公路軟土路基拓寬設(shè)計與施工技術(shù)

劉忠銘

（海南儒藝交通規(guī)劃勘察設(shè)計有限公司，海南 ?？?570100）

公路軟土路基拓寬設(shè)計與施工技術(shù)

劉忠銘

（海南儒藝交通規(guī)劃勘察設(shè)計有限公司，海南 海口 570100）

總結(jié)了公路拓寬的主要型式及其特點，在用地緊張情況下一般選用拼接式拓寬方法。分析了路基拓寬的主要問題，特別是軟土基礎(chǔ)對拓寬的影響，其主要難點是新老路基連接處的不均勻沉降問題。提出軟土路基拓寬的設(shè)計與施工技術(shù)，包括拓寬型式的設(shè)計、軟土基礎(chǔ)的加固處置及新老道路連接處施工等方面，保障公路拓寬的設(shè)計與施工質(zhì)量，保障運營安全與長期使用性能。

公路；軟土路基；拓寬；設(shè)計方法；施工技術(shù)

0 引言

我國交通運輸行業(yè)在近年來得到了飛速發(fā)展，各種道路與橋梁基礎(chǔ)設(shè)施也在不斷建設(shè)，以滿足交通增長的要求，而在部分區(qū)域原有的道路寬度已然不能滿足現(xiàn)在及未來預(yù)測的交通運輸要求，需要進行公路的擴建加寬，例如滬寧高速、廣佛高速、沈大高速等都進行了不同程度的拓寬，在原來道路進行直接的拓寬也成為較為經(jīng)濟的方式。然而在這些道路拓寬設(shè)計與施工中，處于軟土地基環(huán)境的加寬，無論在設(shè)計還是實際施工中都具有很大的難度及安全隱患，需要引起足夠重視。

軟土材料存在強度低、流動性和觸變性大、長期荷載作用沉降變形大等問題，如果直接在軟土地基上修建道路，則會在后期運營使用中出現(xiàn)道路沉降開裂、局部塌陷等病害，對道路的運營維護造成很大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，也形成了很大的安全威脅，因此需要在設(shè)計與施工階段就對這些問題進行充分考慮，將相關(guān)風(fēng)險進行有效控制[1-2]。公路有不同類型的加寬方式，不同加寬設(shè)計方法其設(shè)計與施工要點都不同，但總體應(yīng)該保持新老路基連接過渡合理，減少不均勻沉降，并處理好軟土路基的不利隱患。

首先總結(jié)公路路基加寬的幾種方式，分析不同方式的設(shè)計與施工要點；然后分析軟土環(huán)境下路基加寬的主要問題與危害；最后提出軟土路基加寬的施工技術(shù)，包括軟土的加固技術(shù)與拓寬施工技術(shù)。以此提高拓寬路基的施工質(zhì)量及工作性能，保障公路的運營安全與長期性能。

1 公路路基拓寬主要型式及特征

公路拓寬施工的目的是將道路路面進行橫向加寬，使得道路所容納的交通量提高，滿足現(xiàn)在及未來一段時間內(nèi)的交通通行要求。根據(jù)路基拓寬方式及其與原來路基的關(guān)系，主要有以下四種加寬方式，這些拓寬方式所應(yīng)用的環(huán)境及其設(shè)計施工要點也顯著不同，如圖1所示。

圖1 公路路基拓寬的主要型式

單側(cè)分離式拓寬在原來的道路路基上，以完全分離的型式在一側(cè)新建道路，基本上不用到原來道路的基礎(chǔ)，新老道路之間沒有直接的連接，這種拓寬方式主要適用于用地寬松的區(qū)域，以及新老道路之間有重要構(gòu)造的環(huán)境。顯然，分離式拓寬直接造成交通的分離，對交通的組織規(guī)劃有一定難度，同時在用地緊張區(qū)域顯然不合適。分離式道路的優(yōu)勢是兩種道路工作是分開的，因此不存在新老道路不均勻沉降的問題，新道路的施工不對原道路產(chǎn)生任何干擾。

雙側(cè)分離式拓寬則是在單側(cè)分離式拓寬的基礎(chǔ)上分兩側(cè)分別加寬，這種拓寬主要是在原道路體系寬度有限制的情況，例如道路遇到橋梁路段，這種拓寬方式一般僅僅在小部分區(qū)域使用，因為會帶來交通組織與管理混亂的問題，同時交通的通行效率差，不經(jīng)濟。

