对沈阳至海口国家高速公路水口至白沙段改扩建工程软土路基 处理的探讨

对沈阳至海口国家高速公路水口至白沙段改扩建工程软土路基 处理的探讨

刘毅

广东省高速公路有限公司开阳扩建管理处

摘要：沈阳至海口国家高速公路水口至白沙段改扩建工程起于鹤山市址山镇，经开平市、恩平市、阳江市阳东区，止于阳江市江城区阳江林场，本文主要介绍该项目中软土路基处理的施工技术、管理。

关键词：软基，换填，预应力管桩，轻质土路基。

一、工程概况

开阳改扩建工程路线全长125.2km，双向四车道扩建为双向八车道高速公路标准，整体式路基由28m拓宽至42m，设计速度120km/h。

项目全线桥梁14726m/314座（含匝道），其中大桥7142m/23座、中桥3875m/71座、小桥3709m/220座；涵洞、通道460座；扩建出口互通12处，枢纽互通3处，新建互通1处；扩建服务区1处，新建服务区2处。批复概算金额118.64亿元。

二、施工技术及管理要点

项目沿线自然环境复杂，电力、通信、管线、鱼塘密集，单幅沿线过鱼塘路基21km，填砂路基8km，软基分布较广，复合地基单幅处理21.5km，结构物多，通道涵460座。两侧拼宽7米，工期紧，路基无自然沉降期，存在路基开挖对路基桥涵扰动大等重难点。基底采用针对性设计，浅层软基路基采用碎石换填或小方桩加固;深处软基一般路段采用预应力管桩处理（约88.7万延米），高压电力净空受限路段采用高压旋喷桩处理（约8.7万延米），临近道路、水渠段软基采用轻质土路基和新旧路基增强搭接位置处理等。全线共设置446个软基检测断面，检测数据未出现异常，位移一般在填土至设计高程后2～3个月沉降稳定（趋于零沉降）。

为减少和控制软基路段的不均匀沉降，在施工前采用静力触探方式对软基段进行了补充勘察，探明地层分布及力学性质，结合软土层及持力层层位变化特点，采用不同的处理方案。本项目路基处理主要采取换填、高压旋喷桩，预应力管桩和轻质土路基处理。

1、软基换填

软土地基施工前先对水田进行排水处理，排水采用排水沟引流的方法，将水田中的水排至路基施工范围外的农田灌溉渠道或旁边小河，当换填区的地下水位较高时，必须用水泵将水排干。

首先挖除的软土和泥炭土将用于绿化用土和复耕，闲置时需弃于指定的临时弃土场，并做好防护。换填必须彻底，不得留有软土或软弱土层，当纵向上与其它处理区衔接时，应设置过渡区，过渡区先进行打桩处理，然后进行换填处理。其次换填深度及换填材料按设计要求施工，换填材料采用水稳性好的碎石进行回填并采用机械振动碾压。

本项目鱼塘较多，由于工期紧，为确保质量，均采用租用鱼塘一年，干塘清除红线范围内的淤泥，清除到硬底经验收后回填水稳性好的碎石，并在路基鱼塘段增加混凝土护坡，防止水塘浸泡路基，塘泥用于绿化和复耕用土。

1.1、换填施工质量控制要点

（1）换填彻底，不得留有软土或软弱土层。

（2）换填材料采用透水性、水稳性好的材料。

（3）换填须分层压实，每层压实厚度为25cm~30cm。

（4）换填区的地下水位较高时，必须用水泵将水排干。

2、预应力管桩

2.1、预应力管桩

深层软基处理主要采用预应力管桩，对于软土性质差、厚度大、硬壳层薄的软基段管桩桩帽，部分路段增设混凝土框架梁。

⑴管桩施工采用锤击法和静压法施工；

⑵施工顺序原则：施打钢板桩后，管桩从中间向外侧施打，在桥台处时，由靠近桥台的一侧开始由近及远的施打，间隔跳打。

⑶静压桩控制标准：采用终压值和桩长进行双控，以标高控制为主，送桩压力为辅。

⑷锤击桩控制标准：采用终压值和桩长进行双控，以进入桩端持力层2m，最后贯入度小于20mm/10击为控制标准。当贯入度未能达到设计要求，而桩底标高已达到设计标高，继续送桩，直至贯入度满足设计要求。

①桩顶设置碎石褥垫层，砂垫层采用洁净的中粗砂，渗透系数不小于5×10-3cm/s，含泥量不应大于5%，细度模数不小于2.7.

