高速公路扩建工程差异沉降控制技术研究1

1、长安大学硕士学位论文高速坌路芷建王猩羞昱洹隆控制捷盔硒窒陈星光指导教师姓名一墨选垒盘亟申请学位级别硕士论文提交日期论文答辩日期生旦旦学位授予单位垫墨塞鲎答辩委员会主席：学位论文评阅人：摘要目前我国高速公路改扩建工程刚刚起步，国内尚无具体的设计和施工技术规范。尽管版公路路基设计规范对路基拓宽改建做出了一些规定，但基本都是原则性的一般规定，对高速公路拓宽改建只有简短的说明，因此有必要对拓宽路基进行深入研究。和新建高速公路相比，改扩建工程具有施工难度大、工艺复杂、质量要求高等技术特点。而降低新旧路基的差异沉降是高速公路改扩建工程的主要关键技术。本文针对高速公路改扩建工程的特点，在降低新旧路基的差异沉

2、降方面迸行了理论探索和工程试验，主要进行了以下几方面工作：）在调研国内外大量高速公路拓宽工程的基础上，对拓宽路基存在的问题进行了初步分析，对目前高速公路拓宽工程中采取的技术措施进行了分析评价，并分析了拓宽路基差异沉降机理和主要影响因素；）建立了有限元分析模型，分析模拟了加宽方式、路基高度、地质条件等多个因素对差异沉降的影响规律，并模拟分析了差异沉降作用下路面结构的力学响应，重点分析了路面结构层受附加拉应力作用的特征和行车荷载对拓宽路面的力学影响，进而提出了差异沉降的控制指标与分级标准，并对安新高速全线进行了差异沉降计算和分级：）通过理论分析和试验路验证，提出了一系列降低新旧路基差异沉降的技术措

3、施，主要包括台阶开挖、地基处理、应用土工合成材料、控制压实度和填料等方面。并对各类措施的处治效果进行了分析，重点分析了土工格室在拓宽路基中的应用效果；）针对拓宽路基施工的技术特点，并通过试验路分析，提出了一系列拓宽路基施工质量控制措施，对安新高速扩建工程的台阶开挖和冲击压实进行了重点研究。关键词：高速公路；拓宽路基；差异沉降；控制指标；技术措施和，蜀吐行宅廿曲，印梵，：），廿，蔬）虢仕虢，曲亡，廿），毹砌，扛缸，），】够吡一曲：曲；鼠；论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，

4、均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：孑。鼍年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：导师签名：肇毛燃多唧年月日乃唧年月日妒年乡月日问题的提出第一章绪论近年来，我国高速公路建设事业蓬勃发展，年底通车里程己超过万公里。由于受当时社会经济水平、技术水平和建设

5、思路等多方面的限制，我国在上世纪铺设的高速公路绝大部分为双向四车道高速公路，如沈大高速公路、广佛高速公路、沪宁高速公路等。近年来，随着我国经济的快速增长，特别是加入以来，物流业的发展和城市间的合作往来更加紧密，高速公路的交通流量日益增加，沿海发达城市之间，原有高速公路的设计通行能力己远不能满足日益增长的交通需求，许多高速公路运输能力均已达到饱和。沪宁高速公路年刚通车时，平均日车流量仅万辆左右，年己达到万辆，无锡以东地区最高达万辆，少数路段甚至达到万辆，以致常常出现拥堵塞车现象。有关部门决定，年在加快苏南沿江、宁杭等高速公路建设的同时，将实旌沪宁高速通道扩容工程。扩容有两种方案可供选择：一种是从

6、无锡以东全线建高架路，好处是节省土地，但投资甚巨，每公里需耗资万元。另一种方案是在现有基础上扩充为八车道。京珠高速公路安阳至新乡段于年月开工建设，年月建成交付使用，是一条功能设施齐全、全封闭、全立交的四车道高速公路。近年来，京珠高速公路安阳至新乡段以其高速、平稳、畅通的优质服务承担着繁重的运输任务，年平均日交通量达小轿车辆日。目前，其过境交通压力日显突出，年至年交通量平均增长率为，是京珠线河南境最繁忙的段落，也是交通量年均增长速度最快的路段，其公路服务水平逐渐下降，已不能满足经济发展的需求，改扩建工程势在必行。拓宽的路面在开放通车后的一段时问内，个别地段在老路部分相继发生了纵向开裂现象，裂缝宽

7、度视路堤高度、软土厚度及其性质等变化而不同，雨水由此渗入，加剧了路面结构层的破坏。裂缝产生的原因主要是由于在拼接荷载的作用下，新老路基之间产生的反盆形不均匀沉降。因此高速公路拼接工程中的差异沉降，是设计中应考虑到的一个关键性问题，如处理不当，极易导致路面的拉裂，影响路堤的使用，给行车安全带来隐患。从我国现有的高速公路改扩建实践来看，基本上都没有对高速公路扩建工程的沉降变形规律进行深入的分析研究，对其处理对策也没有作较为系统的分析，大部分只是基于经验认识，这往往造成工程处理不当或工程处理过度而导致工程浪费。目前我国高速公路拼接技术的设计、施工基本上无规范可循，尽管版公路路基设计规范对路基拓宽改建

