復雜地形地質條件山區高速公路樞紐互通路基拼接設計方案研究

朱貴　劉卓華

摘要：隨著公路網的建設和完善，新建高速公路在建設時不可避免地與已有高速公路相接并實現交通流轉換，特別是在地形、地質條件復雜的山嶺重丘區，高速公路樞紐化改造中的拼接設計與施工已成為一大難點。廣西樂百高速公路終點設置了那暮互通與隆百高速公路拼接，文章介紹了那暮互通D匝道錨筋樁+輕質混凝土的拼接設計方案，并闡述了相應的施工要點，可為類似工程施工提供技術參考。

關鍵詞：山區高速公路;拼接;錨筋樁;輕質混凝土;設計;施工

中國分類號：U416.02文章標識碼：A050184

0 引言

隨著我國經濟社會的快速發展，高速公路建設不斷向山嶺重丘區轉移，使高速公路網建設不斷延伸、交匯，在樞紐化改造方面出現越來越多高速公路拼接難題，而常規的路基拼接方案存在一定的局限性，難以解決復雜地形條件下的拼接難題。針對各種類型的拼接條件，前人作了大量工作：李群[1]開展了輕質土在改擴建工程中的使用研究，重點對輕質土變形規律和沉降特性開展研究，為輕質土在改擴建工程的使用提供理論依據;崔登云等[2]為解決新老路基不均勻沉降問題，提出一種基于裝配式模板的新老路基輕質土拼接結構，取得較好的應用效果;曾學敏等[3]對錨筋樁地基處治技術在公路拓寬工程中的應用進行分析，地基處治取得較好效果。盡管眾多研究人員做了大量工作，但因山區地形地質不一，互通拼接難題依舊突出。

本文以廣西西北部某山區高速公路新老互通拼接工程為例，研究高陡邊坡地形條件下，樞紐互通改造拼接最優方案。項目地處云貴高原西南麓，地形條件復雜，本文介紹了高陡邊坡地形條件下，錨筋樁+輕質混凝土的拼接設計方案，以應對地形條件限制、地基承載力差等問題及相應的施工要點，為類似工程施工提供技術參考。

1 工程概況

1.1 項目概況

樂業至百色高速公路（簡稱樂百高速公路）設計全長153.92 km，雙向四車道，路基寬度為25.5 m。樂百高速公路終點與隆百高速公路相接，設置那暮互通實現交通流轉換。其中隆林往樂業方向的D匝道漸變段位于隆百高速公路LK141+000～LK141+090段，該段路基位于隆百高速公路上行線那務大橋后，設置衡重式路肩擋土墻，需對該段采取拼寬處理。

1.2 項目特點及難點

地質條件：拼接部位為表層土黃色硬塑狀含碎石黏土，厚約1.5～4.7 m，以下為灰黃色薄-中層狀強風化粉砂質泥巖，節理較為發育。經檢測承載力局部低于100 kPa，地質條件較為不利，處于地震區，烈度為7度，抗震風險較大。

地形條件：拼接位置位于高陡邊坡上，平均高度為15 m，平均拼接寬度為2 m（路面寬度），地形限制大;拼接段緊連隆百高速公路那務大橋下行百色端18號橋臺，橋臺存在局部裂縫和一定的地基沉降，對橋臺后漸變拼寬段順接及橋臺的安全和穩定威脅較大。

鑒于以上因素，正常的路基填筑方案無法保證拼寬段的穩定，且易造成較大的不均勻沉降，故提出地基特殊處理以及輕質混凝土路堤施工方案，以克服項目難題。

2 拼接方案設計分析

2.1 總體設計

方案采用錨筋樁對加寬段路基基礎進行處理，設置連系梁（承臺）加強整體受力性能并作為輕質混凝土基礎，并在加固的地基上施作輕質混凝土路堤。總體方案和典型斷面分別如圖1和圖2所示。

2.1.1 克服地形地質難題技術措施

采用錨筋樁設計克服地形條件受限、基礎地質條件差等難題，既節約占地，又有效處理地基承載力不足等問題。錨筋樁布置于K141+003.53～K141+070段舊墻外側，長度分別為11 m和9 m。錨筋樁樁頂分臺階澆筑（系梁）承臺作為輕質混凝土路堤基礎，階梯型承臺底部置于強風化巖層，錨筋樁和承臺與舊墻施工縫交錯分段施工，成樁后地基承載力≥350 kPa。樁體截面如圖3所示。

2.1.2 克服不均勻沉降技術措施

通過錨筋樁處理提升了地基承載力，又采用輕質混凝土設計，降低路堤填料自重，較好地克服了不均勻沉降問題。輕質混凝土設置于K141+003.53～K141+100段舊墻外側，與原擋墻墻背之間采用鑿毛處理，并植入[WTBX]12 mm鋼筋，保證輕質混凝土路堤與原擋墻整體穩定。考慮輕質混凝土變形、沉降及地震因素，輕質混凝土路堤按10～15 cm段設置一道變形縫。變形縫可采用板式夾板，其厚度為2 cm。泡沫輕質土最頂層應依次鋪設金屬網及HDPE防滲土工膜。

2.1.3 那務大橋橋臺特殊處理

對隆百高速公路那務大橋右幅18號橋臺前墻、側墻增設鉿肋板墻，地基采用錨筋樁處理;采用注漿法改良臺內填料力學性能;伸縮縫拆除重做，部分鑿除搭板頂鋪裝層，重新澆筑混凝土層及瀝青面層;更換橋臺支座，支座鋼墊板做除銹防銹處理。

