樁承式錨桿泡沫輕質土在既有高速公路拓寬中的應用研究

彭學東 丁瑤

摘要：既有高速公路拓寬工程中，新舊路基差異沉降控制是需要關注的重點難題。受益于泡沫輕質土具有自重輕、減震性好、防水性強、耐久性良等特點，本文依托某公路拓寬工程提出了樁承式錨桿泡沫輕質土拓寬路基技術。應用效果表明，通過加寬路基增設小直徑鋼管樁、泡沫輕質土填充、錨桿連接新舊路基等關鍵技術，有效提高了拓寬路基承載能力和新舊路基連接強度，降低了新舊路基的差異沉降。

關鍵詞：公路拓寬 泡沫輕質土 錨桿 差異沉降

Research on Application of Pile-supported Anchor Bolt Foam Lightweight Soil in Widening of Existing Expressway

PENG Xuedong? DING Yao

（Sichuan Transportation Construction Group Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan Province， 610047 China）

Abstract： In the existing highway widening project， the differential settlement control of the new and old roadbeds is a key problem that needs to be paid attention to. Benefiting from the characteristics of lightweight foamed soil with light weight， good shock absorption， strong waterproofness， and good durability， this paper proposes a technology for widening roadbed with pile-supported anchor foam lightweight soil based on a highway widening project. The application results show that by widening the roadbed， adding small-diameter steel pipe piles， foaming light soil filling， and anchoring the new and old roadbeds， the bearing capacity of the widened roadbed and the connection strength of the new and old roadbeds are effectively improved， and the differential settlement of the new and old roadbeds is reduced.

Key Words： Highway widening; Foam light soil; Anchor rod; Differential settlement

隨著近年來社會經濟的快速發(fā)展和通車量的日益增加，原有高速公路的運行能力己不能滿足現有交通增量的需求，導致新建或改建高速公路工程日漸增多。改建公路的使用性能和壽命往往受拓寬后新路基和地基承載能力的影響較大，尤其當處理不好軟基處理、加寬路基自身壓縮穩(wěn)定和新舊路基的銜接問題，在拓寬道路正常運營后，新舊路基間容易發(fā)生過大差異沉降而導致在新舊路面交界處出現縱向裂縫，甚至發(fā)生交界面錯臺或整體滑移現象而破壞道路，嚴重時導致改建后道路無法正常運營。

作為一種新型建筑材料，泡沫輕質土具有輕質性、較大抗壓強度、彈塑性低、流動性大、隔熱性好、減震性好、防水性強、耐久性好、抗凍融性強、硬化后具有自立性、節(jié)能環(huán)保性良好等特點，目前已取得較為系統(tǒng)的科學研究，主要集中在材料配制工藝和基本特性[1-4]。受益于上述特性，泡沫輕質土也逐步應用于建筑工程、公路軟基處理、公路堤段滑塌和公路拓寬等工程實踐，取得了良好的技術效果[5-9]。尤其對于公路拓寬工程，泡沫輕質土的應用可有效解決新舊路基的差異沉降與側移問題[10-12]。依托某現役高速公路工程涵洞段施工，本文提出了樁承式錨桿泡沫輕質土拓寬施工技術，以期為將來類似工程提供參考經驗。

1 工程概況

成樂高速擴容E2-SG2項目，由以前的雙向四車道變?yōu)殡p向八車道，項目完工通車后將有效緩解成樂高速的擁堵，助推樂山區(qū)域經濟發(fā)展。本工程位于夾江縣及樂山市中區(qū)，沿線地貌大致分為河谷堆積地貌、丘陵地貌。河谷地貌主要由河漫灘、I級階地、高階地等組成，斷續(xù)分布在岷江及其支流兩岸;丘陵地貌是沿線所穿越的主要地貌類型，包括淺切丘陵、中切丘陵和深切丘陵3種類型。根據成因類型，本工程所在區(qū)域地貌可分為侵蝕堆積地貌、構造剝蝕地貌及侵蝕構造三大類。為了降低新拓路基的自重荷載，標段K100+084～K124+694路基采用泡沫輕質土填充，合計用量約117360方。

2 工藝原理

本工程采用樁承式錨桿泡沫輕質土拓寬路基技術，其工藝原理可概括為：如圖1所示，在加寬路基內自下向上依次鋪設底部土工格室、中部土工格室、防滲土工膜和鋼絲網，內部澆筑填充有泡沫輕質土，最后在邊坡表面鋪設預制面板。在原有路基的邊坡位置開挖修筑形成臺階，通過臺階在原有路基內部斜向打設錨桿，沿著臺階邊緣鋪設一層鋼絲格柵網，將錨桿外露端部通過連接件錨接在鋼絲格柵網上。其中，錨桿端部的連接件主要由墊板和固定卡具兩部分組成。通過打設錨桿可有效加強原有路基（填土）與加寬路基（泡沫輕質土）的連接。此外，在原有路基的臺階底部和加寬路基的底部均打設有小直徑鋼管樁用于提高路基承載性能，其中在加寬路基底部的小直徑鋼管樁頂部通過澆筑混凝土承臺連接成一個整體，承臺表面鋪設有碎石墊層。