8、作出了一些规定，但基本都是原则性的一般规定，且对高速公路拓宽改建只有不到一页的说明，因此有必要对高速公路扩建工程降低差异沉降技术进行较为系统的研究。国内外研究概况国外对于高速公路拓宽工程的理论研究，特别是软土地基上高速公路拓宽工程起步较早，大多建立在设计施工方法、离心模型试验和有限元模拟分析的基础之上。年美国普渡大学的等人对加宽路基进行了研究【】，提出了加宽路基的设计指南和施工步骤，并对相应的规范进行了修订。主要内容如下：）道路的加宽包括以下两种类型：保持边坡坡度不变的加宽：保持坡脚位置不变，使边坡变陡的加宽；）报告对印第安那州（）五条加宽的道路进行了调查，其中三条加宽成功，两条失败。加宽失败

9、路段的调查包括现场测试和室内试验，包括标准贯入度试验（）和锥贯入试验（）、钻孔试验、现场密度试验、液塑限试验、压实度检测和强度试验。调查表明加宽失败路段的主要失败原因是：不合标准的压实度；不合适的台阶开挖；道路表面水流的渗透也会饱和软化路基土，导致加宽失败。）加宽时要考虑的问题：台阶的开挖。原印第安那州（）规范规定坡比大于：的道路加宽台阶宽度应大于，台阶高宽比为：，这样会形成高的竖直断面，有可能影响老路路堤的稳定，研究表明台阶的竖直高度不宜超过。压实度的控制。加宽处的压实度应达到大于等于的标准，含水量应在最佳含水量的一范围内波动。新填土的渗透性应与老路基土尽量保持一致。如果新填土的渗透性高于老

10、路基土，雨水很可能透过上层路面结构聚集在老路基土中，这将使土软化，大大减小剪切强度。完善的路表排水系统的设计和对地下水的适当的考虑。美国盐湖城公路的改扩建工程，有的道路位于强度较低、固结时间长的软弱地基上，但路基容许施工期限很短（个月），为保证路堤施工的稳定性并减小工后不协调变形，采取了多项工程措施。其中包括：设置塑料排水板、置换地基、路堤分期施工、轻质路堤、加筋挡墙和设置桩基础等。澳大利亚交通部门出于对环保的考虑曾在南澳洲一条高速公路拓宽改建时，对拓宽部分软弱地基表层土体，采用专门机械翻松表层土，再掺加一定比例的生石灰、粉煤灰和液体固化剂进行混合搅拌来进行处治。处治后通过落锤式弯沉仪检测路基

11、路面整体抗变形能力满足设计要求。通车年后道路状况良好，未发现相关病害产生。日本对软土地基上路基不均匀沉降控制方面进行了多方面的研究，其中包括针对半幅拓宽路堤提出了一系列工程措施。公路拓宽时将原有双向车道保留，作为拓宽后新路的一个方向的行车道，而在不远处（相距米）增设一新路堤作为新路的另一个方向的行车道。此时原有修筑的路堤已经完成固结沉降而处于稳定，而由于拓宽路堤的影响，老路堤也倾向于新路堤一侧沉降，导致老路堤表面平整度下降，路面开裂。推荐采取的措施一般有：通过在原有路堤外侧路肩处竖向打入一定深度的扳桩，使新拓宽路堤的沉降隔离在板桩处，以起到消除由于新路堤的沉降给老路堤带来的连带沉降影响；或通过

12、在新路堤地基部分设置挤实砂桩、石灰桩等复合地基来减小新路堤的沉降量，最终达到减小老路堤的影响；以及通过在新填路堤地基处打入预制桩来减小新路堤的沉降。国外针对软土路基上加宽路基填筑施工提出了间隙法（）（见图一）施工，这是一种二步填筑法，先在距离老路基一定距离外填筑部分新路基，新老路基之间留有一定间隙（），待地基固结一段时间后再填筑新老路基之问的间隙。由于在第一阶段新路基填土自重作用下的固结会使新老路基间隙下的软土强度和水平应力提高，因而可以有效减小第二阶段填土对老路基产生的附加变形，而且这种分步填筑法要比一次性整体填筑对老路基产生的变形要小。）州隙让矗筑图加宽路堤填筑方法一般的地基沉降估算多采用

13、分层总和法，固结计算大多采用太沙基一维固结理论，假设地基只产生竖直变形和渗流。实际上，土体存在侧向变形，软土侧向变形尤为显著，土体水平向渗流对固结的影响有时比竖向的更大。另外，加宽工程的新老路基施工时间相差几年，因此应该采用二维分析方法进行固结和沉降的计算。国外对此类问题多采用岩土有限元软件，利用弹塑性摩尔库仑模型或修正模型对加宽路基进行有限元模拟计算，美国普渡大学的提出了采用剑桥弹塑性模型分析软土地基上路堤变形的步骤，认为不排水剪切强度和超固结比是影响结果的主要因素【。谢永利等人和等人采用离心模型试验分别研究了不同方法处置软土地基后土体的变形性状】；荷兰大学的，等人将离心模型试验、有限元程序

