1、-126-京台高速公路齐河至济南改扩建工程地基处理研究宋晓莉，刘 杉，韩宜均（山东省交通规划设计院集团有限公司，山东 济南 250101）摘要：以京台高速齐河至济南段改扩建工程为依托，结合地质情况、路基填土高度通过方案比选最终采用水泥搅拌桩、管桩相结合的地基处理措施，对项目拼宽路段和路桥过渡段进行了地基处理。关键词：高速公路；地基处理；水泥搅拌桩设计；管桩设计 中图分类号：U416.1 文献标识码：BResearch on foundation treatment of reconstruction and extension of Qihe-Jinan section of Beijing-
2、Taipei expresswaySONG Xiaoli，LIU Shan，HAN Yijun（Shandong Provincial Communications Planning and Design Institute Group Co.,Ltd.,Shandong Jinan 250101 China）Abstract:This paper is based on the reconstruction and extension project of Qihe to Jinan section of Beijing-Taipei expressway.According to the
3、geological conditions and the height of the project,the foundation treatment measures combined with cement mixing pile and pipe pile are finally adopted.For the project to fight wide sections and bridge transition section of the foundation treatment.Key words:expressway;foundation treatment;cement m
4、ixing pile;pipe pile引言京台高速公路齐河至济南段起自京台高速与济聊高速交叉设置的晏城枢纽，止于京台高速与济广高速、济南绕城高速公路交叉设置的殷家林枢纽，全长 23.999 km，现状为双向六车道高速公路标准，全线设计速度为 120 km/h。改扩建工程拟采用双向十二车道高速公路（既有老路维持双向六车道，黄河特大桥路段左侧（下游）分离新建双向六车道，其余路段两侧各分离新建单向三车道）技术标准 1。项目以腊山河北侧 K408+200 为界，以北为鲁西北黄泛平原，是华北黄河冲积平原的一部分，该区域地基土具有较大的空隙，压缩性高，承载力及抗剪强度较低，易导致路基发生变形。这一区域既
5、有路基存在拼宽路基和分离路基的设计，其中K392+895K394+180 为拼宽路基段，K401+870K402+380为分离路基段。公路路基设计规范（JTG D302015）规定：（1）既有路基与拓宽路基的路拱横坡的工后增大值不应大于 0.5%；（2）桥台与路堤相邻处的工后沉降需 0.1 m。解决深厚软土地基区域拼宽路基不均匀沉降及高等级公路路桥过渡段的跳车问题，需对地基处理方法进行研究2。1 工程区域地质情况1.1 拼宽段路基地质情况（1）粉土。粉土埋藏深度约为 0 6.0 m，厚度约为 6.0 m，褐黄色，饱和、软塑松散夹薄层粉质黏土。主要物理力学指标：含水量 22.8 28.0%，空隙
6、比 0.619 0.635，压缩模量 11.9 MPa，承载力为 110 kPa。（2）淤泥质土。埋藏深度约为 6.4 7.7 m，厚度约为 1.3 m，局部见多层软土，灰褐色灰黑，含有机质，流塑软塑状，土体含水量较高，空隙比较大，承载力低，压缩性高。主要物理力学指标：含水量 31.5 39.3%，空隙比 0.872 1.083，压缩模量 3.4 MPa，承载力为 90 kPa。（3）粉质黏土。埋藏深度约为7.719.0 m，厚度约为11.3 m，黄灰色，饱和、软塑硬塑，含少量钙质结核。主要物理力学指标：含水量 18.2 28.2%，空隙比 0.73 0.84，压缩模量 4.9 6.5 MPa
7、，承载力为 140 kPa。（4）粉砂。埋藏深度 19.0 m 以下都是粉砂，黄灰色，饱和、松散中密，含砾石。主要物理力学指标：收稿日期：2022-07-22作者简介：宋晓莉（1984），女，山东济南人，硕士研究生，高级工程师，研究方向为路基路面工程。2022 年第 6 期山东交通科技-127-0.002 0.075 砂砾含量约为 87%，小于 0.002%的黏粒含量约为 13%，承载力为 160 kKPa。1.2 分离路基地质情况（1）粉土。埋藏深度约为 0 3.7 m，厚度约为 3.7 m，褐黄色，稍密，稍湿，黏塑性差局部粉粒含量较高。主要物理力学指标：含水量 23.1 27.6%，空隙比
8、 0.639 0.817，压缩模量 7.1 MPa，承载力为 110 kPa。（2）淤泥质土。埋藏深度约为 3.7 5.2 m，厚度约为1.5 m，灰褐色灰黑色，黏塑性一般，干强度一般，可搓条，有腥臭味。主要物理力学指标：含水量 23.3 25.8%，空隙比 0.76，压缩模量 4.6 MPa，承载力为 90 kPa。（3）粉质黏土。埋藏深度 5.2 m 以下都是粉质黏土，黄褐色，可塑硬塑，切面稍光滑，黏塑性一般，干强度高。主要物理力学指标：含水量 23.4 34.1%，空隙比 0.73 0.84，压缩模量 4.5 6.0 MPa，承载力为 100 150 kPa。2 软土路基工后沉降分析2.
