高速公路改扩建工程湿陷性黄土路基拼宽施工技术研究

高速公路改扩建工程湿陷性黄土路基拼宽施工技术研究

王承童

( 中交二公局第三工程有限公司  陕西 西安710000 )

摘要：近几年，我国国民经济的飞速发展和运输业的迅猛发展，一些公路已经无法适应经济、运输需求的飞速发展，迫切需要扩能和改造。为防止新路基和旧路基不均匀下沉，造成路面纵、横向裂缝等，结合西互项目公路现状及施工地质情况，我项目采用路基基地水泥土换填等措施，以降低施工后路面的工后沉降；拼宽后新旧公路的沉降差异应得到有效的治理，以预防出现纵裂；对新旧路的拼接部分进行加固，以改善旧路的拼接性能，缓解由于基因材料、施工质量和铺装结构不同而造成的新的病害。基于此西宁至互助一级公路扩能改造工程XHSG-3标项目经理部结合实践，路基拼宽采用开挖台阶、铺设钢塑格栅、土工格室及提高拼宽段路堤压实度等技术方案，形成此论文。

关键词：高速公路；改扩建工程；湿陷性黄土；土工格栅；土工格栅；水泥土改良、水泥挤密桩。

1引言

我国早期建设的高速公路中，大多数形式为双向四车道。近年，我国经济快速发展，大部分地区车流量迅速增长，因此，在早期建设的高速公路，车辆通行能力已经逐渐满足不了高速公路交通通行量的需求。所以，近几年我国高速公路改扩建成为增加交通能力的重要举措。截止今日，我国早期建设的一批高速公路已经通过改扩建模式，实现高速公路缓解交通压力的目的，如津京塘高速、沈大高速、阳茂高速等，通过改扩建模式，在缓解交通压力保障高速公路发展的同时，减少国家对高速公路建设的投资成本。

在我国西北部，大部分的地基填筑材料是以湿陷性黄土为主。土壤质地松软，有较大的孔隙，具有良好的渗透性；当土壤水分含量达到饱和时，地基失去了整体的承载力，对道路、构筑物等会发生不均匀沉降，从而引起基础、主体开裂，甚至结构损坏。西互3标作为改扩建项目，主要特点是原有道路拼宽扩建，为有效改善路基拼宽施工质量，减少湿陷性黄土对高速公路改扩建工程的影响，节约项目管理成本，减少后期维护费用，项目充分利用西互3标项目特点，通过对湿陷黄土地段改扩建道路的拼宽进行了分析，归纳了其拼宽技术关键，从而确保了道路拼宽后的整体和稳定性。

2湿陷性黄土路基拼宽施工技术研究目的

研究湿陷性黄土材料路基填筑和改扩建项目路基拼宽施工技术工艺，制定了一系列有效处治措施，通过对湿陷性黄土进行拌合水泥改造，对拼宽技术进行了全面的研究改善工艺，使其整体的强度和稳定性得到明显改善；对新路基基底、新老路基的接合部分进行充分加固，以缓解新老路基材料、施工质量和路基构造层间的不同而造成的新老路基的拼接强度。对湿陷性黄土地区改扩建路基拼宽施工质量更加可控，同时通过研究改善施工工艺，提高施工效率，节约资源及工期。

3湿陷性黄土路基拼宽施工技术研究内容

3.1湿陷性黄土改良技术研究

黄土因其具有湿陷性，是路基施工过程中的一大质量隐患，本研究对湿陷性黄土路基的处理采用基底换填+冲击碾压+水泥土挤密桩+水泥土改良的施工方法，将黄土改良为水泥土，从而达到消除黄土湿陷性、提高路基稳定性的目的。

（1）湿陷性黄土盖梁工艺基本原理

强夯法适用于Ⅲ级湿陷性黄土且填高大于4m的路基段落，采用2000kN·m能级的强夯设备，夯点为四边4米，在进行强夯之前先进行试验，然后通过实地试验夯获得的夯击数和夯沉量关系曲线来决定；在这一过程中，锤的锤重不超过50毫米。点夯二次，全夯一次，使用轻锤或低沉锤进行多次夯打，使其彼此重叠；填土完毕后，再使用平土器进行平整。

在原有的路面上，使用25 KJ三角型冲压机，对路面进行一次冲压，每次加高1.5米，进行一次（30次）的冲击和碾压，使其横向和纵向的轮迹线纵横交错，16个轮距；横向轴重叠20-30厘米，以10-12千米/小时的车速为10-12公里/小时，车轮轨迹彼此交错，每次冲击6次后，用平面机将地面平整；使用压路器对地面进行一至两次的碾压，继续冲压施工。

