特殊地质条件下公路改扩建路基处理技术研究

文／蔡冲明 贵州顺成劳务管理有限公司 贵州贵阳 550017

引言：

随着社会经济不断发展，汽车普及率越来越高，公路交通出行仍为社会主流方式，现行标准路面宽度已无法满足日益增多的公路交通量要求，对当前公路开展扩建工程变成必定。路基工程扩建工程的重点难点取决于新旧路基工程相结合的结构稳定性，尤其是软土路基段，因为它具有水分含量高、纯天然间隙大、十字板抗剪切强度低，敏感度高等特点，与旧路基压实度及固结沉降期存在一定差别，拓宽拼凑部位易发生纵向裂缝，因而，软土路基问题的解决是路基沉降控制的关键所在。文中借助某改建高速公路，融合设计方案及现场具体工作经验，讨论该地理条件下公路改扩建工程项目的路基工程拼宽、浅部回填、碎石土汽化解决、弱软土解决、混和泡沫轻质土的使用、提升基本冲击碾压及其施工质量管理等新技术，为改建高速路软土拼宽道路设计与施工提供借鉴[1]。

1.工程概况

红河州建水（个旧）至元阳高速公路施工图设计个旧至元阳段：总体走向由北向南，起点与鸡石高速、鸡新高速、鸡羊高速设置蚂蟥塘复合型枢纽，路线向西沿山腰展线进入小石岩隧道，采用桥梁跨过乍甸河和鸡个一级路，然后进入大山隧道，在包家庄穿出，在樊家庄西南侧的山头设置路基，继而路线采用桥梁跨过深沟后沿山脊向南展线，在LK10+713 处设置个旧北互通与鸡个一级路相接，然后路线经过松树垴、徐家冲后进入上寨隧道，跨冲沟，进入兴隆特长隧道（8842m），在普洒河与打磨河岔口的个元一级路回头弯上穿出并采用桥梁跨越该道路，然后路线在普洒河西岸山腰展线，在LK26+532 设置个旧南互通与个元一级路相接，路线在普洒河西岸展线，主要以桥梁和隧道方案进行展线，沿线分别经过普洒河小寨、联合村、贾沙等村镇，路线向西经过大也门、丫沙底后，路线向北继续以桥隧展线，在跨过贾沙河后，路线向转向西北方向，跨过龙岔河后以尼格枢纽与建元段相接，路线全长51.127km[2]。

2.特殊路基的设计处理技术

2.1 路基拼宽处理

主线依托原旧路LK26 扩建工程，采用两边扩宽的路基修筑工程。为了保证新建路基与原路基能够紧密的结合，防止纵向裂纹的产生，分别采用以下路基扩建工程的施工工序。

第一，提升底材解决：一般区间底材清表薄厚30cm，老路两边成林地段50～80cm；老路配备排污沟区间，进行宽阔横截面挖去原旧路排污沟，总宽高于或等于3m，深层至排污沟底下10cm。底材土层为细沙，砂土疏松，对于厚度低于50cm 的地段，应在向下挖30cm 并回填，然后在利用夯土机将回填土碾压至相对密度不低于90%为止[3]。

第二，边坡开挖阶梯：首先将原道路边坡排水管及安全防护拱涵拆除，边坡清坡厚度为30cm，对于林地地段或松散地段需增加清坡厚度以确保边坡树杆及虚土彻底消除。基坑开挖阶梯由下而上逐步基坑开挖，每完成一级则立刻回填一级，并保证挖掘后的阶梯内悬坡率保持在2%左右，台阶宽度按不低于1m 来修建，其中最底端台阶宽度为2m，最上级台阶为解决路床需在深挖1.2m，并用钢筋将上、下路床搭接起来。

第三，铺装土工网：第一层土工网铺设于原路面，之后每增加2m 铺设一层土工网，对于有回填、挖方等区段也需要在路床边铺设土工网。一般地，土工网为U 型长为30cm 的建筑钢筋钉固定，且应尽可能的保障铺装层面整齐，不能有硬实凸起物。

第四，提升坝基造浆：对于使用泥质板岩或板岩坝基填充料的施工区段，需每填方2m 就利用冲击碾压的方式提升路基强度，此外在新、旧路基结合部采用填方造浆后需在挖1.2m 至路床区域。

