關(guān)于高速公路軟土路基加寬工程施工技術(shù)研究

文/李春暉、賈中舉

1 前言

科技水平的不斷提升，使得各行各業(yè)迎來(lái)快速發(fā)展契機(jī)，發(fā)展建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)所處地區(qū)高速公路安全穩(wěn)定狀態(tài)的支持。然而在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，因建設(shè)年代久遠(yuǎn)、設(shè)計(jì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低以及地質(zhì)條件復(fù)雜等因素影響，使得高速公路路基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同程度的沉降問(wèn)題，無(wú)法滿足當(dāng)前交通量運(yùn)輸使用需求。為此工程建設(shè)者應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)新舊路基加寬施工處理難點(diǎn)進(jìn)行確定，以使路床施工處理技術(shù)、新舊路基拼接施工技術(shù)、沖擊碾壓施工技術(shù)以及特殊路基處置技術(shù)的應(yīng)用控制效果達(dá)到預(yù)期。這是推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展，以及滿足各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的重要課題，應(yīng)充分利用現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)進(jìn)行控制。

2 工程概況

某高速公路橫穿17 個(gè)市縣地區(qū)，成功將涉及的主要城市緊密連接起來(lái)。然而，通車(chē)運(yùn)行多年，交通量逐年增加，特別是大型以上車(chē)輛占到3/10 左右，加重了道路擁擠問(wèn)題。不僅使高速公路行駛車(chē)輛的速度下降，還降低了交通運(yùn)輸能力。在大幅降低車(chē)輛行駛速度的同時(shí)，還導(dǎo)致道路運(yùn)輸能力下滑。根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果，一些高速公路路段存在車(chē)流量超負(fù)荷問(wèn)題。究其原因，與工程建設(shè)階段設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求較低有關(guān)，無(wú)法滿足當(dāng)前地區(qū)發(fā)展對(duì)道路服務(wù)水平的需求，在一定程度上阻礙了所處區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為解決此問(wèn)題，工程建設(shè)者對(duì)現(xiàn)有雙向四車(chē)道進(jìn)行加寬擴(kuò)建。預(yù)計(jì)將目標(biāo)路段加寬為雙向八車(chē)道，整體式路基寬度增加到42m。

3 高速公路軟土路基加寬工程的施工要求

本高速公路工程原為雙向四車(chē)道，為緩解交通壓力大、解決交通量增加帶來(lái)的一系列問(wèn)題，現(xiàn)擴(kuò)建為雙向八車(chē)道。其中，整體式標(biāo)準(zhǔn)路基寬度為42m，兩側(cè)分離式路基寬度為13.5m。具體軟土路基加寬方案，如表1 所示。

表1 路基加寬方案要求

4 高速公路軟土路基加寬工程施工技術(shù)的實(shí)踐策略

4.1 路床施工處理技術(shù)

4.1.1 路床處理。根據(jù)工程所處交通量情況確定工程路床厚度為120cm，調(diào)整路床與路面各層間組合形式，路床部位的土質(zhì)填料需要摻入適量石灰與水泥。具體工程量為：30cm 上路床摻灰6%，90cm 下路床的上部50cm 摻灰4%，其余40cm 無(wú)處理。此外，為解決新舊路基不均勻沉降問(wèn)題，30cm 低路段上路床摻灰6%，90cm 下路床摻灰4%。上述處理措施運(yùn)用，能夠?qū)β坊姆€(wěn)定性進(jìn)行整體提升[1]。

4.1.2 路基壓實(shí)度控制技術(shù)。由于壓實(shí)度會(huì)對(duì)新舊路基結(jié)合部位的穩(wěn)定性造成極大影響，為控制差異沉降問(wèn)題出現(xiàn)，進(jìn)而強(qiáng)化路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固效果，應(yīng)按照如表2 所示要求，進(jìn)行拼接段路床的壓實(shí)度控制。

表2 路床土最小強(qiáng)度與壓實(shí)度控制目標(biāo)

4.2 新舊路基拼接施工技術(shù)