水泥挤密桩是通过机械打孔，选择一种比较简单的土料，和水泥按照特定比例混合后，经水泥浆搅拌站搅拌后，将其搅拌均匀，形成水泥浆；通过对钻孔进行逐层充填，再进行强压加固，使其与桩间土壤共同构成一种新型的复合型基础。路基填筑采用水泥土作为填料，按照路堤、下路床、上路床分别掺3%、4%、5%的水泥，采用路拌机翻拌均匀后进行碾压整平，较普通路基施工多了撒布水泥及路拌机翻拌的施工工艺。

3.2水泥改良湿陷性黄土路基路拌施工研究

路拌法就是从取土场把准备改良的原土料直接运卸、摊铺在施工现场路基填筑面上，在含水量最佳状态下，在素土中均匀撒布外掺水泥，再用路拌机就地拌和均匀，使土壤的性质发生一些变化，这些改变可强化土壤的固结性，增强土壤的强度，并将土壤的孔隙封闭起来，从而形成稳固的土壤结构；通过对水泥土进行挤压成形后，形成了一定的强度，从而达到了改善地基的强度和去除黄土的湿陷性。

（1）湿陷性黄土路基路拌施工操作要点

1）素土洒水闷料

试验室检测路基天然含水量，根据水泥稳定土的最佳含水量确定加水量，用洒水车进行补水，直到满足规范要求，使素土含水量上下保持一致。

2）水泥布料

用专用的水泥粉料撒布机进行布料，保证布料均匀，布料数量根据每平方米的布料数量对粉料撒布机电脑进行设置，保证水泥剂量满足规范要求。

3）水泥稳定土拌合

在混凝土撒布完毕后，采用路拌机进行搅拌，搅拌深度要深入下层10~30 mm厚，以确保上下两个层面的良好衔接。搅拌期间，应适时地进行搅拌深度的检测，并调节搅拌设备的搅拌工艺，确保搅拌深度，避免产生填料的分层现象。

4）检测水泥剂量和含水量

路拌机拌合充分后，试验人员要对水泥用量和水分进行测试，并达到标准规定的用量，使其水分含量保持在±2%的最优值以内，不符合规定的，必须进行水分补充或晾干，直至含水率达到规定范围为止。

5）平地机精平

含水量满足要求后，先用光轮压路机进行稳压1遍，测量人员根据设计标高用石灰点标注控制点标高（考虑松铺系数），专人监督平地机按照测量标高进行整平。

6）碾压成型

首先使用22 T的羊角碾进行碾压，以2-4公里/小时的碾压，在碾压结束后，由平地机对碾压的印迹进行平整；然后使用SD26T型振动压路机进行压实，其为2-4千米/小时，首先是静态碾压，然后是振动，然后是三次，最后是一次。直线段从两侧到中心，曲线段采用从内往外的碾轧，按从底往高的碾压次序；根据路基试验路段所规定的设备组合及压实次数。压实速度由缓到速，碾压均匀，压路机碾压重叠宽度符合规范规定。

7）接缝处理

①在同一天内，两个路段的连接采用搭接施工。前一阶段的碾压成型后，应留出约5米不碾压，然后在下段路基施工时，上段保留不压实的部位；掺入少量的水泥和下一段的路基一同进行拌合碾压。

②隔天施工时，在经过压实的混凝土改造后，沿着基坑开挖一条贯穿整个路面宽度的沟槽（约30 cm)，一直向下，槽与路的中轴线相平行。在进行下一次搅拌工作后，将混合料进行回填土沟。在正常情况下，连接部位的水泥加固土应该比已经完工的部分高度5厘米左右，再进行横向的交叉挤压，以达到平顺的连接。

3.3湿陷性黄土路基拼宽施工研究

（1）台阶开挖 

为了提高新老路基的拼接性能，防止或减轻路面的横向错台、纵裂，在拓宽路基填土之前，对原有公路的边坡进行了台阶开挖施工。

1)填前碾压完毕后，对原有路基的边坡进行40 cm的清理，然后再进行台阶开挖处理。边坡的清理应依据施工进度和施工台阶的高度由下至上逐段进行，不可将边坡的清表、台阶开挖同步进行。

2)准确地根据设计需要确定各台阶的开挖位置，确保施工台阶线型直顺，位置准确。

3)台阶高度为0.8 m，宽度为1.2 m，4%的反坡。在填筑过程中，从下往上挖掘台阶，开挖一级后立即填筑施工。依次开挖填筑至路床底后，对原来的路肩处路床进行超挖、回填。

（2）路堤填筑

横向填挖交界填方部分及纵向填挖交界过渡段，路堤压实度比规范值提高2%，即上路堤压实度≥96%、下路堤≥95%。路床底面超挖回填部分压实度≥96%。

1）路堤填料选择。为提高路基稳定性防止后期路面开裂，路基填料采用水泥土填筑。路基填料采用水泥土填筑掺水泥要求：上路床为5%，下路床为4%，路堤为3%。填料粒径要求：路堤不大于15cm，路床不大于10cm。