2.2 浅层换填处理

浅部回填工艺较适合于：软岩土层厚度h ＜3.0m 的新建路基工程、软岩土层厚度h ≤3.0m 而且原旧路路基工程底材采用回填处理改建工程。由于边坡较陡，一般的软土处理办法无法解决新旧路基改建工程，在路基底材上段的岩土只有轻微风化、汽化，则挖去底材上端3m 的轻度风化和汽化层，然后在回填石块，以消除风化和汽化的影响。块石层用冲击碾压提高其强度，冲击次数不少于20次，若冲击碾压区段长度不足100m 则采用吨位为30t 的道路碾压机来进行碾压以提高其强度。本次工程的原路段砌片石防护工程较多，可将原路挖土拆除的护墙碎石作为回填材料，原路基的存水层则采用石块作为回填材料[4]。

2.3 砂土液化处理

实例处于沿途地下水非常高，区间浅部饱和状态角砾层及砂土都存在。以规范贯入法对汽化情况进行辨别，同时对汽化指数值给与测算，全程计存有5 段路基，其汽化级别分别是中等水平和轻度。现阶段底材细沙层汽化的核心原主要是建造原旧路后，路基两边临时性存水，底材细碎石土锁水，采用“浅部回填解决”，挖去汽化岩土壤层，采用块石回填，随后根据存水深层在原地面之上填方当然砾砂，使砾风化层顶超过存水水位线50cm。

2.4 弱膨胀土处理

LK21+140-LK30+270 段底材土层为表面为细沙地层，下边为全风化板岩，部分遍布有朔性粉砂岩。位处案例工程区域，地形地貌波动转变非常小，道路两边植物群落比较繁茂。针对此段弱软土挖土区间，由于基上细沙厚度5.6m，路肩墙较大下挖4.3m，路堑边坡倾斜度为3.0，与此同时路床回填1.2m 砂土，并配备植物纤维毯安全防护，可清除弱软土对路基工程产生的影响。

3.混合泡沫轻质土路堤处理技术

3.1 泡沫复合轻质土在道路拓宽工程中的优势

泡沫复合轻质土由泡沫塑料、水、混凝土以及各自改性剂如减水剂、砂性土、细砂或煤炭灰等材料按一定比例混合制成，该类土主要优势如下：（1）可实现竖直填方，节约用地减少拆迁，减少项目投资。（2）在软土段，不需要进行软土处理。（3）可使用建筑台背填方减少填方路基负载，减少路基的内应力，减少路基的沉降。（4）全自动压实，不需要碾压。（5）使用送泵施工，极大的缓解交通压力。（6）施工周期短，对环境影响小，具有较高的经济社会效益。

3.2 案例路堤泡沫复合轻质土技术的运用

本项目的LK37+810-K37+967 的右侧为泡沫塑料复合型轻质土，为利于新、老路基拼接，在新建的挡土墙与原挡土墙间填充泡沫塑料复合型轻质土。在施工时，先用泡沫塑料复合型轻质土进行第一期填方路基的施工，在泡沫塑料复合型轻质土底端铺设一层厚度为30cm 未筛选的基础垫层，在泡沫塑料复合型轻质土顶端30cm 下焊接一层钢筋网，顶部铺一层防渗土工膜，其间距应遮盖第一级阶梯。

LK41+058-LK41+172 段路基工程拼宽后护坡压覆既有个元一级公路桥梁承台，配备扶壁式挡土墙收拢路堤边坡，为缓解墙背填方路基自身重量及便于工程施工，阻拦墙墙背填充泡沫塑料复合型轻质土。LK51+052-K52+058 段路基工程拼宽后护坡压覆桥梁承台，配备扶壁式挡土墙收拢路堤边坡，为缓解墙背填方路基自身重量及便于工程施工，阻拦墙墙背填充泡沫塑料复合型轻质土。

4.冲击碾压施工需求与碾压密度控制

4.1 冲击碾压施工需求

第一，设备选择。碾压长度大于100m 的路段，选择25kJ 的三角形冲击压道机且冲压次数不低于20 次，对于碾压长度低于100m 的路段，使用30t 以上大马力压道机进行碾压。

第二，碾压宽度不低于6m，若使用自主型冲压机，则最少每块冲压面积要不低于100m2，若使用牵引带型冲压机则工作面积不低于1500m2，且最短冲压间距不小于100m。

第三，构造维护，使用设备进行碾压前需在碾压范围内确保各个地下管道以及周边建筑都以做好万全的保护措施，关于安全性垂直冲压距离见表1。

表1 冲击碾压水平安全距离

正常情况的建筑结构顶端之上填方路基相对高度高于2.5m 或填石相对高度高于3.0m，土工材料垂向填方路基薄厚高于1.5m，可以直接进行冲击碾压。针对上述情况间距不符但又务必要求工程的施工，则可以考虑到采用以下2 种对策：加增冲压加工次数，降低冲击性压道机设备速度及重量，考虑轻型压实机械或人工夯实进行压实；基坑开挖给予深1.5m、宽0.5m 的抗震沟，将冲击碾压区域与既有构筑物之间在平面位置上就行隔离，减少碾压震动对既有构筑物产生过大的影响。

