近年來，道路拓寬工程較多，在道路拓寬改造工程完成后，軟土地基上路面常出現(xiàn)縱、橫向裂縫等病害，裂縫寬度視路堤高度、軟土厚度及其性質等而不同。本課題主要研究新老路基結合部位處理方法、新老路基不均勻沉降及其所產(chǎn)生的危害以及新老路基的穩(wěn)定等，以尋求比較合理、科學的解決方法，為今后軟土地基道路拓寬改造工程的設計、施工提供科學依據(jù)，以確保道路拓寬改造工程的質量。

 

１.１　試驗路段確定

根據(jù)２０４國道改建工程的設計資料和沿線的地質情況，選擇填土高度≥２.５ｍ處的ｋ２７＋７００～ｋ２７＋８００高路堤段和填土高度＜２.５ｍ處的ｋ１０＋０００～ｋ１０＋１００低路堤段兩個典型試驗路段作為研究項目。通過這兩段試驗路來分析和研究新老路基拓寬處理及新老路基結合部位處理情況，以此驗證設計，指導施工，為今后的設計、施工積累經(jīng)驗。

 

１.２　新老路基拓寬處理后病害原因分析

（１）新老路基拓寬處理后結合部位路基材質和路面結構層厚度、強度不一，特別是一邊為新做路基，一邊為原有老路基，質量也存在差異，在結合部位產(chǎn)生一個臨界面，為道路開裂留下隱患。

 

（２）新老路基拓寬處理后，在結合部位沉降量不一，產(chǎn)生一定的沉降差值，特別是新拓寬路基工后沉降較大，而老路基已經(jīng)完成了相當?shù)墓ず蟪两盗浚�這樣不可避免地在結合部位產(chǎn)生一個沉降差值突變點，成為道路產(chǎn)生裂縫的主要原因。

 

（３）新老路基結合部位工藝較復雜，施工難度較大，往往在此產(chǎn)生人為的質量因素，如密實度達不到設計標準等，也是產(chǎn)生裂縫的原因之一。

 

１.３　新老路基拓寬處理技術的目的與要求

(１)減少新拓寬路基的沉降量和新老路基的沉降差。

 

(２)處理好新老路基結合部位的地基，必要時采取特殊的處理方法，以解決新老路基的沉降差所產(chǎn)生的反射裂縫。

 

(３)采取特殊措施，加強新老路基的結合強度，以此減輕新老路基因材質、質量及路面結構層的差異等所產(chǎn)生的危害。

 

２.１　試驗路段情況

２.１.１　試驗路段原況

低路堤試驗段原有老路路基寬７.０ｍ，路面寬５.０ｍ，為泥結碎石上罩１ｃｍ瀝青表處簡易路面，左側為較大的取土坑連通的排水溝，右側為道路排水溝渠，為道路拓寬改造的典型地段。高路堤試驗段原有老路路基寬９.０ｍ，路面寬７.０ｍ，為瀝青表處路面，泥結碎石、石灰土結構層。道路兩側均為新沂河大堤的老取土坑塘。

 

２.１.２　試驗路段地質情況

根據(jù)地質鉆探資料，試驗路段地質構造自上而下為：表層為人工回填土，其中低路堤厚１～２ｍ。高路堤厚２～４ｍ，其下為高液限粘土硬殼層，厚約２.０ｍ，含水量ω在３３％～４２％之間。再下為淤泥質粘土，也稱淤泥層，其中低路堤厚約５.５ｍ，高路堤厚約９.６ｍ，含水量ω約在５４.４％～７０.３％之間，其孔隙比ｅ在１.２～２.０之間，壓縮系數(shù)α１－２在１.２～２.６ＭＰａ－１之間，地質條件極差。再下為粘土、亞粘土層等，地質條件較好。

 