3 施工關鍵技術

圖2為樁承式錨桿泡沫輕質土拓寬路基技術的施工工藝流程。其施工關鍵技術主要包括預制面板、開挖路基并修整臺階、面板基礎施工、泡沫輕質土施工和涵洞施工等。

3.1預制面板

預制面板模具采用定型化膠模，選取面積適宜的預制場地（一般約1000㎡），混凝土材料采用C25小石子混凝土?，F場預制面板的主要流程為：加工預埋筋、鋼絲網→模具內表面均勻涂抹脫模劑→澆筑第一層混凝土并振搗密實→鋪下一層鋼絲網→澆筑第二層混凝土，振搗密實后收面→安裝預埋筋→脫模→二次搬運→養(yǎng)護。

3.2開挖路基并修整臺階

個別工點填筑高度較高，臺階開挖宜采用小型挖機從上往下分層開挖，如果工點出現石方挖方時因工點靠近市區(qū)無法采用爆破手段處理，需采用合適且經濟的方法進行石方開挖，施工過程中使用自卸車運土至棄土，同時做好防止雨水沖刷措施，防止塌落。

3.3面板基礎施工

開挖保護壁面板基礎基坑，基礎澆筑完成后，強度達到一定程度時進行保護壁面板砌筑，當保護壁面板砌筑高度達到0.9～1.2m時，進行輕質土分區(qū)分隔模板安裝。如圖3所示，在保護壁基礎上按設計圖放樣，用墨斗彈線后安裝第一塊面板，使用水泥砂漿對上下面板錯縫砌筑（縫寬1cm）;隨后，先采用鋼筋將上下面板間的預埋筋焊接相連，再利用鋼筋拉桿將面板固接在角鋼支柱上，要求面板安裝橫平豎直，表面干凈。

3.4泡沫輕質土施工

鋪設鋼絲網時，橫向和縱向錨固間距分別為1.0m和2.0m，金屬網的平面重疊搭接寬度不宜少于25mm，搭接處采用塑料扎扣進行綁扎和U型釘進行錨固。

泡沫輕質土底部基礎采用小直徑鋼管樁承臺，樁徑140mm，樁長9m，布置3排，頂部與承臺連接，承臺高0.8m，寬2.3m。為增加泡沫輕質土與路堤之間的整體性，泡沫輕質土與路堤采用6m長錨桿進行連接，錨桿端頭與泡沫輕質土角鋼焊接，錨桿進入路堤為4m，進入輕質土為2m，每排3根錨桿，其余段每排2根錨桿，錨桿沿縱向（路線方向）間距為3m。隨后，如圖4所示進行泡沫輕質土澆筑。

3.5涵洞施工

預制鋼筋混凝土正交蓋板涵板塊按簡支單向板設計，根據填土高度計算配筋和蓋板厚度。涵臺利用蓋板及涵底鋪砌作為上、下端的支撐，構成框架體系。涵臺作為上端餃結、下端固結承受臺背水平壓力的豎柔進行計算。臺帽與涵臺頂面應鋪設厚度2cm的橡膠緩沖墊。

涵臺和基礎混凝士均采用分層澆筑方式，上下混凝土澆筑層的溫差不宜超過20°C?；A頂層混凝土澆筑時，應與底板以上30cm涵臺或涵身梗肋同步澆筑。

洞身在順水方向應根據地形、地基土壤情況，每隔4～6m設置一道貫穿整個斷面的沉降縫。洞口與洞身分離砌筑。沉降縫縫寬1～2cm，縫內填充瀝青麻絮。

4 施工效果分析

本工程針對高速公路涵洞段樁承式錨桿泡沫輕質土拓寬施工方法進行完善，在原有路基邊坡修筑臺階，埋入錨桿，在臺階上布設鋼絲格柵網，加寬路基內填充泡沫輕質土，土底部設置小直徑鋼管樁基礎，最終集成了樁承式錨桿泡沫輕質土拓寬路基技術。通車運營后，選取多個拓寬路基段典型斷面開展長期觀測。監(jiān)測數據表明，通車5個月后新舊路面的差異沉降僅為1.8mm左右，并呈現穩(wěn)定的趨勢。

與傳統(tǒng)施工技術相比，本技術的特點主要體現在以下幾個方面：

（1）加寬路基內填充泡沫輕質土，泡沫輕質土施工性好、滲透及吸水性低、導熱系數小、具有較好的耐久性，可有效緩解新舊路基的差異沉降病害。

（2）原有路基邊坡修筑臺階并內置錨桿，錨桿外露端部與鋼絲格柵網錨固連接。通過打設錨桿連接原有路基與加寬路基，可有效提高新舊路基交界處的連接強度，防止路基沿結合面的滑動破壞。

（3）在原有路基的臺階底部和加寬路基的底部均打設有小直徑鋼管樁，其中在加寬路基底部的小直徑鋼管樁頂部通過澆筑混凝土承臺連接成一個整體，有助于提高拓寬路基承載能力。

5 結語

依托成樂高速擴容工程，本文提出了樁承式錨桿泡沫輕質土拓寬路基技術。該技術通過加寬路基增設小直徑鋼管樁、泡沫輕質土填充、錨桿連接新舊路基等關鍵技術，有效提高了拓寬路基承載能力和新舊路基連接強度，降低了新舊路基的差異沉降，為將來類似工程提供參考經驗。

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