軟土地區路基拼寬施工技術研究

王琛

（張家口路橋建設集團有限公司，河北張家口 075000）

1 引言

環境保護和資源節約是國家的基本策略。建設和維護道路需要消耗的資源量較大，且所需土地也較多，對環境也有一定的污染。因此，交通行業屬于占用資源以及消耗能源的行業類型，但也是資源節約型和環境友好型的建設過程中需要重點突破的領域。為使高速公路的通行能力有所提升，緩解道路交通壓力，采用改擴建的方式進行道路進行升級改造，比起傳統的新建道路的方式，能夠使占用的土地資源大大減少，并降低建設成本。但是在拓寬道路后，特別是拓寬軟土地基道路的過程中，以傳統手段開展施工時，常會遇到橋頭跳車和橫向裂縫等問題[1]。為確保拼寬后的道路不會有路面裂縫等情況出現，有必要對其開展針對性的研究，以得出相應的解決措施，為相關項目提供理論依據，確保施工質量。

2 路基拼寬概述

2.1 面臨的問題

當前軟土地區的道路拓寬施工常面臨以下3 種問題。

1）位于濱海路段的軟土一般都是海相沉積，有較深的厚度、較高的天然含水率以及較大的孔隙比等，并且具有較長的沉降周期個較大的沉降等。而拼寬施工會使軟土地基的上部荷載有所增加，從而有附加壓力出現[2]，導致新老路基沉降不一致，具體表現為沉降差，使得路面出現裂縫。

2）新老路基結合位置需要較為復雜的施工處理措施，施工難度較大，且難以控制施工質量，該位置的密度較難符合設計要求，也容易出現裂縫。

3）路基填料的性質對沉降量有一定的影響，軟土地基壓縮以及自身壓縮都是路基沉降的根源，因此，不僅要對軟土沉降進行控制，還需確保路基填料具備輕質和大剛度的特點，以對其自身沉降進行有效控制。

2.2 新老路基結合方式

基于成本、路網規劃和占地面積等方面的考慮，當前高等級公路在拼寬時多以加寬舊路的方式進行施工，具體可以分為拓寬單側和雙側兩種方式，具體如圖1 所示。單側拓寬的方式土石方施工較為集中，且壓實施工較為容易，工期較短，新老路基間僅有一側接觸，施工時不會對行車造成影響。但單側施工容易有偏荷載出現，導致路基出現不均勻沉降[3]。

圖1 新老路堤拓寬方式

雙側拓寬的方式在具體施工時采用的是雙側對稱施工，不會有偏荷載產生，因此，不均勻沉降有所減小，但所需的施工工期較長，難以集中施工，路基拼接寬度較窄，難以進行有效壓實。

道路拼寬施工時，應結合單雙側拓寬的特點合理選擇。

3 拼寬路基處理

3.1 淺層處理

3.1.1 輕質填料回填處理

輕質填料的回填處理措施是軟土地區路基拓寬時處理淺層土層的主要方式。輕質填料可以分為二灰土和泡沫混凝土兩種[4]。

路堤填料中，輕質材料可以有效降低路堤重度以及土壓力。此外，在用作路基拓寬材料時，可以基于適用范圍的不同合理選擇填料的類型。需要注意的是，輕質材料路堤和一般路堤過渡時，可施作臺階式結構進行過渡段的銜接，臺階高度宜為0.5～1.0 m，坡比宜為1∶1～1∶2。

對于二灰土輕質填料，其適用于未穩定沉降的、有著較大沉降速率且較低環境敏感度的路段中。在路基拼寬中使用二灰土填料時，應對二灰土頂部彎沉進行控制。具體施工時應結合灑水措施進行施工，避免有飛灰出現，并且在攤鋪二灰土之后應進行碾壓施工，可通過小型振動壓路機對難以碾壓施工的位置進行碾壓，以確保壓實度滿足要求。

攪拌二灰土時，其拌和的臨時場地應選擇在施工現場周邊的空地，在二灰土的原材料中采用Ⅲ級生石灰作為石灰，設計配合比為粉煤灰質量∶石灰質量=95%∶5%，通過集中拌和法進行二灰土填料的拌和。

具體施工時，應采用水平分層的方式進行填筑，填筑規模較大時，應將路段劃分為不同區域進行填筑，且應在先進行填筑的路段預留臺階，以便于和后填筑路段搭接，搭接長度應在1.5 m 以上，且必須確保搭接處的壓實度滿足要求，壓實時應按照先輕后重，從兩邊到中間的方式進行壓實。

泡沫混凝土輕質填料適合于未穩定沉降、沉降速率較大且對振動有一定要求的路段。施工時，采用管道進行泡沫混凝土的泵送，確保其流動度在（185±20）Pa·s/m2。泡沫混凝土的施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 工藝流程

