高速公路改扩建工程中软土路基加宽处治技术

谢京阳 尹亚丹

（山东东方路桥建设有限公司，山东 济南 250000）

0 引言

随着我国社会经济的高速发展，我国交通运输业呈现出蓬勃发展的态势，特别是在城市现代化建设发展的过程中，交通网络的构建为城市人民提供方便，受到了很多人的重视。高速公路所承受的车流量压力越来越大，为了更好地提高高速公路的实用性，满足人们的更多需求，需要对高速进行改扩建施工，其中最重要的部分就是对软土地段的路基加宽处理，要对其结构的稳固性进行重点处理，以此来提高高速公路的施工质量，保障高速公路的施工安全。

1 高速公路改扩建工程软土路基加宽处治技术的详细要求

高速公路改扩建工程软土路基加宽处治技术的详细要求：1）在进行软土路基加宽处治技术时，需要注意不能因为拓宽了路基而损坏了原来路基中的低下水位，在一些特殊的地区，需要先采取一些隔离措施才可以进行新路基排水基础的处理。2）如果原来高速公路的路基和一些涵洞桥梁相联系，又或者原来路基出现了沉降问题时，就不能再应用排水固杰法，需要采用复合路基处理技术。3）在拓宽高速公路路基填方材料选择时，需要选用和原来路基填料标准相同的材料，或者是排水性能高于原路基的材料。如果使用细粒土来进行施工，就需要对新旧路基排水装置重新设计，并且还要设立盲沟，将原路基中的积水清理干净。4）在拓宽原来的高速公路时，需要先对宽度大于1m的台阶进行开挖处理，并且台阶拼接的宽度也不能小于0.7m，在进行施工时要采用原来路基挖翻或者是超宽填筑的方式[1]。

2 高速公路改扩建工程中软土路基加宽处治技术分析

2.1 工程案例介绍

本次研究所选择的工程案例为长邯高速安阳到黎城段中的软路段。该段路基的宽度为46.6m并且该路段坐落在宽度约为58m的古河道上，并且按照最新的统计数据显示，该路段曾在投入使用后发生过一次滑塌事故，具体如图1所示。为了避免类似情况再次发生，对本段高速公路利用CFG桩进行了路基软土层处理，针对比较厚的软土路基地段使用了旋喷桩处理技术；施工段的长度为10.5km，施工总时间为19个月，其中施工场地和桥涵的工程周期约为12个月，主线设计为双向六车道，典型路基宽度约为35.8m。

图1 该高速公路段滑塌段平面图

2.2 施工地段的地质条件

此次施工过程中采用的是正三角布局方式，桩之间的间距逐渐从密集到疏松，直径设置为40cm；桥后的处理长度设置为50m，小结构的两端设置为30m。是典型的CFG桩地基处理路段。CFG桩地基处理路基长度为5.6km左右，采用了5台桩机，综合多种主客观因素，该工程的工期设定为180个工作日，加上不同土层路基填筑效果的影响，并且为了更好地保证精简作业的效率，采用高压喷射灌浆来对河床附近土壤厚度差异最大的路床来进行施工处理。旋喷桩工艺处理路基为4.2km左右，平均分为2组，每组采用了2台钻机一同进行施工处理。

2.3 旋喷桩复合地基施工技术分析

2.3.1 高压旋喷桩桩径选择

高压旋喷桩桩径在选择时需要综合考虑施工工艺的要求、单桩的承载力以及施工设备等多方面的情况，选择合适的高压旋喷桩桩径[2]，具体的选择标准见表1。

表1 高压旋喷桩直径选择标准（N为标准贯入实测锤击数）

2.3.2 高压旋喷桩处理的深度分析

软土路地基的深度需要利用高压喷射注浆来进行控制，但是采用这种方式的过程中需要综合考虑施工的设备情况和地层的土质条件情况[3]。从该项目的经济角度来看，要将深度控制在10m~12m。另外，在选择高压旋喷注浆材料时，长邯高速公路安阳黎城软土地基高压喷射灌注处理采用水灰配比为1∶1并且采用了R32.5级的硅酸盐水泥浆液，将固结体的抗压强度设置为3MPa，其强度明显高于强度值。此外，在设置高压喷射注浆参数时，从该工程桩基施工注入的注浆情况来看，注浆的压力值初步设定为20MPa，但是，实际的注浆压力值要远远高于20MPa，这种情况和成桩的实际需求是相吻合的。在实际的注浆过程中高压旋喷注浆严格对钻孔速度、钻孔速度和喷嘴的转速进行了控制，三者的转速分别设置为2.5r/min~3r/min、0.22r/min~0.40r/min、10r/min~20r/min，同时还使用了170kg的水泥。

2.4 桥头路基坑和台背回填处理技术分析

在该工程中，旧的路基施工年限比较长，所以固结变形已经实现，就不会再发生沉降变形的问题，而新的路基发生沉降变形的概率反而会增加，所以，在进行路基处治时，需要重点对新路基和旧路基的协调工作进行详细分析。

2.4.1 桥头路基坑和台背回填处理

在该项目中的施工难点是桥台倾覆和桥头跳车问题，这两个问题的发生都是因为桥头和台背填料之间出现了不均匀性的沉降问题，这也是软土地基导致的。这一问题的处理办法是利用液体粉煤灰代替碎石土，分级砾石和其他填料。

从该项目中的基台差异沉降和水平推力特性两个方面来看，桥台和台背使用的回填料之间是存在很大差距的，这样对材料的性能需求也就有所不同了。在该工程中，桥台的高度值是4m，相应的扩大基础深度为1m，桥台背后设置了搭接板，搭接板可以避免车辆行驶到桥头上时发生跳车的问题，搭接板的长度控制在了5m左右。台阶开挖和斜坡开挖相比，台阶开挖的施工难度会更高，所以此工程中使用的是斜坡开挖技术。

