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摘要：广州～佛山高速公路扩建，作为国内首条高速公路加宽工 程，在设计中遇到了许多 新问题。该文针对加宽工程碰到的首要难关之一，软弱地基的加固问题进行探讨，提 出解决办法，并对高速公路扩建软基粉喷桩设计，新老路基衔接措施，地基稳定计算等作了 较全面的介绍。
关键词：广佛高速公路 扩建工程 软基处理
1 引言
广佛高速公路1989年8月正式通车至今已8年多，交通量由通车初期的6 216辆/昼夜， 增加到1994年37 317辆/昼夜(混合车型)，现有双向4车道已不能适应交通量增长的要求。有 关单位决定对该路进行扩建。具体做法为：起点至雅瑶立交扩建为双向8车道，雅瑶立交至 终点扩建为双向6车道；设计荷载：汽车-超20级，挂车-120；路基工后沉降?10cm；复合 地基的承载力满足涵洞等结构物的要求(大于100kPa)。
2 沿线软土工程地质条件及老路基加固情况现状分析
沿线土层主要属于第四纪冲积土层，软土有三种类型：(1)山间河谷型淤泥，层厚2 ～4.2 m；(2)河流阶地冲积的砂土，层厚1.1～6.15m；(3)三角洲相沉积地砂土，层厚1.1～7.8m。 其物理力学指标见表1。
注：三角洲相与三角洲交互相沉积层指标较接近，可比照使用。
原有广佛高速公路自K0+700～K14+480段均断续有软土分布。据不完全统计，正线软土 路 基共计42处4 119m，其中10处850m作砂垫层处理；32处3 269m作袋装砂井加砂垫层处理，袋 装砂井井径7cm，井距1.0～1.5m，按梅花型布置。通车至今已8年有余，从理论计算，地基 固结度已接近100%，故可以认为老路基的固结沉降已基本完成(不含部分的次固结)。老路基 下软土地基经荷载作用排水固结后，各项物理力学指标均有不同程度改善 (详见表 2)， 尤其 是抗剪强度较明显提高。 K0+700～K8+900段内的平均压缩模量由原来的1.825MPa提高到2.3 1MPa。
3 扩建工程软基处理
全线软土路基累计4.8km多，原有路基经过8年运营，沉降已基本完成，在其边坡上进行扩建 填筑，新填的土方和运营后汽车荷载必然会引起既有路基的附加沉降增量，且在新老路基之 间产生相对过大的差异沉降，进而会引起既有路基变形，严重时则出现路基拉裂，下沉过速 等病害，将会给行车密度特大的广佛高速公路正常运营带来难以估量的不良后果。此外，新 老路基之间如何保证紧密衔接形成整体也是值得特别关注的问题。广佛加宽软土地基受力图 示详见图1(按加宽8车道设计)。
由图1可见：最危险点是A点下方，设计最大填土高度为3.75m，汽车超-20级设计荷 载 换算成填土高度为0.84m，两者总和为4.59m。
初步设计采用袋装砂井加砂垫层处理，袋装砂井井径7cm，井距1m，按梅花型布置。采用有 效固结应力法进行稳定验 算，稳定满足设计要求；排水固结，路基工后沉降?10cm，固结时间约6个月。但由于广佛 扩建工程工期紧，施工场地狭窄，同时为维持正常交通运输等原因，经多方论证、比较 ，最终放弃采用慢速的排水固结加固软弱地基，而改用施工速度快，工后沉降小的水泥喷粉 桩复合地基进行处理。
3.1 粉喷桩的设计
3.1.1 粉喷桩水泥的掺入比
根据佛山～开平高速公路第三合同段、广～珠东线高速公路试验段及深圳市宝安 区三地现场采 样，在室内分别作不同配合比。不同龄期水泥土的物理、力学性质试验结果：“由室 内水 泥配合比试验知：水泥土密度与天然软土密度相近，随着水泥掺入比的增大密度略有增大， 当水泥掺入比为15%～20%时，比重约增大20%；水泥土的含水量比天然软土的含水量降低20% ～40%；水泥的抗剪强度、压缩模量较天然软土有显著提高。无侧限抗压强度随水泥掺入比 的增大而增大，在掺入比为13%～17%时，强度增长最快。因此，水泥土最佳掺入比为13％ ～ 17%”。通过计算分析，广佛高速公路水泥喷粉桩复合地基处理水泥喷粉桩直径定为50 cm,早强硅酸盐水泥，水泥标号425#，水泥掺入比15%，即每延米50kg，且误差小于2kg。
3.1.2 承载力
粉喷桩复合地基承载力标准值可通过现场复合地基载荷试验确定，也可根据下式 计算：www.tmgc8.com
fsp=mRk/AP+β(1-m)fs