3.1.2 鋪設土工格室

若使用普通塘渣作為拼寬路段的填料，在完成通車多年后該位置容易有縱向裂縫出現（見圖3）。分析其原因可知，出現縱向裂縫是由于兩側地基出現了不均勻沉降，并且在路段拼寬銜接位置沒有設置土工合成材料。由此可知，拼寬路段除了需要確保填料滿足規定標準，壓實程度滿足要求，還需要在新舊路基的銜接位置設置土工格室等材料以確保銜接良好。

圖3 拼寬縱向裂縫病害

土工格室以玻璃纖維為主要材料，通過相關編制工藝制作而成的網狀結構材料即為土工格室，其耐磨性和剪切性能均較好。另外，土工格室質量較輕，且柔性較強，在現場連接和剪切時較為方便，也可進行反復使用，施工較為方便。

施工控制要求：在鋪設土工格室時，應按要求先平整路基，確保表層沒有突起物。因土工格室的受力與路堤軸線相互垂直，因此，鋪設時應確保其平順性，沒有皺褶出現，且有一定的張緊度，可通過土釘等進行壓重固定。土工格室應避免在受力方向進行搭接，且應有10 cm 以上的搭接寬度。若需要設置兩層以上的格室，應確保上下層接縫斷面相互錯開。

填料攤鋪：在鋪設好土工格室之后，應及時覆蓋填土，避免土工格室裸露超過48 h。填料應選擇透水性較好，有合適級配的礫類土等作為填料，不可采用不良土料。填料最大粒徑應小于15 cm，松鋪厚度應在30 cm 以下，從兩端進行攤鋪，以便于格室的固定，再從兩端推進到中間。

填料壓實：使用振動壓路機施工，先以兩側向中間的方式靜壓。

3.2 拼寬路基深層處理

水泥攪拌樁和預應力管樁是深層軟土地基處理的常用方法，而水泥攪拌樁適用于有著較厚軟土層的路段，預應力管樁則適用于路基拼寬范圍較大，軟土層較厚和周邊無建筑物的地段。

3.2.1 水泥攪拌樁處理

采用水泥攪拌樁開展拼寬路段的深層處理，能夠使該范圍軟土的沉降量有所減少，使新舊路基的差異沉降有所減小。水泥攪拌樁的樁徑宜取500 mm，采用梅花形布置，結合工程地質情況計算樁長和樁間距，以確保工后沉降滿足要求。水泥攪拌樁濕噴法的施工流程為：平整場地→設備就位→預攪至樁底設計標高→噴漿攪拌提升至停漿面→重復下沉樁底設計標高→噴漿或攪拌提升至停漿面。

3.2.2 預應力混凝土管樁處理

進行預應力混凝土管樁的設計時，應滿足以下要求。

1）按照DB33/T 904—2013《公路軟土地基路堤設計規范》的要求設計其樁徑、長度和間距。具體規格可結合現有標準圖集進行選取，樁帽采用C30 混凝土，并連接管樁。若現場條件允許，可通過靜壓法進行沉樁施工。

2）預應力混凝土管樁的配筋率應大于0.4%，且縱向主筋數量應在6 根以上。

3）混凝土試件在預應力放張時應具有40 MPa 以上的抗壓強度。

4）摩擦型樁基的長度和樁徑的比值應在100 以下，端承樁樁基的該比值則應控制在80 以下。

5）布樁的平面系數應在6%以下，若需穿越厚度較大的軟土層，則應控制在4%以下。

6）樁頂以上50 cm 范圍的填筑材料宜采用清宕渣，且應將其含泥量控制在5%以下。

7）在施工排水管道之前，應先進行預應力管樁施工，排水管道施工完成后再施工樁帽。

通過混凝土預應力管樁對兩側拼寬路段進行深層處理的項目，拼寬段經多年運營后有明顯凸起出現。對其原因進行分析可知，拼寬路基在經過樁基處理之后的沉降速率要小于原有路段，隨著時間的變化，舊路基不均勻沉降出現越發明顯的增長，而設置了預應力混凝土管樁的路基沉降緩慢，導致兩者出現沉降差異，從而出現凸起。

綜上可知，在處理拼寬路基時，應結合舊路基運營時間和相關的沉降速率進行路基拼寬方式的選擇，確保拼寬后的路基有和老路基基本一致的沉降速率。

4 結語

根據上述對軟土路基設計的研究可知，軟土地區路基拼施工有其復雜性，路表在新舊路基差異沉降的影響下出現裂縫是主要問題所在。本文提出了通過輕質填料和土木格室處理淺層地基的方法，通過水泥攪拌樁和預應力管樁處理深層地基的方法，可為后續類似設計提供參考。