《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》是上海市第四建築有限公司、浙江舜江建設集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是王水良、倪曉峻、潘寅傑、朱金建、嚴忠海。該工法適用於所有土路基填築高速公路工程的拼寬、改擴建，尤其針對地基比較鬆軟，且鬆軟層比較厚地區的高速公路擴建工程。
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》主要的工法特點是：能夠有效降低原地面軟基的沉降，控制填築土體的壓縮變形，加強新老路基的連線，防止新老拼接處裂縫的出現，使得新老路基成為整體；減少了由於新老路基、路面沉降不均所導致的後期維修成本。
2011年9月30日，《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法
- 工法編號：GJEJGF193-2010
- 完成單位：上海市第四建築有限公司、浙江舜江建設集團有限公司
- 主要完成人：王水良、倪曉峻、潘寅傑、朱金建、嚴忠海
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
21世紀，中國高速公路建設發展迅猛。由於受建設時社會經濟水平、技術水平和建設理念的制約，有一部分高速公路已不能適應社會經濟與交通量快迅增長的要求，急需拓寬改建。然而，在沿海地區已建成使用的高速公路網路大部分建在軟土地基上，在拓寬改建中，必將面臨施工中暫未涉及的新老路基的協調變形及整體穩定性的問題。
上海市第四建築有限公司聯合設計單位上海市政設計研究院及相關單位積極開展科技創新，探索實踐了針對沿海地區軟土地基上的土路基高速公路拓寬改建工程的實施工法，結合施工經驗，編制了《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》，並在施工實踐中取得了實際效果。該工法主要針對了在軟土地基上高速公路土路基拓寬施工中遇到的新老路基差異沉降、新老路基整體性和抗裂能力不足等問題，通過對既有軟基上高速公路路基沉降觀測分析，合理選擇拓寬路基範圍的軟基處理方法；採取複合地基處理措施，減少新老路基差異沉降；以構造措施提高新老路基整體性和抗裂能力等成套技術，以使拓寬後的路基具有良好工作性能和使用性能。
工法特點
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》的工法特點是：
與傳統的高速公路工程施工方法相比，在施工質量上：能夠有效降低原地面軟基的沉降，控制填築土體的壓縮變形，加強新老路基的連線，防止新老拼接處裂縫的出現，使得新老路基成為整體；在技術經濟效益上：減少了由於新老路基、路面沉降不均所導致的後期維修成本。
操作原理
適用範圍
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》適用於所有土路基填築高速公路工程的拼寬、改擴建，尤其針對地基比較鬆軟，且鬆軟層比較厚地區的高速公路擴建工程。
工藝原理
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》的工藝原理敘述如下：
一、採用樁承式軟土地基處理工藝，利用PHC管樁及邊坡鑽孔樁等摩擦樁加固地基，降低軟土地基承載力不足造成的新老路基沉降量不均，新路基沉降量過大的影響。
二、新老路基結構拼接縫的施工工藝，利用在新老路基的底部和頂部鋪設高強度高模量的加筋材料（如鋼筋網、鋼塑複合土工格柵、玻纖土工格柵等），提高新老路基變形協調能力和整體性，在新路基路床頂以下的路基頂部宜鋪設級配碎石或砂礫等加筋墊層，以阻斷路床以下路基可能發生的裂縫反射至路床和提高路基頂部填土的抗裂能力。
施工工藝
- 工藝流程
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》的工藝流程見下圖。
工藝流程
- 操作要點
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》的操作要點如下：
