速扩建拼宽路段软基主要采取了换填、超载预压、管桩等处治方式，根据地质钻探结果和旧路周期性的路基监测结果看，旧路基软基沉降路段已基本稳定。但扩建拼宽时容易扰动旧路基，且拼宽部分填土会引起老路的附加荷载，导致老路发生新沉降或新旧路沉降不一致，严重时会导致路面开裂，直接影响着改扩建的施工质量和道路行车安全，影响扩建工程的施工工期。因此必須科学选择拼宽路基软基处理方式，尤其是旧路采用袋装砂井排水固结处理路段，要注重控制拼宽引起的老路附加荷载，避免老路新沉降过大导致路面开裂。

3.2 深层软基路段拼宽处理设计

本项目旧路深层软基路段旧路软基处理采用袋装砂井排水固结，袋装砂井直径7 cm，间距1.2 m，梅花状布置，此部分段落目前旧路路基工后沉降趋于稳定，未见明显的差异沉降。类似的已扩建完成参考项目佛开高速扩建，旧路软基处理采用袋装砂井排水固结路段，拼宽未被复合地基桩体覆盖的填土水平宽度为3.6 m，本项目软基较佛开扩建浅，填土高度与佛开高速扩建基本一致，为减少二次施工平台，深层软基路段本项目拼宽未被管桩覆盖部分的水平填土宽度控制为4 m。

3.2.1 深层软基路段典型拼宽断面沉降计算

拼宽未被管桩覆盖部分的4 m水平填土引起的老路附加荷载按照三角形分布条形荷载，采用弗拉曼公式计算，附加荷载引起的老路新沉降采用《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTG/T D31—02—2013推荐的分层总和法计算，新沉降计算暂不考虑老路软基固结情况，典型断面概况及老路二次附加沉降计算结果见表2、表3。

根据上述计算结果，本项目拼宽未被管桩覆盖部分的水平填土宽度控制为4 m时，引起的老路附加沉降横坡差值最大为0.16%，满足《高速公路改扩建设计细则》JTG/T L11—2014 中扩建引起的老路横坡差值不大于0.5%要求，所采用的技术指标是恰当的，能够避免拼宽引起的旧路开裂。

3.2.2 典型拼宽断面施工监测情况

为验证深层软基路段拼宽软基处理效果，本项目通過埋设旧路土路肩沉降钉对其沉降进行了监测，老路由于处于保通状态，未设沉降观测点。典型断面的老路土路肩监测数据如下：

监测数据显示，老路填土完成后100天左右，老路土路肩的沉降趋于稳定;老路土路肩的监测沉降数据均小于理论计算值;现场观测老路路面未出现裂缝。

4 结论

（1）本项目旧路深层软基路段采用袋装砂井排水固结处理，扩建拼宽时未被管桩覆盖部分的水平填土宽度控制为4 m，经过约2年的加载期，目前老路典型断面的实测土路肩沉降最大值为12.4 mm，施工过程老路路面未出现开裂情况，处理效果良好，既满足规范要求，节约了造价，又保证了路基拼接质量，值得类似的扩建工程拼宽软基处理借鉴。

（2）目前典型断面的实测老路土路肩沉降已趋于稳定，最大沉降断面K3301+165实测沉降为12.4 mm，该断面不考虑老路软基固结情况的计算理论老路土路肩沉降为19.4 mm，按照目前的实测数据反算老路软基固结度为36%，与扩建前老路整体稳定，路面裂缝极少，未见桥涵位置跳车情况矛盾，对于老路软基采用排水固结处理时，老路软基的固结程度，扩建对老路的软基处理影响程度，仍值得进一步研究。

（3）对于旧路深层软基路段采用排水固结处理的路段，扩建时，拼宽部分软基处理应优先考虑采用复合地基，减少扩建对老路的附加荷载;扩建拼宽时未被复合地基覆盖部分的水平填土宽度控制为拼宽软基处理的关键，应先进行理论计算，在满足规范沉降要求的前提下，选择经济的控制宽度。

参考文献：

[1]公路软土地基路堤设计与施工技术规范：JTG/T D31-02-2013[S].北京：人民交通出版社，2013.

[2]高速公路改扩建设计细则：JTG/T L11-2014[S].北京：人民交通出版社，2015.

[3]马倩.改扩建公路建设中新旧路基的施工技术[J].交通世界，2018（27）：76-77.

[4]建筑地基处理技术规范：JGJ 79-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[5]宋晓莉，孙玉海，陈侠.滨莱高速改扩建工程路基设计关键问题研究[J].山东交通科技，2017（1）：97-99.

[6]赵海玉.浅析软土地基高速公路加宽扩建工程新老路基衔接处理措施[J].公路，2009（8）：89-91.

[7]刘吉福，郑刚，龚晓南.附加应力法计算刚性桩复合地基路基沉降[J].岩土工程学报，2018（11）：1995-2002.