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（论文）浅谈高速公路扩建工程中软土地基的处理
郭义兵 南平松建高速公路有限责任公司
摘要：本文阐述了高速公路路基加宽施工中必须考虑到路基的沉降差异及其整体稳定问题，新路基的施工会引导致新旧路基的沉降差异及路基边坡的失稳，所以高速公路路基的扩建加宽工程当中软土地基工程的重点就是要怎样做到减小新旧路基的沉降差异，确保新旧路基的有效衔接。
关键词：高速公路改扩建的现状 处理方法 施工措施
0前言
近年来，随着我国经济建设快速的发展，我国高速公路的建设十分迅猛，通车里程已近2万km。在已经建成使用的高速公路中，由于受修建时社会经济水平、技术水平和建设思想的制约，有相当一部分已不能适应交通量增长和社会发展的需求，有的还出现了比较严重的路面病害。从长远和经济的角度分析，高速公路的改扩建将是我国目前公路建设所面临的非常重要和必须解决的问题。
现有高速公路如何进行有效的改扩建没有成熟的经验可循，从设计到施工，规范涉及不多，而改扩建约束条件不少，用新建工程的思路和设计方法不能解决根本问题；另外，在已完成的改扩建工程中也存在着一些技术问题，工程营运效果还有待时间的考验，因而对高速公路改扩建工程的设计进行研究具有非常重要的现实意义和前瞻性。
1 我国高速公路改扩建的现状
我国已建成的高速公路大部分为双向四车道，随着经济的发展，其中的一些已不能满足交通要求，需扩大通行能力，增加行车道数。根据国外经验及我国未来经济发展的需要，我国主要经济干线走廊带内的高速公路，远期将需要十条左右车道的通行能力。已有四车道如何改建，是旧路加宽还是另辟新线，值得研究。由于近距离新建高速公路，投资规模大，占用土地多，且容易造成路网分布不均，因而在现阶段，我国高速公路的扩建大多采用老路加宽的方案。
老路加宽就是在已有高速公路的两侧或一侧增加几条车道的建设方案，此外还可以考虑采用高架(如中央高架或两侧高架)和中间分隔带预留等方案。
2 加宽工程中的软基处理方法
2．1软基处理方法的比较与选择：目前在扩建工程中最常用的软基处理方法有水泥搅拌桩复合地基、预制管桩复合地基、CFG桩复合地基等，各种方案的优缺点及应用工程实例见表1。
2．2加宽工程的主要软基处理方法：加宽路基的软土地基处理要根据不同路段的地质情况、路基填筑高度、结构物类型等因素，确定合理的处理形式。加宽路基的软基处理以复合地基法为首选，可以通过合理布置桩长与桩距来协调不同路段的沉降差异。适合高速公路加宽工程的主要软基处理方法见表1。
表1：高速公路扩建3-程中软基处理方案比较
(1)处理方案:连续墙+塑料排水板+预压
原理:是一种侧向约束方法，通过在路堤两侧或一侧堤角附近打入水泥墙，来限制基底软土的挤动，从而减少边载对原路堤引发的附加沉降，塑料排水板+预压加速扩建部分软基的固结。
优缺点:处理需要降低地下水位的路段时，效果可靠。可以隔离拓宽荷载对老路的影响，但需要堆载预压，工期较长，造价高。
(2)处理方案:预制管桩复合地基
原理:考虑桩-承台-基土-土工织物-路堤协调作用，大部分荷载由桩体承担，同时充分发挥桩间土的承载潜力。
优缺点:为了降低工程造价，可以配置桩帽疏化桩间距；可以采用现浇和预制的方法，施工方便，工期短；处理效果明显，工后沉降小
(3)处理方案:水泥搅拌桩复合地基
原理:水泥和土体发生一系列物理反应，改善土体物理力学性质，从而提高地基承载力和降低地基压缩性，减少地基沉降，为半刚性得合地基。
优缺点:理论较成熟，处理效果明显，需严格控制施工工艺，保证桩体质量。处理深度有限，对20m以上的软土处理效果难以保证。
(4)处理方案:CFG桩复合地基
原理:由水泥、粉煤灰和碎石或石屑形成的一种可变强度桩，与褥热垫层形成一种刚性复合地基。可以显著降低地基沉降，提高地基承载能力
优缺点:承载力高，沉降变形小，变形稳定快。施工经验不足，如果拼接不当易造成成桩失败，且效果难验证，成本较高。
表2：水泥搅拌桩、素砼桩(CFG)桩和管桩用于扩建工程优缺点比较
(1)项目:水泥搅拌桩
优点:造价较低，扰动小，施工经验丰富，沉降相对较大。
缺点:存在有效桩长问题、施工质量不易控制和检测；处理深度一般小于15m。
(2)项目:素混凝土桩（CFG）
优点:造价适中，承载力高，沉降变形小。
缺点:一般采用振动法施工，对老路的影响较大，施工技术要求较高，施工质量不易控制和检测。
(3)项目:管桩
优点:工厂化生产，质量可靠，处理深度最大，施工快捷，沉降小，对老路干扰小。
缺点:造价较高。
由表2可知，三种方法各具特色，对于高速公路拓宽地基处理有不同的应用条件，对于具体路基应根据工程实际情况灵活选取。
为了达到相同的沉降控制标准，采用水泥搅拌桩、素砼桩和管桩进行地基处理需要采用不同的桩间距。在实际工程中根据地质情况、路基填筑高度等选用不同的、性价比最高的处理方式需要进行经济比较，以6m高填土为例对其造价进行分析比较见表3。
表3：复合地基处理造价比较(双侧拓宽)
1）造价（万元/km） 2）地基处理方式
处理深度（m） 预制管桩（Φ=40cm） CFG桩（Φ=50cm） 水泥搅拌桩（Φ=50cm）
