软土地区路基拼宽施工技术研究

王琛

（张家口路桥建设集团有限公司，河北张家口 075000）

1 引言

环境保护和资源节约是国家的基本策略。建设和维护道路需要消耗的资源量较大，且所需土地也较多，对环境也有一定的污染。因此，交通行业属于占用资源以及消耗能源的行业类型，但也是资源节约型和环境友好型的建设过程中需要重点突破的领域。为使高速公路的通行能力有所提升，缓解道路交通压力，采用改扩建的方式进行道路进行升级改造，比起传统的新建道路的方式，能够使占用的土地资源大大减少，并降低建设成本。但是在拓宽道路后，特别是拓宽软土地基道路的过程中，以传统手段开展施工时，常会遇到桥头跳车和横向裂缝等问题[1]。为确保拼宽后的道路不会有路面裂缝等情况出现，有必要对其开展针对性的研究，以得出相应的解决措施，为相关项目提供理论依据，确保施工质量。

2 路基拼宽概述

2.1 面临的问题

当前软土地区的道路拓宽施工常面临以下3 种问题。

1）位于滨海路段的软土一般都是海相沉积，有较深的厚度、较高的天然含水率以及较大的孔隙比等，并且具有较长的沉降周期个较大的沉降等。而拼宽施工会使软土地基的上部荷载有所增加，从而有附加压力出现[2]，导致新老路基沉降不一致，具体表现为沉降差，使得路面出现裂缝。

2）新老路基结合位置需要较为复杂的施工处理措施，施工难度较大，且难以控制施工质量，该位置的密度较难符合设计要求，也容易出现裂缝。

3）路基填料的性质对沉降量有一定的影响，软土地基压缩以及自身压缩都是路基沉降的根源，因此，不仅要对软土沉降进行控制，还需确保路基填料具备轻质和大刚度的特点，以对其自身沉降进行有效控制。

2.2 新老路基结合方式

基于成本、路网规划和占地面积等方面的考虑，当前高等级公路在拼宽时多以加宽旧路的方式进行施工，具体可以分为拓宽单侧和双侧两种方式，具体如图1 所示。单侧拓宽的方式土石方施工较为集中，且压实施工较为容易，工期较短，新老路基间仅有一侧接触，施工时不会对行车造成影响。但单侧施工容易有偏荷载出现，导致路基出现不均匀沉降[3]。

图1 新老路堤拓宽方式

双侧拓宽的方式在具体施工时采用的是双侧对称施工，不会有偏荷载产生，因此，不均匀沉降有所减小，但所需的施工工期较长，难以集中施工，路基拼接宽度较窄，难以进行有效压实。

道路拼宽施工时，应结合单双侧拓宽的特点合理选择。

3 拼宽路基处理

3.1 浅层处理

3.1.1 轻质填料回填处理

轻质填料的回填处理措施是软土地区路基拓宽时处理浅层土层的主要方式。轻质填料可以分为二灰土和泡沫混凝土两种[4]。

路堤填料中，轻质材料可以有效降低路堤重度以及土压力。此外，在用作路基拓宽材料时，可以基于适用范围的不同合理选择填料的类型。需要注意的是，轻质材料路堤和一般路堤过渡时，可施作台阶式结构进行过渡段的衔接，台阶高度宜为0.5～1.0 m，坡比宜为1∶1～1∶2。

对于二灰土轻质填料，其适用于未稳定沉降的、有着较大沉降速率且较低环境敏感度的路段中。在路基拼宽中使用二灰土填料时，应对二灰土顶部弯沉进行控制。具体施工时应结合洒水措施进行施工，避免有飞灰出现，并且在摊铺二灰土之后应进行碾压施工，可通过小型振动压路机对难以碾压施工的位置进行碾压，以确保压实度满足要求。

搅拌二灰土时，其拌和的临时场地应选择在施工现场周边的空地，在二灰土的原材料中采用Ⅲ级生石灰作为石灰，设计配合比为粉煤灰质量∶石灰质量=95%∶5%，通过集中拌和法进行二灰土填料的拌和。

具体施工时，应采用水平分层的方式进行填筑，填筑规模较大时，应将路段划分为不同区域进行填筑，且应在先进行填筑的路段预留台阶，以便于和后填筑路段搭接，搭接长度应在1.5 m 以上，且必须确保搭接处的压实度满足要求，压实时应按照先轻后重，从两边到中间的方式进行压实。

泡沫混凝土轻质填料适合于未稳定沉降、沉降速率较大且对振动有一定要求的路段。施工时，采用管道进行泡沫混凝土的泵送，确保其流动度在（185±20）Pa·s/m2。泡沫混凝土的施工工艺流程如图2 所示。