14、分析和现场试验结合起来，研究了加宽路基施工过程中软土地基的力学特征和变形特性【“】。对于新老路基结合部土工合成材料的加筋处理，可以在以上基础上，引入土工合成材料单元以及相应的接触面单元，包括单元、单元及刚塑性薄层单元等，以模拟筋土之间的相互作用，计算土工合成材料和新老路基结合部的应力应变特性和整体稳定性。英国剑桥大学的等人利用离心模型试验和非线性程序进行了软土地基加筋效果的对比验证分析【剐。芬兰的利用有限元程序和现场试验分析了加筋加宽时地基的变形特性和加筋的效果【”。综上所述，国外对高速公路加宽中新老路堤的相互影响问题进行了一定的研究，但研究并不系统和深入，在有限元分析中选用何种土的本构关系可

15、以既反映真实的情况又便于得到计算参数，如何正确的模拟土和加筋材料的界面机理，如何考虑新路堤加载时地基土因横向固结度不同而导致的强度差异，如何考虑新老路堤的整体稳定性，如何在离心模型试验中准确模拟拼接加宽的过程，这些问题都值得进一步探讨。而对于施工工艺的研究也只是稍加改动，对差异沉降控制没能起到本质的改善作用。近年来，随着国民经济的快速发展，我国高速公路交通量增长迅速，、年代修建的高速公路纷纷进入改扩建阶段。我国主要高速公路改扩建工程概况见表。表我国主要高速公路改扩建工程溉况加宽原设计项目名称扩建方案方式方案部分双向八车道广佛高速两侧加宽双向四车道部分双向六车道沈大高速两侧加宽双向四车道双向八车

16、道沪杭甬高速两侧加宽双向四车道分段拓宽成双向六车道沪宁高速两侧加宽双向四车道双向八车道海南环岛东线两侧加宽非标准四车道扩建左幅双向四车道南京绕城高速公路两侧加宽双向四车道双向六车道目前，国内由于高速公路加宽工程刚刚起步，研究水平主要停留在工程实践的水平上，主要在设计施工上采取一系列经验措旖降低新老路基差异沉降。新老路基拼接的处理措施主要有：选取合适的软基处理方法并保证软基处理质量、边坡削坡和台阶开挖、土工合成材料的应用、路堤的压实度控制、采用高强度的路基填料等等。关于台阶面上的内倾角，国内高速公路扩建工程中大多采用的内倾角，出发点是利用内倾角的嵌锁作用增强新老路基的衔接，但是沪宁高速公路扩建工

17、程课题组建议不设置内倾角，理由是：）内倾角的存在影响台阶面压实效果：）内倾角不利于排水，旌工过程中突然降雨，建造成角隅处积水；）内倾角的嵌锁作用不明显，新路基的典型破坏形式是路基顶部拉裂和差异沉降，如果拼接路基边坡较陡，此时的破坏形式为近似圆弧状的渭移线，而不是新老路基沿拼接面的水平滑移。在土工合成材料的应用上，一般采用土工格栅进行加筋，近年来土工格室也逐渐得到广泛应用。目前国内研究对土工合成材料的应用尚缺乏系统研究，基本基于经验或个别试验路得出的结论进行推广应用。例如，国内学者对沈大高速公路加宽工程中土工合成材料不同的铺设层数和位置对路面结构的表面主应力、表面变形以及层底主应力的影响进行了分

18、析，指出以铺设二到三层土工合成材料为宜，在铺设两层土工合成材料时，铺设在图一所示的第层和第层时，路面结构的受力状态最佳。土工格栅的设置层数和铺设位置对拼接效果的影响有待进一步研究。图沈大高速公路扩建工程土工格棚铺设为了使加宽部分路堤和既有道路紧密衔接形成整体，减少新老路堤的不均匀沉降，防止路面开裂，扩建工程中要求严格控制压实度。考虑到提高压实度的实施难度及缺乏控制标准等因素，高速公路扩建工程中的路基多采用公路路基施工技术规范（卜）要求的压实度进行控制，海南环岛东线高速公路扩建工程中部分路段提高了路基压实度标准：填方路基把规范规定的压实度区提高到，区提高到，区提高到；挖方段，路堑路床底压实度要求

19、达到以上。国内部分高速公路扩建工程还分别对新旧路结合带采用冲积强压实及强夯的方法。如沈大高速公路扩建工程分别对路基顶面以下、各夯一次，如图卜所示；广佛高速公路扩建工程对新老路基结合带（大型压路机压实施工死角）用打夯机分薄层填筑压实。在填料控制方面，目前国内研究倾向于从两个方面考虑：利用优质透水性材料提高路基承载力；采用轻质填料减小附加应力以降低差异沉降。国内多个拓宽工程中应用了轻质路基和粉煤灰路基填筑。图沈大鬲透公路扩建工程强夯示意图在理论分析方面，同济大学进行了新老路基结合部处治技术课题研究。针对路基拓宽工程的实际问题，通过多种技术手段，对路基拓宽工程中的技术特征和工程问题、新老路基不协调变