２.２　試驗段路基拓寬處理內容

２.２.１　軟土地基處理

根據(jù)計算結果決定，低路堤試驗段新拓寬路基部分軟土地基不作特殊處理，可按正常路基施工；高路堤試驗段新拓寬路基部分軟土地基采用粉體攪拌樁處理，粉噴樁樁徑為０.５ｍ，間距為１.４ｍ，正三角形布置，樁長為１２ｍ；每延米水泥噴入量為５０ｋｇ。選用粉體攪拌樁處理軟土地基，其主要目的是確保高路堤路基穩(wěn)定，最大限度地降低施工沉降和工后沉降，以減少新老路基的不均勻沉降；同時縮短工期，確保工程按質按時完成。

 

２.２.２　新老路基與路面結合部位處理

對原有老路一側或雙側拓寬改造路基與路面時，在結合部位主要采取以下措施進行處理：

 

(１)清除原路肩邊坡上草皮、樹根及腐植土等雜物，并挖臺階處理。臺階尺寸為高≤３０ｃｍ，寬≥４５ｃｍ，臺階挖好后與新路基一同進行分層回填碾壓施工。

 

(２)原有路肩質量較差，達不到設計要求時，將土路肩翻曬或摻灰重新碾壓，以達到質量要求。

 

(３)在低路堤試驗段新老路基結合部位采用三層防土工布處理(沿線其它地段采用三至五層土工布處理)，土工布寬一般為４ｍ以上，水平鋪在新老路基結合部位上，每層相隔２０ｃｍ。

 

(４)由于高路堤不均勻沉降差大，影響范圍大，破壞力大，故在新老路基與路面結合部位采用高強度的土工格柵處理，以加強新老路基的結合強度，從而解決新老路基的不均勻沉降。土工格柵共布置六層，自下而上第一層布置在老路面上，第二層布置在路床向下４０ｃｍ處，第三層布置在路床向下２０ｃｍ處，第四層布置在路床上，第五層布置在二灰土底基層上，第六層布置在二灰碎石基層中間。

 

２.３　沉降標設置與觀測

低路堤試驗段地表平整后或溝塘清淤晾曬后，路基材料回填前埋置沉降標，即在Ｋ１０＋０２５和ｋ１０＋０７５兩斷面左、中、右共埋置六處沉降標；高路堤試驗段在溝塘內用石屑回填至水面以上再碾壓密實，其上再分層回填土。待粉噴樁施工完成后，在路基土分層回填前進行反壓護道施工，同時在Ｋ２７＋７２５和Ｋ２７＋７７５兩斷面共埋置８處沉降標。通過沉降觀測，可以及時掌握地基沉降變化，為路面施工提供科學依據(jù)。

 

３.１　新老路基沉降計算

３.１.１　主固結沉降與總沉降計算

用ｅ－ｐ曲線和分層總和法計算主固結沉降：每層沉降為Ｓｉ＝(ｅ１ｉ－ｅ２ｉ)×ｈｉ／(１＋ｅ１ｉ)，主固結沉降為Ｓｃ＝∑Ｓｉ。根據(jù)《公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范》(ＪＴＪ０１７－９６)（以下簡稱《軟規(guī)》）第４.３.４.１條經(jīng)驗公式Ｓ＝ｍ×Ｓｃ(ｍ為經(jīng)驗系數(shù)，范圍１.１～１.７)，低路堤Ｋ１０＋０２５處�。�.２，Ｋ２７＋７７５高路堤處�。�.６（其地基未處理），其路基斷面各點沉降值分別見圖３－１、圖３－２。

 

３.１.２　新老路基工后沉降差計算

（１）根據(jù)分層總和法計算出的新路基最終沉降量，再由固結系數(shù)推測出低路堤施工期沉降固結度ｕｔ＝４１.９％，同樣由豎向固結系數(shù)推測出高路堤Ｋ２７＋７７５路基施工期沉降固結度ｕｔ＝２６.３％。

 

（２）根據(jù)分層總和法計算出的老路基最終沉降量，再由Ｃｖ推測到本次施工前沉降固結度ｕｔ為９５％。

 