單側(cè)拼接式拓寬則是以原道路路基為基礎(chǔ)在一側(cè)施工新的道路，并將新老道路在路基和路面層次進行完全的連接，這樣就可以將新老道路作為不同行駛方向的車流使用。注意到單側(cè)拼接是拓寬適用于單向坡度的道路，對于雙向坡度可能會增加道路中心的標(biāo)高，這個需要在設(shè)計中考慮。單側(cè)拼接式拓寬的優(yōu)勢是交通通行效率高，管理方便；存在的問題是新老道路的連接問題，可能會因為新老道路運營時間差異產(chǎn)生不均勻沉降，特別是軟土路基。

雙側(cè)拼接是以原道路路基兩側(cè)為施工基礎(chǔ)，建造后期的道路結(jié)構(gòu)，特別適用于雙向橫坡的道路。通過這種拓寬設(shè)計也可以將重載交通引入到新道路上，使得新老道路能夠獲得一致的使用年限，對于交通組織和管理也比較方便。但其施工分散，不利于集中作業(yè)，工程量大。

2 軟土路基拓寬的主要問題

軟土環(huán)境對公路的建設(shè)具有重要影響，由于軟土材料承載能力差、沉降變形大等問題，使得軟土路基很容易在施工或運營中變形，小則引起路面和路基的開裂，大則引起路段的塌陷和破壞，引發(fā)安全問題。因此軟土路基應(yīng)該在施工中就進行加固，將其風(fēng)險控制在可接受范圍，才不至于對道路的運營產(chǎn)生很大的影響。

分離式路基拓寬中，軟土路基并不產(chǎn)生附加危害，只需要對軟土進行加固處理即可，與普通的道路施工沒有顯著的差別。然而如果采用拼接式拓寬方法，無論是單側(cè)還是雙側(cè)，由于新老道路存在連接，這種施工中的連接本來在新老道路施工完成后就會有不均勻沉降的風(fēng)險，而在軟土路基情況下，這種風(fēng)險因素則大大增加，需要在施工階段進行解決。

拼接式拓寬中，新老道路在施工完成后，道路的沉降主要包含施工壓實過程中的瞬間壓縮變形、固結(jié)沉降和后期很長時間內(nèi)的沉降。舊道路一般運營十年以上，因此其瞬間壓縮變形、固結(jié)沉降和長期沉降都可以認(rèn)為已經(jīng)完成，道路路基處于穩(wěn)定狀態(tài)。然而新建道路雖然在施工中的瞬間壓縮變形已經(jīng)完成，固結(jié)沉降發(fā)生了部分，但如果是軟土路基則固結(jié)沉降很難在施工階段就完成發(fā)生。由于軟土固結(jié)時間長，需要很長一段時間才能完全發(fā)生完這些變形，另外長期沉降也需要后期運營中慢慢產(chǎn)生。通過上述分析，可知在新老道路連接中，特別是軟土環(huán)境，新道路與舊道路存在非常顯著的不均衡沉降，這種沉降差直接在新老道路連接處產(chǎn)生開裂，道路路面出現(xiàn)開裂、塌陷等病害，對行車安全產(chǎn)生顯著影響。

3 軟土路基拓寬的設(shè)計與施工要點

根據(jù)路基拓寬的主要型式及路基拓寬的主要質(zhì)量問題，首先需要明確軟土路基拓寬設(shè)計方法，明確軟土路基的處置技術(shù)與要點，最后針對新老路基連接問題提出施工方法和注意事項，保證軟土路基的拓寬施工質(zhì)量。

3.1 軟土路基拓寬設(shè)計方法

視軟土分布情況選擇路基拓寬方式，如果新建道路軟土分布嚴(yán)重，且存在其他不穩(wěn)定地質(zhì)狀況，同時道路加寬區(qū)域用地不緊張，可以選用單側(cè)分離式拓寬設(shè)計，使得新老道路不產(chǎn)生直接的聯(lián)系，這樣可以確保軟土路基僅對新建道路產(chǎn)生影響，不構(gòu)成對新老道路連接的影響。

如果軟土分布零散且危害程度不高，道路兩邊用地緊張且有限制，可以在加固軟土路基的基礎(chǔ)上采用單側(cè)拼接式拓寬方式。拼接式加寬中需要用到削坡和臺階開挖方式，并配合土工合成材料，目的是將新老道路連接形成整體。

3.2 軟土路基加固處置對策

無論采用何種拓寬設(shè)計方式都需要對軟土路基進行處置加固，降低其安全風(fēng)險。常用的軟土路基處置方法有墊層換填法、排水固結(jié)法和復(fù)合地基加固等方式[3-4]。

墊層換填法通過將軟土層進行換填，采用物理性能與力學(xué)性能好的砂層或土層進行換填，一般用于處理軟土層較薄的路基情況，厚度一般在2～3 m，使換填法不需要耗費較大的施工成本，同時能夠有效控制差異沉降。