20、形的计算方法、特点及对路面结构的影响、拓宽路基的设计理论和方法、新老路基结合部处治的原理、方法和施工技术进行了深入系统的研究，总结了路基拓宽工程中新老路基结合的主要方式及其分类方法、常见病害及其成因机理，提出了新老路基不协调变形的计算方法，揭示了新老路基不协调变形的特征规律、路面结构对路基不协调变形的力学响应及相应的损坏模式。在此基础上，建立了基于不协调变形控制的路基拓宽设计理论和方法，系统地提出了不同条件下新老路基结合部的处治技术及其施工控制，并在重庆、陕西、上海三地项依托工程中进行了应用和验证，形成了新老路基结合部处治设计施工技术指南。河海大学的苏超、徐泽中等人利用原高速公路的监测沉降记录

21、，对拼接地区的地基参数进行反馈分析，以确定能综合反映当地地基状况的参数，应用土体固结非线性有限元法，对锡澄与沪宁高速公路拼接段中的隔离墙在工程中所起的作用进行数值模拟，认为隔离墙可以减小锡澄路对沪宁路产生的附加沉降，从而减小沪宁路的横坡比改变，防止路面破坏【。长沙交通学院的周志刚等人运用弹性力学平面应变有限元法，分析了新路堤在自重作用下的沉降和应力分布规律，提出了在新铺加宽基层项面保持一定厚度的预留量以弥补新路堤的自身不均匀沉降，防止新旧路相接处产生裂缝的处理方法【御。陈海珊，胡永深介绍了采用粉喷桩复合地基进行高速公路扩建工程软基处理的设计方法和施工工艺”。李锁平、龚成亮将土工格栅砂砾垫层成功

22、地用于软弱地基路基加宽段的应用设计，同时基于土工格栅加筋复合砂砾垫层的应力扩散假设，给出了加筋层数和复合砂砾垫层厚度的确定方法。沈大高速公路改扩建工程路基加宽技术研究课题组提出了新加宽路基工后沉降量不大于的控制标准。在沪宁高速公路拓宽工程试验段地基处理中期报告中指出：拼接路基施工后，原高速公路路基中心与新路肩的横坡度增大值应小于，与原公路横坡相比不得出现反坡，拼接路基施工后，原路中心处附加沉降量应小于。国内高速公路大多数成功实现了拼接，运营后道路使用质量良好。多条高速公路设计时均意识到差异沉降的影响，但都没有形成整套的软基上高速公路拼接的计算方法及控制标准等，也没有合理评价老路基的沉降稳定及强

23、度等方面的变化，使地基处理设计带有一定的盲目性。国内对高速公路扩建工程中降低差异沉降的研究主要集中在地基处理、利用土工合成材料、提高压实度和换填轻质填料上，而对差异沉降机理分析以及有限元模拟分析方面做的研究比较少，同时，国内研究对差异沉降控制标准上也存在较大的争论。版路基设计规范对路基拓宽改建在地质勘探、填料与压实等方面作出了一些规定，但基本都是原则性的一般规定，对高速公路拓宽改建只有简要说明。根据江苏、浙江、广东等省软土地基地段高速公路拓宽的实践经验，原路基中心附加沉降超过，拓宽路基的路拱横坡增大值超过时，路面开裂。技术路线和方法根据课题的立项背景，结合安新高速公路扩建工程的实际情况，本项目

24、主要通过国内外资料调研与实际工程调研相结合、室内实验与现场试验相结合、理论分析与数值分析相结合、工程试验与应用和观测监控相结合等技术手段，对新老路基结合部处治技术进行研究。图技术路线（）通过调查国内外高速公路改扩建工程实践，了解已扩建高速公路工程的实际情况，并调研已有的相关研究成果，为本课题的进行奠定基础。（）理论分析与数值分析相结合，分析高速公路扩建路基的差异沉降机理及其变化规律，为采取合适的工程措施提供理论依据。（）室内实验与现场试验相结合，通过试验数据分析差异沉降对路面结构的影响。（）通过铺设试验路及沉降观测，总结沉降变形规律，分析评价工程方案的效果，为后续工程提供参考与指导。本课题主要

25、研究内容高速公路扩建通常容易在新旧路基拼接处出现差异沉降，从而在新老路面结合处出现纵向裂缝。本项目结合安新高速公路扩建工程，选取典型路段，分析差异沉降机理及拓宽路基差异沉降对路基路面的影响，通过理论分析与现场观测相结合，室内室外试验相结合，研究高速公路扩建工程中降低拓宽路基差异沉降的主要技术，研究内容主要有以下几个方面：（）在调研国内外高速公路改扩建实践的基础上，结合安新高速扩建工程的拓宽方式和工程实际条件，分析拓宽路基的差异沉降机理；（）分析拓宽路基差异沉降的主要影响因素，针对不同的影响因素，研究采取不同工程措施降低差异沉降的可行性；（）通过理论分析、沉降观测、工程跟踪监测研究差异沉降对路面