8 1536 1168 1067
10 1920 1460 1334
13 2496 1898 1737
15 2880 2190 2001
20 3840 2920
25 4800 3075
比较分析可见，在满足沉降要求的条件下，水泥搅拌桩最便宜，其次为CFG桩，预制管桩最贵，由于机械及施工工艺限制，水泥搅拌桩目前超过12m成桩质量比较难以保障，CFG桩在20m以内成桩质量较好，价格位于搅拌桩与管桩之间；管桩质量可靠、检测简单、施工方便，能有效控制沉降量，更具优势。
2．3软基处理的设计与施工措施
高速公路扩建相对新线软基处理措施对路基稳定和工后沉降有更高的要求，再加上施工场地有限，施工周期紧等因素，因而在设计与施工中应采取相应的措施以满足加宽工程的特殊要求。
(1)路基填土往往位于旧路基边坡上，因而必须对旧路基边坡按一定坡度削坡，削坡必须满足施丁期间的路基稳定要求。
(2)高速公路路基加宽最好采用快速加固方法，以缩短施工周期，降低施工期间维持交通正常运营的费用。
(3)采用粉喷桩等复合地基处理时，桩体布置可采用里密外疏的方式，以减少工程量。
(4)施工期间要注意排水问题，防止开挖边坡积水，引发老路基坍塌。
(5)在做试验段的同时，还须在施工过程中进行沉降和稳定动态观测，控制填筑速率。
3新旧路基结合部的处治技术
改扩建工程设计中最主要问题是如何处理填方段新旧路基之间的衔接，即如何处理新旧路堤的不均匀沉降。要采取有效的技术措施保证加宽路基与旧路基的良好衔接，使其成为一个整体，避免或减少横向错台和纵向裂缝。
3．1土工合成材料的应用
在高速公路加宽工程新旧路基结合部采用土工格栅可以有效预防差异沉降的产生，这是因为：第一，由于土工格栅与土接触面的摩擦作用，降低了不均匀沉降；第二，土工格栅对土体具有锁定作用，使土体抗剪强度得到充分的发挥，约束了土体的侧向变形；第三，由于水平铺设的土工格栅具有弹性，在反复荷载的作用下，不会产生变形的积累；第四，土工格栅具有一定的张力和延展性，能使路基与土工格栅形成一个连续柔性整体结构。
3．2地基处理措施
软土地基上的新旧路基结合部拼接时，还应对结合部下的软土地基进行重点处理。可以采用超载预压、加密加长粉喷桩、旋喷桩、路堤桩(混凝土管桩)和隔离墙(定喷桩)等方法，通过间距和打设深度的分级过渡处理，沿路基横向形成渐变段，能较理想地解决新旧路堤沉降差问题。
3．3施工措施
(1)边坡削坡：为了确保旧路基安全，旧路基边坡可以分2次开挖，第一次比第二次坡度稍大，并边开挖边做好防护工作。每次开挖完毕后，平整压实，进行复合地基处理施工。
(2)台阶开挖：按照要求开挖内倾台阶，台阶数量尽可能多，为新旧路基的衔接提供更多接触面，更利于新旧路基的接合；在部分填方较高的路段可采取逐步开挖的施工方式。
(3)防水措施：开挖旧路基边坡以后要截断路面水，特别是超高路段，防止雨水直接冲刷边坡；在开挖边坡上铺一层防水胶纸或塑料布，以防止雨水渗入；迅速排除施工场地积水，断绝外来水。
(4)土工格栅的铺设：土工格栅的铺设采用横向铺设，关键是保证其连续性，不出现断裂、弯扭折皱、松弛，又要避免过量拉伸。材料应堆放在阴凉处，严禁暴晒和雨淋，以免其性能老化。软基处理段与未处理段的交接处设置过渡衔接，并保证必要的搭接长度。在路槽纵向铺设跨施工缝的土工格栅，加强新旧路基的横向联系，减少裂缝反射。
(5)路基填筑：根据区域的料源情况合理选择填料，填料的物理力学特性要与旧路基填料相近。严格控制新旧路基结合带的压实，对新旧路基结合带(大型压路机的压实施工死角)用打夯机分薄层填筑压实。
4结语
在具体施工过程中，我们应注意，各种软土路基处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点。同时，由于工程地质条件千变万化，各个道路工程路基条件差别很大，具体道路工程对路基的要求也不同，而且机具材料等条件也会因工作部门不同、地区不同而有较大的差别。因此，对每一个道路工程的分析，应从路基条件、处理要求、施工工艺、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑，以确定合适的路基处理方法。总的来说，在确定路基处理方法时，可根据工程具体情况，对几种路基处理方法进行技术、经济以及施工进度等比较，通过比较分析采用一种路基处理方法或由两种以上的路基处理方法组成的综合处理方案。另外，在确定路基处理方法时，还要注意节约能源，注意保护环境，避免因路基处理对地面水和地下水产生污染，以及振动噪音对周围环境产生不良影响等。
参考文献：
【l】地基处理技术规【S】．北京，中国计划出版社，2005．
【2】焦斌．浅谈高速公路软基处理方法及其适用范围【J】．科技信息，2007(26)．
来源:跨考网论坛 出处地址:http://bbs.kuakao.com
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雷达卡
发表于 2011-3-7 10:10
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