②碎石垫层设置至坡脚外1m的位置，并用30cm厚的粘土封层，坡脚位置处的泄水管入水口设置土工布包裹碎石的反过滤层。反滤土工布采用聚丙烯针刺非织造土工布，单位面积质量为300g/m，厚度不小于2.4mm，幅宽不小于3m。纵横向断裂强度不小于9.5kN/m，纵横向断裂伸长率不超过50%，垂直渗透系数不小于5×10-2cm/s，纵横向撕破强度不小于0.24kN，CBR顶破强度不小于1.5kN。

③预应力砼管桩采用预应力PHC桩，外直径为30cm，壁厚不小于7cm，管桩离心砼强度为C70。桩顶托板采用C25钢筋砼。

④管桩一般情况下可采用锤击法施工，当施工场地临近建筑物、锤击法受限制的地方或旧路填沙路段则改为静压法施工。施打管桩的打桩机宜选用三点支撑履带自行式柴油打桩机，柴油锤宜选用筒式柴油锤。

⑤管桩对接时，应采用法兰盘连接或采用焊接连接。注意焊好的接头应自然冷却后方可施打。焊接处的强度不应低于出厂的强度。

⑥管桩大规模施工前须选在有地质钻孔的位置进行试打，并进行单桩承载力和符合地基承载力检测，以确定是否需要调整收锤标准。管桩施工完毕后，管桩桩顶高差应控制在15cm以内。

钢板桩防护预应力管桩施工 桩帽采用纵横向系梁链接

2.2预应力管桩施工质量控制要点

⑴保证施工深度及承载力。

⑵桩架均应平衡，桩身必须垂直。

⑶锤击沉桩应选用合适的桩锤。

⑷桩身、桩帽、送桩和锤击的桩锤应在同一中心线上。

⑸每根桩应一次性连续沉至设计标高，停歇时间不宜过长。

⑹桩尖与管桩连接必须紧密，防止淤泥进入。

⑺加强沉降监测

2.3、桥头管桩软基处理

桥头路段需先进行软基处理填筑，待沉降满足反开挖标准后，再施工桥梁桩基。

2.4、涵洞处的管桩处理

涵洞整个范围的管桩高程在打设阶段应基本在同一水平，待施工涵洞时，再将涵底处的管桩截断至涵底基础底高程。当涵洞反开挖施工时，应在路基顶压至满足设计要求后进行。

2.5、挡墙段管桩处理

⑴管桩按正方形布置，布置时挡墙基础两侧各布置一排桩，且应根据挡墙基础宽度尽可能多的在挡墙基底下布置。

⑵施工次序为横向从路中向两侧施工，纵向从构造物中心向两测施工，且需采用间隔跳打。

⑶当挡墙底标高在地面以下时，桩顶标高应与挡墙下砂砾层底标高齐平。

2.6、新旧路基拼接路段管桩软基处理

⑴桩顶设置碎石褥垫层。

⑵碎石垫层设置至坡脚外1m的位置，并用30cm厚的粘土封层，坡脚位置处的泄水管入口设置土工布包裹碎石的反滤土工布采用聚丙烯针刺非织造土工布，单位面积质量为300g每米平方，厚度不小于2.4mm，幅宽不小于3m，纵横向断裂强度不小于9.5kN/m,纵横向撕破强度不小于0.24kN,CBR顶破强度不小于1.5kN。

⑶管桩顶托板设碎石垫层，厚30cm，碎石垫层顶部和底部各铺设一层双向土工格栅。土工格栅幅宽不小于2m，搭接长度不小于30cm,并用U型钉每隔2m接正方形将格栅拉紧固定。土工格栅采用一次拉伸成型的双向聚丙烯格栅不得焊接无节点，每廷米纵、横向极限抗拉强度不小于50kN/m,纵、横向标称抗拉强度下的伸长率不大于13﹪，纵、横向2﹪伸长率时的拉伸力不小于17kN/m，5﹪伸长率时的拉伸率不小于34kN/m,光老化等级为1V级。