4.2 碾压密度控制

辗压相对密度操纵采用主要是对辗压加工工艺进行过程管理，适当打孔抽样检验碾压密度方式。

第一，辗压工艺技术操纵包含压道机设备布局（数量、吨数、型号）、排序和碾压方法、压道机与铺摊机设备间距、辗压速度、碾压段距离、调头方法等。

第二，碾压完成后，任意采点做灌砂材料检测湿相对密度等，一般不得少于4 点。规范相对密度校准与孔隙率计算方式，规范相对密度宜挑选运用基础理论较大相对密度，但不能以配比设计后的相对密度规范作为全过程工程施工及工程验收参考的要求。在打孔后，宜立即吸净孔内剩水，清扫解决净孔内砂浆，直到干后，以同质性冷再生沥青混合料分层次给与填充和压实。为了降低打孔总数，相关工程施工、工程监理、监管多方宜合作开展打孔精确测量，以防止重复打孔。此外，施工中一定要随时随地用3m 直尺测量平整度，尤其是接口处的平整度。

5.路基施工检测与监测

5.1 路基施工检测

改建路面工程软基处理施工过程中必须严格按照有关标准及设计方案进行相关双重混凝土旋喷桩及预制桩工程施工质量检测工程项目的隧道检测与检测实验。依据检验控制标准及时纠正工程施工性能参数，保证软土加固改造品质，有益于操纵路基填筑地基沉降，进而提升软基处理的承载能力和可靠性。

5.2 桩基承载力试验

根据钻芯取样方法对不一样深层双向水泥土搅拌桩28d 成桩无侧限抗压强度进行测试，实验结果表明，双重水泥土搅拌桩扩张头（0～3m）28d 无侧限抗压强度均值为1.38MPa，下边3m～9m 桩 身与9m～15m 桩身均值抗拉强度分别是0.82MPa 和0.74MPa，均超过设计要点值。

由图1 中可以看到，预制桩基础打桩承载能力要高于水泥土搅拌桩，依照标准中有关单桩承载力明确方式，单桩承载力承载力偏移曲线图发生典型性陡降发生变化时，显著陡降转折点相匹配承载力即是改桩的承载能力，因此水泥土搅拌桩单桩承载力做到310kN，预制桩单桩承载力为615kN，明显高于设计要点单桩承载力测试标准的200kN 和400Kn。

图1 不同软基处理单桩承载力曲线图

5.3 试验段路基监测

因为该工程项目所在地普遍遍布海相沉积浓厚软基处理，路基填筑地基沉降大，与此同时高速路对地基变形要求很高（如工后沉降、基础沉降及路面平整度等），所以需要对地基开展基坑监测，并根据地基沉降剖析也可以检测软基处理效果。软基处理段通常采用路二沉降板开展路基沉降观察，实验路段路基工程50m 每一个监控点，路二沉降板由沉降板、测量杆橡胶管及保护管构成，伴随着路基填筑相对高度逐渐升高，测量杆持续接长。

路基工程实验路段通过水泥土搅拌桩和预制桩结构加固处理过的路基工程总计沉降值比较小，较大总计沉降值为38.77mm，均低于设计方案容许工后沉降指标值50mm，且月均值地基沉降均低于7mm/月的沉降速率控制标准。除此之外，路基沉降波动较大值关键坐落于早期工程施工预压处理堆载环节，伴随着路基工程上端逐级堆载，路基沉降变型关键展现“先迟缓提高-持续增长-慢慢保持稳定”3 个步骤，堆载预压后连续两次月沉降速率均低于5mm，说明路基沉降做到平衡状态，并且也表明改建路基工程拼宽段软基处理达到预期目标[5]。

结语：

本文以某工程项目为例，从理论的层面深入分析了路基拼宽处理技术要点、浅层换填处理要点、砂土液化处理技术要点以及弱膨胀土处理技术要点，阐述了软土层地理条件下进行路基扩建的工艺以及泡沫塑料复合型轻质土在路基扩宽上应用的优势及施工技术难点，也提出了此类建筑施工冲击碾压及辗压相对密度操纵规定，有利于类似路基工程扩建工程参考运用。为避免路基工程拼宽段基础沉降，路基工程分层次填方时设定双层钢塑土工格栅，保证拓宽路基工程的结构稳定性。软基处理结构加固承载能力实验结果显示，双重水泥土搅拌桩不一样深层无侧限抗气体压强达到设计要点，且单桩承载力均超过标准检验指标值。