排水固結(jié)法則是通過加壓的方法將土體中的水排出，使得有效壓力增加，從而孔隙體積減小而密實度增大。排水固結(jié)通過施加荷載和排水兩個過程，可以通過天然土層自身的孔隙及透水性進行排水，也可以設(shè)置砂井或者塑料排水體等促進排水過程。

復(fù)合地基加固則是通過物理或化學(xué)的手段，將天然土層的力學(xué)性能進行增強。例如，將液體材料灌入待加固的土層中，通過化學(xué)反應(yīng)改變土層的材料構(gòu)成，從而提高其物理特性和力學(xué)特性，使得軟弱土層能夠與新灌注的材料形成整體，提高整體的承載能力和堅固性。復(fù)合地基加固主要的方式有水泥土攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁及高壓旋噴樁等，這些復(fù)合地基加固方式的特點及應(yīng)用范圍的分析見表1，根據(jù)軟土路基的實際情況選擇加固處置方法。

表1 復(fù)合地基加固處置方法及應(yīng)用

3.3 新老路基連接施工技術(shù)

新老路基連接是道路拓寬施工的難點和重點，特別是軟土基礎(chǔ)環(huán)境。首先，需要進行恰當(dāng)?shù)呐_階開挖，其次應(yīng)選擇適宜的路基填料，最后要對新老路基結(jié)合處進行強化施工。

臺階開挖是保證新老道路連接的有效施工做法，可以盡可能使得兩側(cè)道路共同沉降變形。臺階開挖前需要將表層浮土、雜草等進行清除；臺階寬度應(yīng)該盡可能大，臺階的坡度也需要適當(dāng)使得路基的荷載平均分擔(dān)；臺階高度一般控制在80 cm以內(nèi)，太小使得施工量很大，太大不能起到牢固連接新老路基的作用。

新路基合適的填料也是減少不均勻沉降的關(guān)鍵因素，采用輕質(zhì)、高強、壓實性好的填料可以使得路基的沉降在壓實過程中基本完成，減少后期的沉降變形。碎石土、砂礫土和高質(zhì)量粉土都是很好的路基填料。

新老路基結(jié)合部的強化施工可以采用土工格柵等人工合成材料埋設(shè)與結(jié)合部，加強該處的承載能力，降低其開裂的風(fēng)險，充分利用土工格柵伸長率低不易變形且強度高的優(yōu)勢，將開裂風(fēng)險轉(zhuǎn)移到土工格柵上。

4 結(jié)語

公路拓寬有多種施工方式，有分離式拓寬和拼接式拓寬兩種，由于用地限制及施工方便，大多采用拼接拓寬的施工方法，而這也帶來了新老路基連接問題，特別是軟土基礎(chǔ)環(huán)境下，這一問題更加突出。論文分析了軟土基礎(chǔ)對公路拓寬的影響及危害，主要是新老路基不均勻沉降問題，提出了軟土路基拓寬的設(shè)計與施工解決對策，包括拓寬設(shè)計型式、軟土基礎(chǔ)處置方法及新老路基結(jié)合處的加強施工等，提高公路拓寬的設(shè)計與施工質(zhì)量，保障運營安全與長期使用性能。

[1]楊紅菊,朱志鐸.高速公路拓寬工程中的軟土地基處理[J].路基工程,2008(5):183-184.

[2]盧剛旭,王國群.公路工程中的軟土路基施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技,2015，38(2):33-34.

[3]褚華春.軟土地基上公路路基拓寬施工質(zhì)量控制[J].建筑施工,2015,37(1):43-45.

[4]董慶陽.高速公路路基拓寬中的軟土地基處理技術(shù)[J].蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2014,21(3):50-53.

寧夏涇源至甘肅華亭省際高速公路可研報告獲批

近日，S11涇源(甘寧界)至華亭高速公路工程可行性研究報告獲甘肅省發(fā)改委批復(fù)。涇源至華亭高速公路是甘肅省道網(wǎng)規(guī)劃的18條聯(lián)絡(luò)線之一，是寧夏“三環(huán)八射九聯(lián)”高速公路網(wǎng)中的一聯(lián)，也是甘寧兩省區(qū)重要的省際高速公路連接線。涇源至華亭高速公路起點位于甘寧界的雙疙瘩梁，與寧夏S25高速公路相接，止于華亭縣馬峽鎮(zhèn)深溝村，以樞紐立交與G8513平綿國家高速公路平?jīng)?華亭)至天水段相接，全長10.622 km。該項目估算投資15.36億元，全線采用雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計時速80 km/h。

U416.1

B

1009-7716（2017）10-0136-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.041

2017-05-09

劉忠銘（1963-），男，湖南靖州人，路橋工程師，從事路橋設(shè)計工作。