2.7、加长盖板函的软基处理

桩按三角形布置，放桩时应保证处理区桩位对称于箱涵中心线，桩体施工须由盖板涵中心线向两侧，由靠近旧涵侧由近及远、由内向外施工。

2.8加长管涵软基处理

桩按三角形布置，放桩时应保证处理区桩位对称于管涵中心线，桩体施工须由管涵中心线向两侧，由靠近旧涵侧由近及远，由内向外施工。

3、轻质土路基

为解决桥台构筑物与台后填土衔接处存在差异沉降，避免通车后车辆通过时产生的颠簸跳跃现象，解决高速公路扩建个别路段征地困难和征地破坏等情况进行优化设计采用气泡轻质土施工。

根据现场实际情况，测量放样原地面与老桥路面高差，按台阶比1:1.5开挖出各级台阶，并在基底换填30公分碎石排水层，使用小型夯实机对其进行施打台阶，基底、台阶碾压密实，压实度不得低于90%，经自检和中心试验室检测合格才能进行气泡。为加强气泡混合轻质填土的稳定性，须安装立柱前后模板以及前墙模板，在路基底部、路基顶部等应力集中部位分别设计2-3 层 Φ10mm 钢筋网轻质土施工。

搅拌完成后的气泡混合轻质土一般采用泵送，在确保材料不离析、气泡稳定的前提下，一级泵送的最大距离为500m。一次的最大施工厚度不超过1m，最小施工厚度不小于0.25m。确保气泡混合轻质土中气泡独立而均匀分布，且出料口要埋入气泡混合轻质土中或尽量靠近气泡混合轻质土的表面。气泡混合轻质填土应注意每隔一定间距沿全断面设置沉降缝，缝宽1cm，用沥青木板或夹板填塞满。填土本身的沉降缝设置位置应与面板及面板基础的沉降缝一一对应。气泡混合轻质土最终完成后，应及时在气泡混合轻质土顶部设置土工膜。

轻质土路基 轻质土桥台

3.1施工质量控制要点

（1）拼宽路基基底处理必须满足设计要求。

（2）控制好新旧路基台阶开挖尺寸。

（3）保证立柱和挂板牢固和美观。

（4）发泡装置应采用发泡剂水溶液与压缩空气混合的预发水泥装置，严禁现场搅拌。

（5）分层浇筑轻质土，控制好湿密度，流动值和泡沫密度等指标。

三、工程质量管理措施

3.1建立严格科学合理的质量管理制度

⑴建立各级管理人员和施工人员的岗位职责制度，做到各司其职建立、健全质量保证体系。项目部设置由专业技术人员组成的质检室，由总工程师领导，直接对项目经理负责；各分队设置质检组，由质检室领导，对施工分队长负责；生产班组设质检员，由质检组领导，对班组长负责；质检组和质检员负责日常施工的质量控制和检测，指导、监督施工人员严格按技术规范、施工图设计和操作规程施工，以确保工程质量目标的实现。

⑵建立和实行严格的技术管理制度

由总工程师负责组织各专业工程师，按照技术规范和操作规程，完善各工序、各专业质量检测制度，并在施工中认真贯彻执行。同时按照各专业的规范和条例，同时要提高施工人员的质量意识，使职工养成严格执行技术制度的自觉性。

⑶建立和实行严格的质量检测控制制度。

⑷建立严格的奖罚制度。

3.2质量的预控和动态控制保证

⑴工程开工前，对总体工程进行质量策划及质量计划，对关键工序、重点及难点进行预控，做好技术交底工作，使操作人员明确施工方法、操作要点和质量标准要求。

⑵实行首件工程认可制,从施工工艺、材料试验、现场管理和质量控制方面整理出一套标准样本，作为施工（批量生产）的依据，使施工过程中整个工程质量和外观效果处于可控范围内。

四、结语

随着我国经济的快速发展,也对我国公路行业的施工质量提出了更高要求,公路施工中，一些常见的路基路面问题是影响公路运营及安全的重大问题，如何把当前先进的施工工艺与方法运用到公路施工中，是解决这些常见问题的关键，也是进一步提高公路工程质量、推进公路快速发展的有效途径。因此,做好路基施工过程的质量控制具有重大意义。总之，公路工程施工过程中必须思想上重视、管理上及时、技术上合理、措施上得力，建设、设计、监理、施工各方面、各环节分工合理、层层把关才能使工程施工更优更快的进展，才能建成精品工程。