26、结构的破坏模式和引起的主要工程病害；（）研究和分析纵向裂缝防治措施、新老路基的拼接处理方法和施工工艺，以便减小拼接段路基的差异沉降及病害；（）通过有限元分析和根据实测沉降反分析，拓宽路基沉降计算和工后沉降预估方法；（）针对高速公路扩建工程实际施工中存在的主要问题和施工难点，研究高速公路扩建工程路基施工方法和主要质量控制措施。第二章国内外高速公路扩建工程调查分析国内外高速公路扩建工程调查分析国外调研国外高速公路改扩建工程主要有荷兰鹿特丹（锄）安特卫普（）的号高速公路、荷兰鹿特丹（锄）乌得勒支（仃）的号高速公路、日本名神（名古屋神户）高速公路、韩国号高速公路，德国开姆尼茨一一德累斯顿的号联邦高速公

27、路、美国田纳西州（）号和号州际公路交接段、号州际公路、至号州际公路段（）、以及一号高速公路从到大学段等等。国内调研广佛高速公路改建工程（）工程概况广（州）佛（山）高速公路于年月建成通车，是广东省第一条投入运营的高速公路。随着经济的持续增长和道路交通网的发展，交通量迅速增长，由通车初期的多车次昼夜（折合小汽车），增加到年月的多车次昼夜（折合小汽车），交通量已远远超过设计通行能力（年平均昼夜交通量辆）。行车速度由设计的（减到约（。经常因车辆故障或交通意外导致严重交通堵塞，道路通行能力难以满足运营要求，广佛高速公路扩建改造势在必行。该扩建工程途经地段及附近地区的地貌属珠江三角洲北部低丘陵区南缘部分与

28、三角洲平原。沿线地貌主要有平缓低丘陵、山前夷平地、峡谷凹地、河流冲积阶地、三角洲沉积平台等。土层自上由下排列，主要有淤泥、粘土、亚粘土，有时也有夹层。基岩以砂岩和页岩为主。沿线地区属亚热带季风型气候，本地区公路工程不考虑冻害影响。（）扩建方式广佛高速公路从年月开始扩建，年月竣工，是我国首例高速公路加宽扩建工程，因用地问题的制约，扩建工程采用沿老路两侧加宽的方式：从起点横沙至雅瑶共（路段按高速公路八车道标准加宽扩建（两侧各加宽两条车道，路基宽度达），雅瑶至终点谢边共路段按高速公路六车道标准加宽扩建（两侧各加宽一条车道，路基宽度），两段以雅瑶立交枢纽为车道过渡段。（）软基处理广佛高速公路全线累计共

29、有软土地基，软土厚度约为，主要是淤泥质细（粉）砂软弱层。老路下的软基采用砂桩排水固结处理，经过近十年的沉降，路基范围内的软基已充分固结并趋于稳定。考虑到新路基的工期短、不可中断交通和软基分布范围广等特点，采用水泥粉喷桩快速固结软基并结合砂垫层形成复合地基，提高地基整体强度。粉喷桩施工前，在路基边坡根据不同的路基高度，预先填砂或土。其目的有三个：一是增加施工期的稳定；二是形成软基施工场地；三是粉喷桩可以往新增路面下方布置，减少新增路面沉降。砂垫层严格按照设计要求施工，与老路堤的砂垫层连通。地下水丰富路段增设土工布包碎石作盲沟，确保路基排水畅通。（）新老路基的衔接为解决新老路基不均允沉降这一问题，

30、采取以下措施：严格按照施工规范中对新老路基衔接的要求开挖台阶，而且台阶的数量尽可能多，为新老路基的衔接提供更多接触面，更利于新老路基的接合。在部分填方较高的路段采取逐步开挖的方式施工，同时做好排水与安全防护工作。严格控制新老路基接合带的压实，对新老路基接合带（大型压路机的压实施工死角）用打夯机分薄层填筑压实。在路槽纵向铺设宽跨施工缝的土工格栅，加强新老路基的横向联系，减少裂缝反射。粉喷桩布置范围。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，削坡必须满足旌工期间路基稳定要求。粉喷桩全部穿透淤泥进入持力层。为了确保老路基的安全，边坡开挖

31、分次进行。第次按：的边坡进行开挖，并边开挖边做好防护工作，在开挖的边坡上铺一层防水胶纸，以防止雨水渗入，确保路基的稳定。开挖完毕后，把开挖出来的土方进行路基预填压实，形成一个工作面。然后粉喷桩机进行外侧粉喷桩的施工，施工完毕检验合格后，进行第次开挖。开挖边坡为：，同时做好防护工作，确保路基的稳定。第次开挖完毕后，平整压实，再进行第次喷粉桩的施工。旋喷桩施工路段按一次边坡开挖施工，开挖边坡为：。（）土工合成材料的应用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，设计采用层土工格栅，层间距，中间填厚的风化土。如图一。对软基与非软基接头用两层长土工格栅搭接过渡，其中软基处理段搭入，非软基段