式中： fsp-复合地基承载力标准值；
m-粉喷桩面积置换率；
AP-桩的截面积；
Rk-单桩竖向承载力标准值；
β-桩间土承载力折减系数。桩端土为硬土时，可取0.1～0.4；桩端土为软土时，可 取0.5～1；
fs-桩间土天然地基土承载力标准值。
广佛扩建施工时粉喷桩成桩质量由以下三种方法检测：
(1)N10轻型触探(深度3～4m)，当桩身1d龄期的击数N10大于15击或7d龄期的 击数N10大于40击以上为合格。检测频率：取总桩数的2%。
(2)桩身取样强度检验，当桩身1d龄期的击数N10大于15击或7d龄期的 击数N10大于40击以上为合格。检测频率：取总桩数的2%。
(2)桩身取样强度检验，随机取0.2%根进行外观和截取芯样，制成试件，进行桩身抗压强度 测定。90d标准无侧限抗压强度为1.2MPa。
(3)载荷试验，随机选择2～4处做单桩和复合地基载荷 试验，龄期为30d，若单桩承载力标 准大于10t，复合地基强度不小于100kPa，即满足设计要求。
3.1.3 沉降
粉喷桩复合地基的没降量包括两部分：桩长范围内复合地基的压缩变形S 1和桩端下未处理土的压缩变形S〖WTBZ〗2。
其中： S1=(Po+poz)L(2Eps)
式中：Po-群桩体底面处平均压力；
Poz-群桩体底面处附加压力；
L-实际桩长；
Eps-复合地基压缩模量。Eps=(Ee(Ae-Ap)+EpAp)/Ae；
桩端下未处理土的压缩变形S2可由分层总和法求得。
3.2 新老路基衔接措施
为保证施工期间及投入营运后高速公路新老路基稳定，以及解决新增路面的工后 沉降(路基工后沉降?10cm)问题，设计时针对加宽稳定和沉降两问题，采取以下措施：
(1)喷粉桩施工前，在路基边坡根据不同的路基高度，预先填1.5～2m砂或土。其目的有三 个：一是增加施工期稳定；二是形成软基施工场地；三是喷粉桩可以往新增路面下方布置， 减少新增路面沉降。
(2)喷粉桩布置范围。桩体布置在新增路面下方，可以达到减少新增路面沉降和消除 不均匀沉降，为此必须结合路基填土高度按一定坡度削坡，削坡必须满足施工期间路基稳定 要求。喷粉桩全部穿透淤泥进入持力层50cm。
(3)为节省工程量，采用变桩距梅花形布置，即新增路面下方采用较密集(桩距120m)梅花形 布置，其优点是档住未加固淤泥侧向挤出，从而减少因场地原因未处理范围内淤泥的总沉降 量，新增边坡下方采用疏间距梅花形布置，既减少沉降又节省工程量。
(4)为减少不均匀沉降和增加新老路基稳定性，使应力传递更合理，设计采用一层土工格栅 和一层土工布，其中下层为土工格栅，上层为土工布，两层间距50cm,中间填砂、土工布能 使应力均匀，土工格栅类似钢筋网的作用。
(5)因广东是多暴雨的地区，且路基填筑材料多以砂性土为主，故开挖老路基边坡 以后一 定要截断路面水，特别是超高路段，防止雨水直接冲刷边坡，迅速排除施工场地积水。断绝 外来水，软基施工期间硬路肩禁止行车，以确保老路基安全。3.3 地基稳定计算
粉喷桩复合地基整体抗剪能力很高。稳定验算时只需考虑滑动面穿过桩底下软弱滑 动层的情况，设计粉喷桩桩长时原则上打透淤泥层。
广佛高速公路加宽水泥喷粉桩软基处理施工示意图见图4。
4 结语
高速公路扩建相对新线软基处理设计，对路基稳定和工后沉降提出了更高的要求 ，且需考虑新老 路的衔接，两者之间的不均匀沉降。一般扩建工程施工场地有限，施工周期很紧，而且一般 要维持现有交通。从广佛高速公路扩建软基处理设计过程中总结以下体会：
(1)加宽工程最大填土高度位于新路基边缘下方，很有可能位于老路基边坡上。软基处理范 围应尽可能布置在新增路面下方，以达到减少新增路面沉降和不均匀沉降，为此必须结合路 基填土高度按一定坡度削坡，削坡必须满足施工期间路基稳定要求。
(2)高速公路加宽最好采用快速加固方法，原因一是加快施工周期；二是降低施工期间维持 交通正常运营的费用。
(3)必须严格控制新增路基工后沉降和不均匀沉降，以防新老路基之间产生相对过大的差异 沉降，引起各种不良后果。故最好采用改变软土性质的办法，水泥喷粉桩不失为一种好方法 。www.tmgc8.com
(4)施工期间一定要注意排水问题，防止开挖边坡有水，出现老路基坍塌。
[供稿：陈海珊 胡永深【广东省公路勘察规划设计院 广州510507】]