（３）拓寬路基后的工后沉降值為：

　�。庸ず螅剑ǎ有驴偅�９５％Ｓ老總）×（１－ｕｔ）。

 

　　低路堤Ｋ１０＋０２５及高路堤Ｋ２７＋７７５路基斷面工后各點沉降值分別見圖３－３、圖３－４。

 

３.２　路基工后沉降差處理

３.２.１　低路基工后不均勻沉降處理

從路基工后沉降值橫斷面圖看，低路堤新老路基工后不均勻沉降值是明顯的，其不均勻沉降差是均勻的。為減輕新老路基不均勻沉降差所造成的破壞，在低路堤試驗階段新老路基結合部采用挖臺階和土工布處理，以加強結合部位強度，解決不均勻沉降所帶來的危害。

 

３.２.２　高路堤路基工后不均勻沉降處理

（１）高路堤用粉噴樁處理工后總沉降

高路堤新老路基工后沉降較大，尤其新拓寬一側，不均勻沉降差值大，左右特別明顯，對路基破壞力太大，為此，軟土地基采用粉噴樁進行處理，為此應計算出路基用粉噴樁處理后Ｋ２７＋７７５斷面各點的總沉降值Ｓ粉。

 

（２）路基粉噴樁處理后工后沉降

根據(jù)《軟規(guī)》第５.９.１１條“加固土樁固結度不考慮加固土樁體的排水固結作用”。故粉噴樁處理范圍內路基沉降固結度不變ｕｔ＝２６.３％。則Ｋ２７＋７７５整個路基工后沉降計算公式：

 

　　粉噴樁處理范圍以外Ｓ工后＝（Ｓ新總－９５％Ｓ老總）×（１－ｕｔ）。

 

　　粉噴樁處理范圍內Ｓ工后＝（１－ｕｔ）Ｓ粉。樁號Ｋ２７＋７７５路基斷面各點工后沉降值見圖３－５。

 

（３）路基粉噴樁處理后不均勻沉降處理

從路基工后沉降圖可看出，路基粉噴樁處理后新老路基不均勻沉降減少很多，特別是新老路基左右工后沉降差顯著減少，但路基工后不均勻沉降差仍較大，特別在新老路基結合部位，最大理論突變差值為２０.２ｃｍ，工后不均勻沉降破壞力是相當大的，為減輕不均勻沉降差造成的破壞。高路堤新老路基與路面結合部位采用挖臺階的方法，并鋪設６層土工格柵處理，以加強新老路基與路面結合部位強度，增強路基路面的整體抗變形能力，解決不均勻沉降所帶來的路面開裂、路基滑動等危害。

 

３.３　實測與計算比較

為了更好地反映軟基沉降規(guī)律，把沉降標處的填土曲線、計算沉降曲線、實測沉降曲線作為時間的相關變量繪制于同一張圖中，以利比較與參考。

 

３.３.１　低路堤沉降曲線比較

低路堤Ｋ１０＋０２５和Ｋ１０＋１００斷面計算與實測沉降曲線，分別見圖３－６、圖３－７。根據(jù)計算與實際觀測曲線，實測值結果小于計算值，且實測沉降曲線未端斜率小于計算值，工后沉降也比計算小，這仍需進一步觀測驗證。

 

３．３．２　高路堤沉降曲線比較

高路堤Ｋ２７＋７２５和Ｋ２７＋７７５兩斷面計算與實測沉降曲線，分別見圖３－８、圖３－９。根據(jù)計算與實際觀測結果可知，高路堤用粉噴樁處理后，沉降值大大減少，但實際觀測總沉降及每月沉降均大于計算值，工后沉降仍然較大。

 

３.４　新老路基拓寬處理技術分析

３.４.１　低路堤處理技術分析

（１）低路堤實測沉降小于理論計算沉降，主要原因為地表硬殼層使路基荷載應力擴散，即路基下土層實際附加應力小于理論計算。從本研究看，《軟規(guī)》中經(jīng)驗公式Ｓ＝ｍ×Ｓｃ對于低路堤所取的經(jīng)驗系數(shù)ｍ應小于１，取０.６～０.９較符合實際情況。