2)在填土之前，按设计图及复核结果进行新的边线。为便于压实，新路堤的超宽填筑0.5米。

3)在进行填筑时，按照运输车辆大小和松铺厚度厚度，确定卸料距离。用直径3厘米，长150厘米，长150厘米（25厘米）的边桩，在施工边线每20米插入一跟，根据填土高度挂好线绳；保证填筑的平整度和厚度，在施工过程中，每60-80厘米测量路基的高度和宽度。为了确保路基的压实度，各层填筑的厚度不宜超过300mm。

4)含水量控制。初平后，应及时检验其水分含量，如不符合要求，应喷洒或翻转晾干，在水分含量低于实验规定的最优水分含量的±2%范围内，即可进行下一步作业。

5)碾压。在进行碾压之前，应根据试验段段选择合适的压实组合及碾压工艺。在进行碾压时，应严格遵循试验阶段所总结的机械组合和压实工艺顺序。当旧公路在挖掘过程中，若地基的地基强度未达到要求，应将表层强度不够的土壤翻转烘干，然后与新地基填料一同碾压直至达到设计压实度。

（3）铺设土工格室

土工格室技术要求：高强微桩土工格室材质为PP（聚丙烯），规格为TGGC 150-400。格室网孔尺寸为400mm*400mm，偏差±20m，每幅展开面积≥50㎡，各幅间用专用连接件搭接。安装时要张紧到位，并要适时地进行填土，禁止曝露。

1)铺筑地面经验验收后，为了防止出现纵倾，应在铺装层面上按照宽度划白线或挂线，然后进行施工；再用 U形的钉子把网孔的末端紧固起来。

2)在将格间的末端紧固后，缓慢地将格间往上拉开，直到每一块格子都完成了，才会放下一块。为了降低地基的非均质性，在地基基础和最终阶梯基础上加一层土工格室，其宽度为7.67米，土工格室与土工格室的连接不少于2米。土工格栅的网板连接是由 U形钢钉插接，最外层的钢筋与格间的边沿不大于20 cm，并且在铺筑时要保持平整。

3)铺设完成的土工格室，禁止车辆直接通行。用一台小型机械将路基填充到高出土工格室15 cm处，保证整个格室的稳定性，再用压路机进行2~3次的压实。在碾压过程中，先慢后快，先轻后重，最大速度不要大于2公里每小时，压实时要保证均匀，无漏压、无死角、无明显轮痕，土工格室必须在压实过程中观察，无任何变形和折起现象。

土工格室施工见下图：

（4）铺设土工格栅

格栅采用双向钢塑格栅，材料要求经纬向抗拉强度≥80KN/m，延伸率≤3%，宜采用节点设置锁扣的格栅，焊点剥离力≥500N，铺设钢塑格栅时纵横向搭接应小于2.0m。路基底部往上每2m铺设一层钢塑格栅，每填筑1.5m采用冲击碾压进行补强。钢塑格栅锚固间距1m*1m。

（5）压实补强

1)在进行冲击、碾压之前，要选取具有代表性的道路进行碾压，以决定所选用的压实机械的类型和冲压遍数。冲击式碾压工艺应选用排压式，纵横冲压交叉，纵行交叉1/6轮，侧向轮轨交叉20-30 cm。每冲击6次后，先用平地机进行平整，然后再使用压路器对地面进行1~2次的碾压，并对观测点沉降值、压实度和湿陷系数进行测量。若观察结果达不到所需，则应持续冲压，根据水分状况，如有需要，可在进行加压之前喷洒。在观察到的数据达到设计指标时，应立即终止冲击。如果场地状况与冲压施工之前的压实条件有偏差，并且在40次冲击后未达到所需，则不能再进行加压，必须寻求其他方法或采取其他方法。

2)液压强夯机加固补强。为了确保新老路基连拼接的质量，每个阶段连接部位都要使用强夯快速夯实，在两段水平距离上设置2列梅花形夯桩；在夯击点的中间间隔不超过1米，以现场测试的结果为依据。完成后，在进行加料压实。从而满足设计中所提出的增加1个压实点的规定。

3)在路基94区段顶部和96区的交界处，使用强夯机进行夯击补强，完成后再补料进行压实。

4、结论

项目在实施过程中，一是形成了湿陷性黄土路基改良成套施工工艺、水泥改良湿陷性黄土路基路拌施工工艺、水泥改良湿陷性黄土路基拼宽施工工艺，形成了可借鉴的工艺资料；二是通过对在拼宽路基填筑开挖台阶、铺设土工格室、钢塑格栅、台阶结合处高速液压强夯处理等措施，使路基达到设计提出提高一个压实度百分点的要求。

参考文献

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