9、1 软土地基沉降计算K392+895K394+180、K401+870K402+380两段路基都位于软土区域，根据不同的路基填土高度及地基处理方案采用理正岩土软件分别建立模型对工后沉降进行分析计算。（1）水泥搅拌桩布置方案。加固土桩布置形式为等边三角形，加固土桩间距为 1.2 m，加固土桩长度为 11.0 m，加固土桩桩土应力比为 5.0，加固土桩直径为0.5 m。（2）管桩布置方案。管桩间距为2.3 m，管桩长度为 12.0 m，管桩直径为 0.4 m，管桩的壁厚为 60 mm。计算结果见表 1、表 2。表 1 K392+895K394+180 拼宽路基段沉降计算结果处治方案水泥搅拌桩管桩路
10、基填高/m6767工后沉降计算/m0.1080.130.0560.067每延米造价/元65320表 2 K401+870K402+380 拼宽路基段沉降计算结果处治方案水泥搅拌桩管桩路基填高/m6767工后沉降计算/m0.1050.120.0620.07每延米造价/元65320由表 1、表 2 可知，拼宽路段地基处理在路基填土高度 6 m 时采用水泥搅拌桩处治即可满足规范2要求的拼宽路基差异沉降的规定，填土高度 6 m 时采用管桩处治才可满足规范2要求的拼宽路基差异沉降的规定；分离段路桥过渡段地基处理在路基填土高度 6 m 时采用水泥搅拌桩处治即可满足规范2要求结构物工后沉降的规定，填土高度
11、6 m 时采用管桩处治才可满足规范2要求结构物工后沉降的规定。2.2 地基处治措施（1）水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，配合其他材料在一定范围内将软土和固化剂混合在一起形成桩体，软土硬结达到提升地基整体强度的目的。水泥搅拌桩处理软土地基效果非常显著，且处理完成后可以快速投入使用。水泥搅拌桩技术应用成本较低、设备要求简单、施工周期较短，有利于提升水利工程建设效率，降低建设成本，是一种相对较好的软基处理方式3。（2）预应力管桩是一种新型的软基处理方法，在桩帽顶铺设一定厚度的碎石褥垫层，上覆荷载通过褥垫层的传递作用，桩帽顶和桩帽间土体均承担荷载，桩帽间土体同时起承载作用，从而形成刚性桩复合地基，其处
12、理深度可达 30 m 以上，能够快速加固软土地基。具有施工工艺简单、工期短、易于调节和控制地基沉降量、侧向变形小、质量可靠、工效高的有点4，缺点就是造价较高。通过计算分析，综合考虑控制拼宽路基的差异沉降、路桥过渡段的工后沉降的效果及地基处治措施费，措施方案：（1）拼宽路基段。在填土高度 6 m 时采用浆喷桩进行处治，填土高度 6 m 时采用管桩进行处治。（2）分离路基段。填土高度 6 m 的路桥过渡段采用浆喷桩进行处治，填土高度 6 m 时采用管桩进行处治。3 结语黄河冲击平原的软土层较厚、压缩模量较低，压缩性较高，控制项目的工后沉降往往是地基处理的重点及难点。以京台高速齐河至济南段改扩建工程为依托，对黄河冲击平原代表性的软土地质区域地基处理方案进行了工后沉降的分析，结合造价分析得出不同路基填土高度的拼宽路基段和路桥过渡段的地基处理方案。参考文献：1山东省交通规划设计院集团有限公司.京台高速齐河至济南段改扩建工程施工图设计文件Z.2022.2中华人民共和国交通运输部.公路路基设计规范:JTG D302015S.北京:人民交通出版社，2015.3温宇轩,贺九平.水泥搅拌桩在软土路基施工中的应用研究J.灾害学,2019,34（S1）:237-238.4俞世然.预应力管桩处理高等级公路桥头软土地基研究J.公路交通科技（应用技术版）,2013（5）:150-151.