高速公路的改擴(kuò)建施工過(guò)程，需將結(jié)合部位的開(kāi)裂問(wèn)題作為重點(diǎn)控制對(duì)象，即嚴(yán)格按照施工建設(shè)要求，采用臺(tái)階開(kāi)挖與削坡方式來(lái)完成路基加寬作業(yè)。此過(guò)程，為強(qiáng)化新舊路基拼接質(zhì)量，避免縱橫向裂縫與錯(cuò)臺(tái)病害出現(xiàn)。路基填筑施工操作前期，應(yīng)對(duì)舊路路基進(jìn)行削坡施工處理，而后再進(jìn)行開(kāi)挖臺(tái)階作業(yè)，這里的削坡厚度為30cm。臺(tái)階開(kāi)挖施工，應(yīng)遵循自下而上原則，充分利用舊路堤，因土方工程量較少，所以，應(yīng)控制好臺(tái)階與加寬部位路基壓實(shí)度的一致性。按照高速公路改擴(kuò)建施工作業(yè)要求，保留舊路基。此外，臺(tái)階開(kāi)挖的底面，應(yīng)沿著偏道路中心部位進(jìn)行，以提高夯實(shí)作業(yè)質(zhì)量效果。在嚴(yán)控施工厚度的情況下，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以最大限度地保證新舊路基的拼接質(zhì)量[2]。

因舊路路基工程采用的填料為粉質(zhì)黏土與砂土，為解決填料黏聚力不夠問(wèn)題，應(yīng)對(duì)改擴(kuò)建加寬臺(tái)階的尺寸進(jìn)行調(diào)整，即高度為66.7cm 高、寬度為100cm。當(dāng)加寬施工作業(yè)完成，就可開(kāi)展新舊路基的拼接填筑作業(yè)。當(dāng)開(kāi)挖施工到路床底面位置，加寬臺(tái)階尺寸要根據(jù)路基填筑高度的實(shí)際情況來(lái)確定，但要保證與路床厚度相比，超出100cm。如果臺(tái)階面與路床頂面之間的距離比施工參數(shù)要求小，施工技術(shù)人員應(yīng)以一個(gè)單獨(dú)臺(tái)階的方式進(jìn)行開(kāi)挖與回填路床處理。而其他部位，只需進(jìn)行整體開(kāi)挖。如超出此參數(shù)要求，則可開(kāi)挖兩個(gè)臺(tái)階。路基填土的高度控制工作，應(yīng)按照以下三種路基拼接施工情況進(jìn)行處理。

低填路段施工：30cm 削坡、開(kāi)挖臺(tái)階、回填石灰土4%、鋪設(shè)土工格柵。

4m 以下路基填土施工高度的一般路段施工：30cm 削坡、臺(tái)階開(kāi)挖、填筑、最后一級(jí)臺(tái)階鋪設(shè)高強(qiáng)土工格室、上路床底部鋪設(shè)HDPE 土工格柵。

4m 以上路堤填土施工高度的一般路段施工：30cm 削坡、臺(tái)階開(kāi)挖、填筑、最后一級(jí)臺(tái)階鋪設(shè)高強(qiáng)土工格室、分別對(duì)上下路床底部鋪設(shè)HDPE 土工格柵。

4.3 沖擊碾壓施工技術(shù)

為提升高速公路軟土路基加寬工程施工質(zhì)量，應(yīng)將控制縱橫向裂縫與錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象發(fā)生作為重點(diǎn)工作內(nèi)容。在進(jìn)行路基基底沖擊碾壓施工作業(yè)過(guò)程，應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求，將行駛速度控制在每小時(shí)12～15km 范圍內(nèi)。壓實(shí)遍數(shù)為20 遍，且結(jié)合周邊設(shè)施環(huán)境做好防護(hù)處理。對(duì)于在4m 以內(nèi)的填土高度，只需對(duì)高速公路軟土路基的基底進(jìn)行沖擊碾壓處理。當(dāng)填土高度超過(guò)4m，間隔應(yīng)設(shè)置為2m。在施工設(shè)備方面，應(yīng)采用重型沖擊式壓路機(jī)對(duì)沖擊碾壓作業(yè)目標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)壓處理，具體碾壓遍數(shù)為20 遍。填筑作業(yè)至下路床底標(biāo)高位置后，也要開(kāi)展20 遍補(bǔ)壓施工處理。此過(guò)程，應(yīng)做好沖擊碾壓水平安全距離的控制。

