1、文章编号:():./.京哈高速公路绥中(冀辽界)至盘锦段改扩建工程软土地基处理方案比选赵艳玲(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市)摘 要:依托京哈高速公路绥中(冀辽界)至盘锦段改扩建实体工程对桥梁方案、板桩路基、泡沫混凝土路基、碎石桩、预应力管桩几种常见的软土地基处理方案进行了对比分析在综合考虑路基土组、工期、施工难易程度、造价等因素后推荐预应力管桩作为项目软土地基处理的方案可为类似软土地基的处理提供参考 关键词:改扩建软土地基路基沉降方案比选中图分类号:文献标识码:项目概况京哈高速公路绥中(冀辽界)至盘锦段已负荷运行多年 年启动改扩建设计利用既有 京哈高速公路双侧改扩建成为整体十车道
2、根据工程总体布局及路线走向项目建设在 穿越盘锦市羊圈子省级重要湿地 跨越辽宁盘山绕阳湾国家湿地公园 根据现场调查及地质揭示 为软土路段段落长约 该软土路段地层主要以第四系冲海积交替沉积相为主主要为粉质粘土、粉土、淤泥质粉质粘土、粉砂、细砂、中砂、砾砂等其中第层软塑粉质黏土(黏土)层、层软 流塑粉质黏土(黏土)层及层流塑淤泥质粉质黏土层物理力学性质差、强度低未经处理不宜直接作为路基使用 原地基处理及路基沉降情况既有高速公路苇田软基段原设计时基底换填 石渣路基两侧取土坑取土填筑路基为提高强度路基土掺拌 生石灰处理为减少工后沉降采用了堆载预压的处理方案部分路段进行了抛石挤淤处理 对软土路基区薄壁台小
3、桥、通道桥的桥头及涵洞的基础进行粉喷桩处理.原路基下地基固结度根据地质钻探资料区域内主要软弱土层为软塑 流塑粉质黏土厚度一般.排水距离取.固结系数按地质资料取值./对地基平均固结度进行计算平均固结度随时间变化情况如图 所示图 固结度变化曲线图从图 可见通过理论计算分析经过多年运营高速公路软土路基段地基固结度曲线接近水平地基沉降基本完成.原路基下地基剩余沉降改扩建项目新旧路基拼接时控制新老路基之间的差异沉降是关键问题规范规定既有路基与加宽路基的路拱横坡度的工后增大值不应大于 为控制新老路基之间的沉降差还需要掌握原路基下地基的剩余沉降值 总沉降采用沉降系数与主固结沉降计算经计算通车后路基计算沉降值
4、与实测最大沉降值比较接近计算结果基本反映了软基沉降的发展情况 剩余沉降随时间的变化如图 所示 年 第 期 北方交通图 剩余沉降变化曲线图如图 所示经过 年运营后京哈高速公路软基剩余沉降值小于 路基沉降趋于稳定经过多年的运营原路路基沉降基本完成项目在软土地基上进行高速公路的拓宽由于新路基的固结沉降会在新旧路基之间形成不均匀沉降差严重时会导致路基路面的开裂、塌陷破坏等 为减少新旧路之间的沉降差该段改扩建对桥梁拼宽方案、桩板路基方案、轻质路基方案和复合地基处理方案进行比较 软土地基处理方案比选.新建桥梁拼宽方案采用桥梁拼宽方案时加宽桥梁与原路基不直接连接原路基边缘与桥梁之间有.的间隔两侧需采用二车道