2.4.2 液态粉煤灰回填施工技术

在施工之前，要先进行施工准备；要先对业态粉煤灰依照工程设计来进行结合处理。在工程开工之后，就不能在改变施工材料的种类、产地等，如果发生特殊的情况需要从新再进行调整[4]。在长邯高速公路加宽扩建工程施工过程中，液相粉煤灰配合需要对水泥、水和粉煤灰的配比进行设置，三者的配比分别为8kg∶55kg∶92kg，同时还加入了0.08kg的减水剂，强度的设置要求是以7d为0.4MPa，28d为0.6MPa。另外，在混合料方面，需要重点对水量进行控制，一般情况下水的控制量要控制在50%~60%，利用砂浆稠度仪来对混合料的稠度进行检测，在其稠度达到13s~15s的标准即可。要对施工流动性和一致性进行统一控制，这样才可以提高液态粉煤灰的施工质量。另外，在施工前期还对台背的长度和宽度进行测量，之后用灰线进行标注，清理台背中的杂物、积水等垃圾。

在进行施工时要对施工质量进行合理控制。液态粉煤灰施工技术一种新的施工技术，在进行施工时需要对施工质量进行控制。a.在进行灌注之前，需要检查基坑台背，将基坑台背中的残留物质清理干净，避免注浆之后发生浆液外流；b.在搅拌混合料前先要对施工现场的粉煤灰含水量进行检测，这样可以了解在进行混合料搅拌时再需要添加多少水，从而达到施工所需要的标准配比。在施工时，水泥的实际使用量要比室内配合比增加1%~2%；而混合料的搅拌需要注意控制搅拌的时间，一般要在3min以上，这样才可以保证搅拌均匀；c.在灌注施工时需要分多次施工，每次灌注要控制2m左右范围的间隔并且灌注以一次后需要自然晾晒2d~3d，如果灌注后出现开裂问题需要按照1：2的比例调制水泥浆，进行灌注并且在进行灌注时还要对坡度进行控制，坡度不能太大；d.在进行施工质量控制时还需要注意四周路基的稳定性，确保四周路基的稳定性，可以在液态粉煤灰施工时，施工人员要进行现场监督管理，这样才可以减少漏浆、跑浆问题。e.还要用净浆稠度仪来对注浆稠度进行检测。

2.5 路桥过渡段加宽路基冬季备土堆载预压处理

2.5.1 堆载预压法加固软基的基本施工原理

堆载预压法常应用在施工前阶段，主要是指把砂、土、石料等放置在施工现场后对地基产生一定的压力，以此来让地基的压密沉陷，从而更好地提高地基的强度，避免工程施工完成后发生沉降问题。在施工现场要先对塑料排水板和砂井等竖直排水通道进行设置，可以很好地缩短加固的时间，提高加固的施工效率，具体的加固流程如图2所示[5]。在施工前，要将具有一定重力的材料放置在施工的路面上，堆载预压的时间一般需要控制在12个月以上，这样在预压的影响下，软土中的超孔隙水压力将会逐渐消失，这样有效土压力就会逐渐增大，软土地基的沉降就会大大的降低。超静定孔隙压力的耗散程度和附加尺寸会影响预压的效果，为了保证其效果，在进行预压时，不能一次将所有的材料堆载到地基上，要采用循序渐进的方式。预压的过程中，土壤中形成的附加力场将会把孔隙水逐渐排挤出去，超孔隙水压力场也会逐渐消失，超孔隙水压力就会转化为有效应力，起到增加预压强度的作用。

图2 对载预压法加固软土地基流程图

2.5.2 加压系统设计和地基的处理分析

在进行加压系统设计时，需要重点对预加荷载进行控制，需要将地基中的孔隙水和空气全部排挤出去并且还要提高地基土的承载能力。一般情况下，孔隙水和空气被排挤出来之后会有一部分渗入地基土下层的砂层中，另一部分通过排水板沙垫排除出去[6]。

从长邯高速公路段冬季施工的实际情况来看，地基处理时，需要将塑料排水板插入85m左右的粉细砂层内部并且每个塑料排水管之间的距离也要控制在11m内。在实际的施工过程中，因为该工程中的堆载预压使用的是黏性土两级，第一段和第二段的附加费均为2m，附加费为4个月，这种施工方式操作起来更加简单快捷，技术含量也比较低。

3 结语

综上所述，该文结合长邯高速公路的实际情况对高速公路路基加宽工程中软土路基处治技术的应用进行了分析，对CFG桩和高压旋喷桩工程施工技术进行分析，在高速公路软土地基的施工过程中，CFG桩施工的整体质量比较高，采用的是柔性增强的软垫技术，以此来提高符合地基的承载力，避免地基沉降的风险。另外，在应用高压旋喷桩技术时采用的地基处理方法和CFG桩基处理方法比较类似，但是其作用有很大的不同，该项目中的垫层厚度约为25cm~30cm，桩间距约为1.6m~2.0m，桩的直径采取的是60cm，选择柔性加筋坐垫技术，呈现出比较好的效果。此外，因为，该工程中采用桩的直径有所不同，两种施工技术中单桩的承载力也有所不同，单桩喷射桩的承载力更高一些，由于桩和桩之间的距离有所不同，两个符合地基的承载力是可以满足施工质量要求的。CFG桩和旋喷桩与CFG在软土地基中应用的优势相比更加明显，承载力和抵抗沉降的能力更强，更加适用于软土地基施工。