32、搭入。图广佛高速软土路基横断面土工格栅的铺设采用横向铺设，其纵向连接处用直径姗钢筋加工成形后进行加固，搭接宽度大于。铺设土工格栅的关键是保证其连续性，不出现断裂，扭折皱、松驰，粉喷桩处理与未处理的交接处采用土工格栅纵向铺设作为过渡衔接，过渡长度伸入未打粉喷桩路基。沈大高速公路改建工程（）项目概况沈大高速公路年月日全线建成通车，被誉为“神州第一路”。沈大高速公路改扩建工程于年月开工。改扩建成的沈大高速公路路基宽米，双向八车道。这是我国首次对高速公路进行大规模改扩建。沈大高速公路沿线的地质条件较为复杂。其中，海城段地基为亚粘土，承载力较高，为一般地基；大石桥段和淤泥河段地质为第四纪海陆交互沉积地层

33、，主要由亚粘土、泥土、淤泥及淤泥质粘土组成。地表多为水田和鱼塘，沟渠较多。地基上层为软塑状态的粘性土，其下为软塑一流塑状态的软土，其物理力学指标差，含水量高，空隙比大，硬壳层薄，具有压缩性大、承载能力低、渗透性大等特点。（）扩建方式沈大路改扩建工程采用以两侧加宽为主的八车道方案。即路基宽度两侧各加宽米，总宽为米。横断面布置为：行车道米；分隔带米；路缘带米；硬路肩米；土路肩米；每侧护坡道宽度米。批复工程总投资亿元。（）软基处理沈大高速公路沿线主要有三段软土段，即营口至熊岳段（）、普兰店海湾大桥南段（）以及金州海滩段（）。这三个软土路段均属滨海沉积平原，地势低洼，地表多为水田和鱼塘，沟渠较多，地基

34、土层中均含有淤泥质粘土或淤泥质亚粘土层。处理方案：（）普通路堤段：设计根据不同段落的路堤高度，不同的地质条件以及沿线的水文、施工机具、材料及环境条件等，采用了砂砾垫层、土工织物、塑料排水板以及堆载预压等多种方案结合的综合处治办法，具体处理形式有：堆载预压堆载预压塑料排水板堆载预压塑料排水板土工布。（）桥头及通道、涵洞路段：由于桥头往往路堤较高，地质条件相对更差，而要求的工后沉降值又小，因此往往是处治的重点。桥头路段基本采用粉喷桩石渣的处理办法：而通道涵洞为保证旖工期间当地居民的出行和生产（排、灌水）的需要，也多采用该方法。施工过程如下：先清除表土，整平场地，再施打粉喷桩，然后一次性填筑石渣。该

35、方法粉喷桩的处理范围是桥台后以及涵底。（）台阶开挖方式为使新旧路基能较好的衔接，从而减少新旧路基结合部的不均匀沉降及开裂，所有旧路基边坡在填筑前必须先进行清除表面的腐殖土和树根，一般清除即可，同时拆除边坡上的防护工程，然后再进行刷坡。如果边坡料经试验合格则可以直接用作路基填料。刷坡后的旧路路基边坡对于以下的高度可以一次刷至：，对大于高度的填方路段可以第一次先刷至：左右的坡度，以后边施工边进行二次刷坡，以避免因过分刷坡而导至高边坡塌落。同时为避免因雨水冲刷而引起路基滑坍，可以用塑料布先将高危边坡覆盖。在刷坡合格后填筑前再在坡脚分次开挖宽度为，高度为左右的台阶，如图所示。并且向内做成的横披。每层台

36、阶的具体尺寸还应根据土质情况确定，砂类土和小粒径石方路基的台阶尺寸以边坡不产生塌方为宜。尺寸可以减小，甚至可以不做台阶，每层只须将坡脚用平地机略刮宽即可。而沈大高速公路改扩建工程路基的土台阶设计尺寸宽度为，高度为。这个尺寸是不适宜的，因为当高度为时，按：的坡度则宽度只能做到而不是。若遇砂类土和小粒径石方路基，在：的坡度时超过宽时坡度就会开始塌落，更不用说压路机振动碾压了。另外对于填高大于的边坡，一次根本不可能刷：，必须分二次刷坡。图沈大高速路基结合部示意图（）土工合成材料的应用为防止新老路基结合部因不均匀沉降产生纵向裂缝，路基填高大于的结合部铺设土工格栅。沈大高速公路加宽路基与土工合成材料铺设

37、层位如图所示。水水泥图沈大高速公路加宽路基土工合成材料铺设层位示意图（）填料及压实方式和标准为提高新填路基强度，减少路堤自身压缩变形，新填路堤要求使用碎石土、沙砾土、山皮土等强度较高的填料。填土高度小于的路段，新建路基部分（含沈大旧路边坡挖台阶部分）采用石渣填筑，直至路基顶面。旱田段填前碾压前先填石渣，水田段填前碾压前先填石渣或沙砾。水塘鱼塘等先进行抛石挤淤，再用石渣或沙砾填至水平面上后，在进行填前碾压，抛石范围超过坡脚外两米。在整个路基填筑过程中均采用冲击碾进行碾压，在新旧路基结合部新填路基一侧范围内又采用强夯进行分层夯实，直至路顶面。图强夯不慝图在新旧路基的衔接部位，每填筑两层，即压实厚度