5、分离式断面 单侧桥面净宽为.软基范围内无互通式立交及服务区桥梁拼宽断面如图 所示图 桥梁拼宽方案断面图(单位:)采用桥梁拼宽方案桥梁外侧与原取土坑间距较大一般无须对取土坑进行处理 以桥梁方式对旧路进行改扩建对旧有路基影响最小 同时在软基取土坑段落范围内无需进行地基处理不会产生路基不均匀沉降及横向失稳等问题 缺点是造价高交通组织复杂.桩板路基拼宽方案针对项目软土段落较长路基处理困难且附近料场少路基填料运距较远的特点提出桩板式无土路基方案 该方案采用标准跨径为 的桩板式无土路基进行旧路加宽上部结构采用钢筋混凝土预制板 纵桥向标准跨径为 等跨径布置 孔一联联长 车道预制板宽.与路基搭接部分预留.宽现
6、浇段如图 图 所示下部结构:考虑下部支撑结构不仅承受竖向荷载还承受较大水平荷载 故下部结构墩柱采用抗弯、抗剪承载力高、延性好的混合配筋预应力混凝土管桩 (高摩擦桩)底部桩基采用管桩 ()桩柱一体设计与既有路基衔接处理:预制板与既有路基搭接处下方设置垫层、垫块及现浇段在现浇段与路床之间设置 伸缩缝用高弹聚氨酯灌缝、宽三维土工布排水网在搭接接缝处顶面铺设宽 聚酯玻纤布防止路面反射裂缝见图 该方案下部结构采用预制管桩上部结构采用预制板拼装大幅减少新增占地有效避免对软土路基进行处理 上下部结构均可工厂化预制施工速度快工程质量能得到保证 缺点是新旧路基间易北方交通 年 第 期图 板桩式无土路基横断面图(
7、单位:)图 板桩式无土路基立面布置图(单位:)形成纵缝造价较高.轻质路基(泡沫混凝土)拼宽方案轻质路基方案是指为减轻路基自重减少沉降并增大稳定安全系数 采用轻质材料填筑路基的软基处理方案见图 常用的轻质材料有粉煤灰、泡沫聚苯乙烯()和泡沫混凝土 由于粉煤灰料源不足、路堤整体性较差目前较为成熟的轻质材料主要是泡沫混凝土图 预制板与既有路基横向连接构造图(单位:)泡沫混凝土通常是用机械方法将发泡剂水溶液制备成泡沫然后再将已制得的泡沫与水泥基胶凝材料、水、集料、掺和料、外加剂等按照一定的比例混合搅拌并经一系列物理化学作用硬化形成的一种轻质多孔混凝土泡沫混凝土轻质路基具有质量轻、密度和强度可调、施工性
8、好等优点适用于含水率大、抗剪强度低的深厚软土地基处理效果好但施工工艺复杂材料制备需要较大的拌和场地在北方严寒地区暂未大规模使用.复合地基拼宽方案复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分 年 第 期 赵艳玲:京哈高速公路绥中(冀辽界)至盘锦段改扩建工程软土地基处理方案比选图 泡沫混凝土轻质路堤拼宽断面图(单位:)土体得到增强或置换或设置加筋材料加固区域是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基 常用的复合地基处理方案有砂桩、碎石桩、水泥搅拌桩、桩、预应力管桩等 项目软基路段临近盘锦湿地保护区沿线环保要求较高复合地基方案选用对环境影响较小的碎石桩方案和预应力管桩方案见图 图 软土路段碎石
9、桩或预应力管桩地基处理典型图 ()碎石桩方案碎石桩按施工方式主要分为沉管碎石桩和振冲碎石桩随着环保要求的不断提高振冲碎石桩逐渐被沉管碎石桩所代替 沉管碎石桩是利用沉管制桩机械在地基中振动沉管成孔后投入石料边投料边上提(振动)沉管形成的密实桩体 碎石桩桩体与周围土体共同工作形成复合地基提高地基的承载能力加固机理主要是置换作用和排水作用 碎石桩施工方便、工艺简单缺点是桩体有排水作用可能影响旧路后期沉降较大()预应力管桩方案预应力管桩是采用预应力工艺和离心成型技术制成的一种空心筒体细长等截面的混凝土预制构件 预应力管桩处理方案适用于下卧层中有良好持力层的淤泥质粘土、素填土、砂土、粉砂土高液限及低液限