2.2 設計計算結果及分析

（1）地基承載力驗算

（2）采用潛孔鉆鉆孔（干法成孔，不允許送水鉆進），鉆位偏差應≤5 cm，鉆孔偏差≤±1°。鉆孔過程中必須進行孔向測量，發現偏差超過要求時，應及時糾正。鉆孔后，在安裝加筋體前應用高壓風清孔，以提高孔壁與砂漿的粘著力。

（3）加筋體要求鋼筋完整，接頭采用對接焊。接頭區域長度1.5 m范圍內的接頭鋼筋面積不得超過錨筋束總面積的50%。鋼筋安裝完畢后要檢查就位情況，必須放至孔底，安裝鋼筋時將灌漿管一并下入孔內。要求灌漿管離孔底20 cm，以保證順利灌漿。

（4）成孔后吊放加筋體并埋設灌漿管，灌注M30水泥砂漿，摻微膨脹劑，摻量為膠凝材料用量的10%～12%。水泥漿水灰比為0.45∶1，每臺班應抽樣檢查。每孔必須保證一次灌漿到位，當孔口返出漿液與灌入漿液質量一致時，灌漿即可結束。此時用小石子將錨筋樁與孔口塞緊，維持樁體2 d不被搖動。

（5）系梁和承臺所用水泥應采用P·O40或以上標號水泥，混凝土強度要求達C30以上。

（6）基礎開挖及施工順序為：先開挖區域①、區域②和區域⑥，施工最左側兩根錨筋樁;再開挖區域③和區域⑤，施工中間一根錨筋樁;最后開挖區域④，施工最右側兩根錨筋樁。承臺和錨筋樁與原擋墻施工縫錯開，并分段施工。見圖4。

3.2 輕質混凝土

（1）主要施工參數如表2[6]所示。

（2）基礎底面要求位于穩定的坡體當中，基礎埋深≥1 m，擋板基礎邊緣距地面線應≥1.5 m;基礎以上應對靠山坡一側開挖臺階，要求臺階寬度≥2 m，向內側傾斜3%;開挖邊坡坡比為1∶1～1∶1.5，并鋪設HDPE防滲土工膜。

（3）施工前應進行配合比試配試驗，核實施工各項參數，并制成試樣塊，當泡沫輕質土性能指標滿足設計要求時方可進行下步工序施工。

（4）發泡裝置宜采用壓縮空氣與發泡劑水溶液混合的方式生成泡沫，嚴禁攪拌發泡生成泡沫;同時應設置穩定的發泡倍率，并生成標準密度的泡沫。

（5）泡沫輕質土澆筑施工應采用直接泵送或配管泵送方式，出料口宜埋入泡沫輕質土內，無法滿足要求時，高差應控制在1 m以內。

（6）嚴格控制澆筑單層厚度和范圍，單個澆筑區內澆筑層的施工時間宜控制在水泥漿初凝時間內，當澆筑層終凝且質量檢驗合格后方能進行上層的澆筑施工。

（7）泡沫輕質土澆筑硬化成型后，宜在表面覆蓋塑料薄膜進行保濕養護。在強度未達到設計強度前，不得進行上部結構填筑。

4 方案實施效果

為了驗證設計方案主要技術指標，對錨筋樁處理地基進行了復合地基豎向抗壓載荷試驗[7]，試驗結果見表3。地基承載力滿足設計要求。

對輕質混凝土路堤進行了頂面沉降觀測，結果見表4、圖5。拼寬后路堤已趨于穩定，且工后沉降、新舊路基路拱橫坡滿足相關規范要求。

此外，地表沉降、基礎側向位移監測、輕質混凝土抗壓強度、準干密度、流值試驗結果均滿足要求。

5 結語

山區高速公路由于地質復雜、地形陡峭，使現有高速公路樞紐化改造過程中的路基拼接往往面臨很多困難。本文以廣西西北部某山區高速公路特殊地質條件下高陡地形互通拼接工程為例，通過分析現有地形地質條件，提出了錨筋樁+泡沫輕質土的創新解決方案，從施工過程以及目前運營監測數據分析，得出以下結論：

（1）從復合地基豎向抗壓載荷試驗結果可知，錨筋樁處治方案能有效提高地基承載力，實施效果較好，實施完成后地基承載力滿足要求。

（2）由輕質混凝土抗壓強度試驗結果可知，輕質混凝土施工參數、工藝準確，檢測結果滿足要求。

（3）從運營期沉降觀測成果可知，錨筋樁+輕質泡沫土綜合處治方案運用效果較好，實現了占地少、干擾小、穩定性好、沉降低的良好效果，可為類似地形、地質條件工程項目提供參考。[KG-1mm][XCW.TIF，JZ]

參考文獻：

[1]李 群.泡沬輕質土在既有軟基道路擴建中的應用及沉降預測研究[D].北京：北京科技大學，2019.

[2]崔登云，李金星，趙秀娟，等.新老路基輕質土拼接拓寬施工的關鍵技術[J].筑路機械與施工機械化，2019，36（8）：92-96.

[3]曾學敏，何禮彪.公路拓寬工程中復核地基處治技術應用分析[J].金屬礦山，2009（12）：46-49.

[4]甄俊杰.泡沫輕質土處治新舊路基差異沉降性能的研究[J].山西交通科技，2016（2）：1-4.

[5]劉全超.固結灌漿結合錨筋樁技術在水電站地基處理中的應用[J].四川建材，2016（4）：136-138.

[6]JTG/TL11-2014，高速公路改擴建設計細則[S].

[7]JGJ340-2015，建筑地基檢測技術規范[S].

3030501908252