 

（２）低路堤新拓寬路基部分軟土地基可以不處理，主要由于軟土地基沉降固結很慢，若采用預壓措施，效果也是不明顯的，若采用軟土地基處理，則造價太高。因此設計及施工中可盡量利用原狀土結構強度，不擾動下臥軟土層，進一步維持硬殼層的整體作用，同時在路基中鋪設土工布或土工格柵，以加強路基的整體強度及板體作用，防止路基因不均勻沉降而產(chǎn)生反射裂縫。

 

３.４.２　高路堤處理技術分析

（１）軟土地基未經(jīng)處理的高路堤老路基實際沉降大于理論計算沉降，原因可能是《軟規(guī)》經(jīng)驗公式Ｓ＝ｍ×Ｓｃ的經(jīng)驗系數(shù)ｍ取值范圍偏小，從觀測結果及老路基沉降情況來看，高路堤沉降系數(shù)ｍ大于規(guī)范上限１.７，軟土蠕變側移引起的沉降值較大。因軟土固結很慢，使得高路堤路基工后會持續(xù)不斷地下沉。為減少工后沉降量，對高路堤路基必須綜合處理。

 

（２）高路堤路基經(jīng)過粉噴樁特殊處理后，其沉降量無論是實際沉降值還是理論計算值均明顯降低，從觀測結果來看，新拓寬的高路堤采用粉噴樁處理軟基效果是非常顯著的。

 

（３）當高路堤路基拓寬后，新老路基不均勻沉降仍然比較明顯，特別在拓寬一側，老路基邊坡范圍沉降差明顯，產(chǎn)生突變點，易在此產(chǎn)生不均勻沉降裂縫及滑動剪切面。若不采取特殊措施，結合處工后不均勻沉降破壞力仍然較大，此處仍需重點控制，本試驗段在新老路基與路面結合部位采用挖臺階、鋪設６層土工格柵處理等，目前從工后實測看，效果是顯著的�？梢约訌娦吕下坊�結合部位強度，增強路基路面的整體抗變形能力，防止路面開裂。

 

（４）高路堤新拓寬部分軟土地基必須進行特殊處理，主要由于軟土沉降固結很慢，路基工后沉降量大，經(jīng)常使新老路面產(chǎn)生明顯破壞，甚至影響工程使用。因此設計及施工中為了確保路基穩(wěn)定，減少路基工后沉降，對高路堤拓寬可采取打粉噴、砂樁、塑料排水體、碎石樁等軟基處理措施，并配合填筑輕型材料。同時在新老路基與路面結合部位采用挖臺階及鋪設土工布或土工格柵等。

 

軟土地基上道路拓寬處理是比較復雜的，且影響因素很多，通過高、低路堤道路拓寬處理的研究，得出以下結論。

 

(１)對低路堤道路拓寬結合部位采取挖臺階和加鋪土工布的處理方法是可行的。對高路堤道路拓寬結合部位主要采取粉體攪拌樁處理軟土地基，再采取用挖臺階和加鋪土工格柵來加強路基與路面結合部位質量，效果明顯，不僅能節(jié)省工程造價，而且方便施工，縮短工期，具有較好的推廣價值。

 

(２)根據(jù)計算和觀測結果，軟土路基低路堤是穩(wěn)定的，一般不需采取其它特殊措施處理；軟土地基高路堤路基穩(wěn)定系數(shù)不足，通常應采用軟土地基特殊處理和增加路基反壓護道等方法進行綜合處理，同時還要控制路基填土速率，加強沉降觀測和分析。

 

〔１〕《公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范》ＪＴＪ(０１７－９６)

〔２〕《粉體噴攪法加固軟土層技術規(guī)范》（ＴＢ－１０１１３－９６）

〔３〕《軟土地基沉降計算》，折學森編著，１９９８年出版

〔４〕《土質學與土力學》，洪毓康主編，１９８７年出版