10、粘土等具有单桩承载力高施工工艺简单可操作性强质量较易控制等特点缺点是造价较高.造价比较结合项目实际情况及项目区地基处理经验对以上处理措施进行了造价比较具体比较情况如表 所示表 软土地基处理方案造价比较处理方案桥梁方案桩板路基泡沫混凝土路基碎石桩预应力管桩 总造价/亿元.比选结果对软基段地基处理方案进行了深入比较综合考虑了取土坑距离、软土分布、路基高度、工期要求、造价以及环保需求等因素加之本项目为改扩建工程路基工后沉降要求较高为避免新旧路基间因过北方交通 年 第 期大的差异沉降导致路面开裂经综合比较后确定软土地基处理方案如下:对于无覆盖层且软土层较薄的路段拟定采用挖除换填处理对于路基填土较矮、地
11、质条件稍好桩顶难以形成土拱效应的段落拟定采用沉管碎石桩处理其它一般路段采用预应力管桩等措施进行地基处理由于既有高速公路苇田软基段路基通过在路基两侧设取土坑取土筑堤根据现场调查目前取土坑内常年积水原路坡脚距取土坑边缘为 采用整体十车道方案(路基宽度)加宽后局部路段坡脚进入取土坑内因此还需要对软基段取土坑进行处理 取土坑路段地基处理见图 图 取土坑路段地基处理典型图 根据地质及距加宽坡脚距离对取土坑段路基整体稳定性进行计算分析结果如下:()当取土坑距加宽坡脚距离大于 时加宽路基保持稳定()当取土坑距加宽坡脚距离小于 时稳定系数小于.为保证路基稳定对路基坡脚至坡脚外 范围内的取土坑进行处理路基放坡
12、范围以内取土坑内排水清淤后填筑石渣至原地面路基放坡 以外至取土坑处理范围内填筑石渣至原地面 结语依托京哈高速公路绥中(冀辽界)至盘锦段改扩建工程对几种常见的软基处理方案的优缺点进行分析总结后提出了针对项目的软土地基处理方案对今后其他高速公路改扩建项目的软基处理具有一定的借鉴意义参考文献 徐东伟.京哈高速公路绥中至沈阳段软基沉降分析.北方交通():.何成安王国章.软土地基上高速公路加宽路基的变形特性研究.公路交通科技(应用技术版)():.杨秋明.京哈高速公路扩建工程盘锦苇田、水田取土坑段落前期方案研究.北方交通():.蒋小军.泡沫轻质土在地铁保护区工程中的应用.科技创新与应用():.朱晓颖朱少军
13、.二灰混凝土桩在软土地基处理中的应用.交通世界(工程技术)():.胡杨.桥头软基处理预应力管桩施工控制.江西建材():.()(.)(下转第 页)年 第 期 赵艳玲:京哈高速公路绥中(冀辽界)至盘锦段改扩建工程软土地基处理方案比选参考文献 杨明王波胡厚田.类土质边坡特征的初步探讨.水土保持学报():.卢才金.考虑结构面效应的路堑类土质高边坡及其稳定性分析.岩土工程界():.廖小平.类土质路堑边坡变形破坏类型及其稳定性分析.岩石力学与工程学报():.熊自英黄少强胡厚田.花岗岩类土质边坡工程特性及加固方法研究.工程地质学报():.赵晓彦胡厚田时延兵.类土质边坡研究初探.工程地质学报():.福建省地质矿产局.福建省区域地质志.北京:地质出版社.赵晓彦胡厚田唐茂颖.类土质高边坡开挖效应的离心模型试验及数值模拟研究.岩石力学与工程学报():.罗戌桂永叶聂小伍等.预应力锚杆(索)在三福高速公路类土质边坡加固工程中的应用.广东公路交通():.(.).(上接第 页)().北方交通 年 第 期