4.4 特殊路基處治技術(shù)

對(duì)于高速公路原有路基沉降與路段加寬施工方案不符情況，應(yīng)按照實(shí)際勘查結(jié)果進(jìn)行科學(xué)合理處置。經(jīng)勘查，目標(biāo)加寬路段的地質(zhì)條件為：粉砂、黏土、粉土等，使得施工作業(yè)面臨承載力不夠和天然含水量在液限以下約為23.7% 的問(wèn)題。上部土層地基的承載能力也不高，僅為100kPa。這些問(wèn)題均大幅降低路基結(jié)構(gòu)作用于高速公路運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性。為此，需著重特殊路基路段的沉降控制。處置技術(shù)人員應(yīng)按照高速公路建設(shè)情況確定沉降控制目標(biāo)。處置后路基沉降控制年限大于15年；經(jīng)加寬路基沉降，除了要對(duì)橋頭部位進(jìn)行控制，還要保障通道與涵洞部位沉陷在10cm 以內(nèi)；其余路段則要控制在15cm 以內(nèi)。

此外，為進(jìn)一步保證加寬路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，且消除差異沉降影響，應(yīng)采用先計(jì)算沉降的方法。對(duì)無(wú)法滿足上述沉降控制要求的情況，應(yīng)先進(jìn)行淺層路基的換填。黏性土填料應(yīng)選用4%的石灰土材料；如路段為砂性土，則應(yīng)選用3%的水泥土作為填料。當(dāng)淺層換填仍無(wú)法滿足沉降控制要求，則可通過(guò)樁處理來(lái)強(qiáng)化施工處置效果。值得注意的是，當(dāng)施工處置部位特殊，如通道與涵洞等，為對(duì)其形變進(jìn)行有效控制，可通過(guò)CFG 樁施工方法，以使其成本低廉、施工方便以及適用性強(qiáng)等特點(diǎn)充分發(fā)揮出來(lái)，可在工程建設(shè)中進(jìn)行廣泛運(yùn)用。

4.5 CFG 樁施工技術(shù)

首先，放線?；诖?，把樁放置于周邊地區(qū)交匯部位，打入地下后根據(jù)樁位布置圖對(duì)樁位進(jìn)行鋪設(shè)確定。此過(guò)程，要對(duì)樁位中心點(diǎn)位置進(jìn)行設(shè)置，即在找準(zhǔn)定位的情況下，運(yùn)用釬子插入地下，并在周邊撒上灰線進(jìn)行標(biāo)記。對(duì)于樁位的偏差應(yīng)控制在2cm 以下。

其次，成孔。放線施工完畢后，通常使用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)對(duì)CFG 樁進(jìn)行成孔處理。鉆進(jìn)作業(yè)速度要保持均勻。設(shè)備工具為螺旋鉆，以避免螺旋孔出現(xiàn)。此外，施工應(yīng)對(duì)孔深進(jìn)行標(biāo)注，并將深度誤差控制在0.1m 以下,垂直度偏差控制在1%以下[3]。

再次，混凝土灌注。采用連續(xù)灌注混凝土作業(yè)方式，當(dāng)灌注至樁頂應(yīng)根據(jù)既定規(guī)范要求進(jìn)行澆筑處理。值得注意的是，壓灌混凝土?xí)r，要把提鉆高度嚴(yán)格控制在25cm 以下。

最后，清土與剔樁。對(duì)多余的混凝土完全鏟除。剔樁作業(yè)在成樁5 天后進(jìn)行，且采用小型機(jī)械設(shè)備，以避免對(duì)地基土造成擾動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)結(jié)合原有高速公路的路基結(jié)構(gòu)作用情況開(kāi)展加寬施工處理工作。如此，不僅能夠提升加寬施工處理技術(shù)應(yīng)用的有效性，還能保證工后的沉降控制效果達(dá)到預(yù)期。工程建設(shè)者應(yīng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度出發(fā)，做好高速公路所處地質(zhì)條件、病害問(wèn)題的勘查工作，以為后續(xù)加寬施工處置措施的運(yùn)用提供便捷的技術(shù)支撐。