38、达到的时候，就使一用冲击碾进行充击压实一次，对冲击碾压实达不到的位置，使用强夯进行处理。每当新填路基达到层后，即压实厚度后，用冲击碾对整个路基断面进行压实。填石路基采用碾压遍数控制法和固体体积法检测压实度。填前碾压采用冲击压实机，压实度不小于。沪宁高速公路改建工程（）工程概况原沪宁高速公路于年月开工建设，年月全线建成并投入运营。主线按部颁公路工程技术标准（卜）中平微区高速公路标准建设，采用双向四车道，设计行车速度，路基宽，全长。沪宁高速公路是上海至成都国道主干线的重要组成部分，其中无锡以东段是同江至三亚、北京至上海国道主干线的共线路段。沪宁高速公路是江苏第一条高速公路，曾先后荣获“鲁班奖”和“

39、詹天佑奖”等最高奖项，代表着当时国内公路建设的一流水平，对促进江苏及周边地区社会经济发展，特别是苏南社会经济的发展发挥了重要作用。但是，随着沿线社会经济的快速发展和近年来江苏高速公路路网的形成，沪宁高速公路担负着繁重的运输任务，交通流量迅速增长，局部高峰时段交通量已经处于通行能力的上限，由于重载、超载交通日益严重，促使形成路面病害，服务水平逐渐降低，影响了公路通行能力的正常发挥，制约着苏南地区经济的进一步快速发展。因此，实施沪宁高速公路扩建十分必要，也十分迫切。年月江苏省政府决定对沪宁高速公路进行扩建。其东段是冲积平原，西段是矮丘，地质条件复杂。全线路堤平均填筑高度约，西段有部分深挖路堑，石质

40、破碎，节理发育。扩建工程从年开始，年完成。施工期间要确保原沪宁高速公路正常通车和运营，施工难度大，交通组织复杂。（）扩建方式经论证，本次扩建采用“两侧拼接为主、局部分离”的车道方案，将原来的四车道对称扩建为八车道，在路基两侧各加宽。按照现行交通部颁公路工程技术标准（卜）执行，采用“计算行车速度”的高速公路标准，双向八车道，整体式路基宽度，分离路段路基宽度（）；桥涵设计荷载为汽车超级，挂车一。（）沉降控制标准的确立根据试验路段的特殊路基处理研究成果表明，为保证新老路基的良好衔接，拼接路基施工完成后，加宽路基计算总沉降量小于锄，工后沉降量小于，新老路基差异沉降量小于。（）地基处理沪宁高速公路穿越苏

41、南水网地区，沿线软土地段长度约公里，约占全线总长度。第四纪全新统冲湖积层，双层软土，间夹硬塑状粘土、亚粘土，局部缺失，上层淤泥质粉质粘土夹粉砂或互层，厚，下层淤泥质粉质粘土局部存在，厚。新拼接的路基与老路基建设的时间间隔。长达年，老路基沉降已基本完成，老路两侧坡脚附近的地基土也有一定程度的固结。如果不采取技术措施，新老路基将产生大的差异沉降而引起拼接处开裂。因此，必须进行扩建软基处理研究，提出差异沉降控制标准，针对不同软基层深度，提出软土地基沉降控制的不同处理方法。工程中，对减小路堤的荷载和提高地基的承载力进行了深入的研究，并通过对排水固结法、复合地基法和轻质路堤材料法等各种处理方法进行综合的

42、技术性和经济性分析，提出了软土地基拼接处理方案：原软基处理方法主要有：清淤换土、塑料排水板、堆载预压、粉喷桩、粉煤灰路堤；加宽软基处理方法：软土深度三时，可选用水泥搅拌桩的处理方法，其水泥用量根据地基土的含水量确定。当软土深度兰时，采用型疏桩基础进行处理。软土深度时，可选择型疏桩方案或轻质路堤方案，经技术经济比较后确定。（）路基拼接方法路基的拼接形式采用台阶拼接，一般路基（含粉砂土路基、膨胀土路基）拼接采用由下至上开挖台阶的拼接方式，每层台阶宽度大于，台阶高度为；老路边坡顶部土路肩范围内全部开挖，开挖台阶尺寸为，顶部台阶开挖至区顶部以下以上：为方便新老路基接缝处的压实，台阶形式设计为台阶坡面向

43、老路基倾斜的形式，坡比为：。新老路基的拼接处设置土工格栅，土工格栅布设方案如下：布设一层单向土工格栅，铺设于区顶以下，土工格栅展开长度为。拼接路基的填土采用重型击实新规范标准，分层压实，开挖台阶及新填路基压实度控制标准在原有标准基础上适当提高，路床，上路堤；下路堤。对老路边坡、原地面及原边沟进行处理，并提出相应标准。加强路基施工及运营期间地基变形和稳定性的监测，通过监测地基的动态变化，检验地基处理的加固效果，为制定路基填筑计划、确定路面开始旖工的合理时间、保证填筑施工路堤的安全，以及检验工后沉降及差异沉降提供依据，并为扩建工程实施积累经验。为适应路基压实度标准提高的技术要求，提高压实质量，引入