图2 工艺流程

3.1.2 铺设土工格室

若使用普通塘渣作为拼宽路段的填料，在完成通车多年后该位置容易有纵向裂缝出现（见图3）。分析其原因可知，出现纵向裂缝是由于两侧地基出现了不均匀沉降，并且在路段拼宽衔接位置没有设置土工合成材料。由此可知，拼宽路段除了需要确保填料满足规定标准，压实程度满足要求，还需要在新旧路基的衔接位置设置土工格室等材料以确保衔接良好。

图3 拼宽纵向裂缝病害

土工格室以玻璃纤维为主要材料，通过相关编制工艺制作而成的网状结构材料即为土工格室，其耐磨性和剪切性能均较好。另外，土工格室质量较轻，且柔性较强，在现场连接和剪切时较为方便，也可进行反复使用，施工较为方便。

施工控制要求：在铺设土工格室时，应按要求先平整路基，确保表层没有突起物。因土工格室的受力与路堤轴线相互垂直，因此，铺设时应确保其平顺性，没有皱褶出现，且有一定的张紧度，可通过土钉等进行压重固定。土工格室应避免在受力方向进行搭接，且应有10 cm 以上的搭接宽度。若需要设置两层以上的格室，应确保上下层接缝断面相互错开。

填料摊铺：在铺设好土工格室之后，应及时覆盖填土，避免土工格室裸露超过48 h。填料应选择透水性较好，有合适级配的砾类土等作为填料，不可采用不良土料。填料最大粒径应小于15 cm，松铺厚度应在30 cm 以下，从两端进行摊铺，以便于格室的固定，再从两端推进到中间。

填料压实：使用振动压路机施工，先以两侧向中间的方式静压。

3.2 拼宽路基深层处理

水泥搅拌桩和预应力管桩是深层软土地基处理的常用方法，而水泥搅拌桩适用于有着较厚软土层的路段，预应力管桩则适用于路基拼宽范围较大，软土层较厚和周边无建筑物的地段。

3.2.1 水泥搅拌桩处理

采用水泥搅拌桩开展拼宽路段的深层处理，能够使该范围软土的沉降量有所减少，使新旧路基的差异沉降有所减小。水泥搅拌桩的桩径宜取500 mm，采用梅花形布置，结合工程地质情况计算桩长和桩间距，以确保工后沉降满足要求。水泥搅拌桩湿喷法的施工流程为：平整场地→设备就位→预搅至桩底设计标高→喷浆搅拌提升至停浆面→重复下沉桩底设计标高→喷浆或搅拌提升至停浆面。

3.2.2 预应力混凝土管桩处理

进行预应力混凝土管桩的设计时，应满足以下要求。

1）按照DB33/T 904—2013《公路软土地基路堤设计规范》的要求设计其桩径、长度和间距。具体规格可结合现有标准图集进行选取，桩帽采用C30 混凝土，并连接管桩。若现场条件允许，可通过静压法进行沉桩施工。

2）预应力混凝土管桩的配筋率应大于0.4%，且纵向主筋数量应在6 根以上。

3）混凝土试件在预应力放张时应具有40 MPa 以上的抗压强度。

4）摩擦型桩基的长度和桩径的比值应在100 以下，端承桩桩基的该比值则应控制在80 以下。

5）布桩的平面系数应在6%以下，若需穿越厚度较大的软土层，则应控制在4%以下。

6）桩顶以上50 cm 范围的填筑材料宜采用清宕渣，且应将其含泥量控制在5%以下。

7）在施工排水管道之前，应先进行预应力管桩施工，排水管道施工完成后再施工桩帽。

通过混凝土预应力管桩对两侧拼宽路段进行深层处理的项目，拼宽段经多年运营后有明显凸起出现。对其原因进行分析可知，拼宽路基在经过桩基处理之后的沉降速率要小于原有路段，随着时间的变化，旧路基不均匀沉降出现越发明显的增长，而设置了预应力混凝土管桩的路基沉降缓慢，导致两者出现沉降差异，从而出现凸起。

综上可知，在处理拼宽路基时，应结合旧路基运营时间和相关的沉降速率进行路基拼宽方式的选择，确保拼宽后的路基有和老路基基本一致的沉降速率。

4 结语

根据上述对软土路基设计的研究可知，软土地区路基拼施工有其复杂性，路表在新旧路基差异沉降的影响下出现裂缝是主要问题所在。本文提出了通过轻质填料和土木格室处理浅层地基的方法，通过水泥搅拌桩和预应力管桩处理深层地基的方法，可为后续类似设计提供参考。