一、原地面先清表、整平。清表厚度宜為30厘米及以上，確保清除地表植被根系。再回填夯實、碾壓至原地表，壓實度宜為≥90%（重型），若地表潮濕，原地面碾壓難以達到設計標準，再向下翻鬆至乾土，或摻石灰進行處理，碾壓壓實度宜為≥90%（重型）。同時在路基施工範圍外1.5米以內開挖臨時排水溝，排水溝不能與地方排、灌水渠合用，且不能長期積水。
二、樁基施工（下圖）。根據實際情況，選用鑽機或壓樁機進行樁基施工，不可採用錘擊法施工，避免振動影響老路的行車安全，施工方法與一般施工相同。由於該工程樁基布置密集，又緊鄰既有運營高速，為確保高速安全運營，合理的壓樁順序顯得尤為重要，根據群樁施工的已有經驗及分析壓樁過程中對周邊土體的影響規律，確定該工程樁基靜壓順序為“由外向內推進，縱向間隔跳開施工”，施工過程中要控制好沉樁速率。
樁基施工
三、樁帽施工。管樁施工完成後經檢測合格，反開挖樁頭，施工C30鋼筋混凝土樁帽，樁帽頂與處理後的原地面處於同一標高。
四、開挖台階。原地面處理完成後開始路基填築，首先進行老路邊坡台階開挖，台階開挖是新老路基拼接質量的關鍵，台階開挖前先清理老路護坡及表土30厘米，自下而上進行，其中開挖共分三次並且穿插於土路基填築過程中，開挖要求如下：
1、第一次開挖老路
在交通組織得到交警部門同意後，測量人員根據設計圖紙放出第一次的邊線（自邊緣向內1.5），用石灰線標明，切割機切一條縫，隨後用鎬頭機對需要開挖的部分進行破碎，為了減少對老路的影響，內側留0.25米人工進行開挖。老路開挖至設計要求時（從老路頂向下1.67米），垂直面人工進行修整，確保順直、平整，以及保證留下部分不受機械振動干擾，保證質量。
（1）第一層台階尺寸為100×150厘米，一般台階尺寸為67×100厘米；開挖前，測量人員計算出總體開挖高度，控制好第一級和最後一級台階高度，總體開挖高度與一般台階尺寸不湊巧時，通過上面2~3層台階進行調整，但台階寬度不小於1米，也不宜大於1.5米。開挖前測量人員在邊坡上放出立面邊線，用灰線標明。機械開挖時，平面和立面需預留10厘米用人工修整成型，台階坡面向老路堤傾斜，坡比按10:1控制，以利於接縫處壓實；台階自下而上隨填土進度逐層開挖，台階開挖時若老路堤出現滲水，及時報告，同時採取臨時封堵措施。
（2）每層台階頂面翻鬆20~25厘米，摻6~8%的石灰進行處理，與對應路基同步碾壓成型，壓實度與對應的路基相同。
（3）台階隨著路基的填築進行開挖，路基填築到什麼位置開挖什麼位置，嚴禁超前開挖，保護老路。如下圖。
第一次開挖示意圖
2、第二次開挖老路
當路基填築至設計標高還有1.0米時，進行老路第二次開挖，施工最後一層土工隔柵和水泥處理土。路面瀝青層採用切割機切割，挖機配合挖除，以下三渣層採用鎬頭機、風鎬破除，垂直面人工修整，充分保證剩餘部分的質量。第二次開挖後進行土方填築與第一次開挖相同。如下圖。
第二次開挖示意圖
3、第三次開挖老路
當施工級配碎石及穩定碎石層時，進行老路第三次開挖。第三次開挖需要將第二根車道封閉才能施工。路面瀝青層採用切割機切割，用跣刨機跣刨瀝青混凝土，調查老路三渣層厚度及分層的厚度，三渣採用切割機切割，用跣刨機跣刨三渣。垂直面人工修整，充分保證剩餘部分的質量。如下圖。
第三次開挖示意圖
五、施工碎石墊層/雙向鋼塑（土工）格柵。第一級台階開挖後施工碎石墊層，墊層厚度不小於40厘米，並分層施工，在10厘米、30厘米厚的位置布置雙向鋼塑格柵，雙向鋼塑格柵進入老路1.5米。
六、土路基填築施工。土路基填築穿插於台階開挖中進行，路基底層、頂層建議分別採用2層二灰土（V石灰:V粉煤灰:V土=1:2:2），中間部分建議採用7%石灰土，路基填築方法與一般填築相同，只是台階部分重型機械不容易碾壓到的部分要用小型機具夯實，達到設計要求的壓實度。
七、邊坡樁施工（下圖）。路基填築至邊坡樁樁頂位置時暫停施工，開始施工邊坡素混凝土鑽孔灌注樁，在路基中夾粉煤灰層時護筒應穿過路基進人原地面以下不小於50厘米，樁頭處預埋鋼筋與樁帽連線，其他要求與一般施工相同。邊坡樁檢測合格後反開挖施工樁帽，邊坡樁樁帽與原地面處理樁帽相同。
邊坡樁施工