44、新型冲击式凸轮压路机，先后在苏州段、镇江段组织了四次冲击压实试验。探索和验证了冲击压路机的碾压施工工艺，积累了数据和资料。试验证明地基含水量适宜或采用抛石挤淤浅层软土处理时，采用冲击式压路机是地基补强的有效方法，其作用深度能达到，起到类似强夯的作用。对于碎石土等粗颗粒填料，冲击式压路机能够提高碾压工作效率，加快施工进度，对于南京、镇江等高填方和碎石土路段特别适宜。土质路堤的压实度应不低于下表的标准。表土质路堤压实度标准填挖类型路床表面以下深度（）压实度（）上路床路下路床上路堤堤下路堤零填及路堑路床（）确保新老路基拼接成功的关键减少新老路基的差异沉降该段属于深厚层软基路段，工程地质条件较差，老路

45、建成运营通车时间较早，地基的沉降固结己基本完成，而新建路基存在较大的施工期沉降与工后沉降，必然导致新老路基出现较大的差异沉降，因此须采取有效措施控制新路基的沉降量及新老路基差异沉降。新建路基建议采用复合地基、轻质填料等方式处理。为了解决深厚层高压缩性软弱土层工后沉降量偏大的问题，已大范围推广运用新型复合地基处理措施，有效的控制了新老路基差异沉降及新建路基总沉降量问题，主要采用了以下几种类型：深层水泥搅拌桩（湿喷桩）深层水泥搅拌桩适用于软土层埋深小于、软土天然含水量在的路段，最大处理深度不宜大于。沪宁线软土路段大多采用了深层水泥搅拌桩处理。高强度预应力薄壁管桩（以下简称预应力管桩）适用于软土埋深

46、大，且路基工后沉降要求较小的路段。预应力管桩成桩质量高，可设置较大桩间距，处理深度大，最大深度可达，处理效果好，总沉降量小。高压旋喷桩适用于软土埋深小于的路段，特别适用于地表存在硬壳层以及施工场地机械工作面宽度、净高受限制或存在旖工安全隐患的路段。减小老路基的附加沉降在改扩建工程开展的同时须保证老路不问断运营通车，是本次改扩建的前提条件，同时也是本次改扩建的一大特色，因此，要求在路基拼宽时严格保证老路基的稳定及整体性。因该段改扩建是以直接拼接和近距离分离为主，新路基的填筑将会给老路基带来较大的附加荷载，而老路地基处理主要以排水固结处理形式为主，该部分附加荷载必然导致老路基出现较大的工后沉降并导

47、致老路基纵向开裂，从而影响老路的运营与行车安全。所以须采取有效措施减小新路基附加荷载对老路基的影响。可以在老路基边坡上施打部分边坡桩，通过有限元进行合理应力分析，选取适当的布桩位置与桩距。另外，可以选取轻质路堤填料减小新路基附加荷载对老路基的影响。，、直径素混凝土钻孔灌注沪宁老路基边坡桩主要采用小直径素混凝土钻孔灌注桩进行处理，消除新建拼宽路基所产生的附加荷载对老路基的影响。轻质填料在公路工程中轻质填料是新近推出的一种新型超轻质材料，是聚苯乙烯脂经发泡后形成块体材料，其密度约为，是普通填料的，抗压强度可达，块体的宏观空隙率很低，其它土体和材料的颗粒难以渗入，具有压缩量小、抗老化、不腐烂、耐久性

48、好的优点，满足路基材料的要求，在国外已大量采用，国内浙江、上海、江苏等省市的已建高速公路已成功运用。有效的减少了地基的附加应力，可起到减少工后沉降的目的，特别是对于地表存在硬壳层的深厚层软基路段，能更好地发挥轻质填料的减荷及硬壳层的应力扩散作用，有效的解决了路基差异沉降、桥头路基填土压实度偏低等问题。提高新建路基填土的压实度标准该段工程施工工期偏紧，为了减少路基填土自身的变形，建议通过掺石灰、提高压实度标准、控制最小压实厚度等方法来减小路基填土自身变形量。压实度建议按新的路基规范执行。路堤填料的压实采用重型标准，分层压实，路基压实度标准及填料强度要求符合路基设计规范（）。沪杭甬高速公路改建工程

49、（）工程概况沪（上海）杭（杭州）甬（宁波）高速公路是浙江省第一条车道高速公路，杭甬高速公路全长，路基全宽为，自年杭甬段开通至今交通流量平均每年递增。目前部分路段交通量已达到万万（小汽车）辆日。因此，急需进行改扩建工程以满足日益增长的交通量的要求。（）扩建方式原设计为拓宽成双向六车道，年底经专家论证后变更为带港湾式停车带的八车道。行车道宽（），中央分隔带为，左侧路缘带，硬路肩，土路肩，每左右在土路肩内侧增设宽应急停车带。一期拓宽从红垦立交（杭衢高速公路交叉处）到沽渚立交（上三高速公路交叉处），全长，均采取两侧加宽的方法拓宽成车道（左、右侧各加宽一个车道）。鉴于一期工程开工建设时按六车道标准实施，至年底拟调整为八车道，但此时路基填筑、桥涵结构物施工已按六车道标准完成，建设标准的八