八、邊坡樁施工完成後繼續施工土方及鋪設土工格柵（下圖）。施工至壓實度≥96%區域時開始開挖老路，先自土路肩邊緣向里開挖1.5米，施工該區域路基。在路基第1層（20厘米）施工完成後鋪設1層雙向土工格柵，雙向土工格柵寬5.0米，自新老路基拼接面向外鋪設。施工壓實度≥96%區域3層（60厘米）後，進一步開挖老路，在第一次開挖的基礎上繼續向里開挖1.0米（自老路土路肩邊緣向里2.5米），再鋪設1層雙向土工格柵，以老路土路肩邊緣為中點，伸入老路2.5米，伸入新路2.5米。雙向土工格柵鋪設完成後施工第4層路基。
土方及鋪設土工格柵施工
九、新老路面拼接（下圖）。
新老路面拼接
1、自老路基的硬路肩外邊緣或內邊緣開始，按較陡的坡率（1:0.5），將原路基邊坡挖成一定寬度的台階。
2、為提高新老路基變形協調能力和整體性，在新老路基的底部和頂部鋪設高強度高模量的加筋材料（如鋼筋網、鋼塑複合土工格柵、玻纖土工格柵等）。在新路基路床頂以下約1.2米的路基頂部宜鋪設50厘米厚的級配碎石或砂礫等加筋墊層，以阻斷路床以下路基可能發生的裂縫反射至路床和提高路基頂部填土的抗裂能力。
3、老路基層台階銑刨，為減少新老路面結構層拼接部位差異沉降裂縫的產生，對老路拼接部位結構層進行台階銑刨，一般銑刨台階為三級。拼接處路面設計標高與老路瀝青面實測標高差值為△，銑刨原則為銑刨後的台階與水穩攤鋪台階一致。
（1）第一種工況：△h<20厘米。即第一級銑刨台階高度為h=0.2-△h，台階寬度為20厘米、第二級銑刨台階高度為0.2米，台階寬度位30厘米、第三級銑刨台階高度為0.2米。
（2）第二種工況：20厘米<△h<40厘米。即第一級銑刨台階高度為0、第二級銑刨台階高度為h=0.4-△h，台階寬度為30厘米、第三級銑刨台階高度為0.2米。
（3）第三種工況：40厘米<△h<60厘米。即第一級、第二級銑刨台階高度均為0、第三級銑刨台階高度為h=0.6-△h。
十、水泥穩定碎石施工。路基填築施工完成後，待路基沉降滿足設計要求，可開始施工水泥穩定碎石路面基層，施工前繼續開挖老路，在前面開挖的基礎上向里再挖0.75米，達到緊急停靠帶的邊緣，必須保證老路拼接部位基層無鬆動石料，接觸面堅固、垂直，老路基層的拼接部位宜採用切割機切割成型。水泥穩定碎石的施工與正常路基相同。
材料設備
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》所用的材料及設備明細如下：
一、材料要求（下表）。
土 | 有機質含量不大於10%，塑性指數在12~20之間，550攝氏度燒失量小於5%，硫酸鹽含量小於0.8% |
石灰 | 採用磨細生石灰，不低於皿級 |
PHC管樁 | C80，壁厚80毫米 |
碎石墊層 | 0~31.5米，壓碎值不大於26% |
粉煤灰 | 燒失量小於20%，SiO2、Al2O3、Fe2O3總含量不小於70%，比表面積大於2500立方厘米/克（或90%通過0.3毫米的篩孔，70%通過0.075毫米的篩孔） |
雙向鋼塑格柵 | 經緯向抗拉強度≥80千牛/米，對應伸長率≤3%，節點剝離力≥200牛 |
雙向土工格柵 | 經緯向抗拉強度≥40千牛/米，對應伸長率≤10%，碳黑含量≥2.0% |
二、設備配備（下表）。
項目 | 選用機械種類 | |
地基處理階段 | 壓樁機 | 鑽機 |
路基土方施工階段 | 裝載機 | 路拌機 |
推土機 | 平地機 | |
挖機 | 震動壓路機 | |
旋耕機 | 三鋼輪壓路機 | |
手扶振動夯 | / | |
質量控制
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》的質量控制要求如下：
一、參照規範
施工質量及允許偏差按以下規範實施執行：
1.《公路路基施工技術規範》JTJ 033-95。
2.《公路路面基層施工技術規範》JTJ 034-2000。
3.《公路工程集料試驗規程》JTJ 058-2000。
4.《公路土工合成材料試驗規程》JTJ 060-98。
5.《公路工程質量檢驗評定標準》JTJ 071-98。
6.《高速公路交通安全設施設計及施工技術規範》JTJ 074-94。
7.《粉煤灰石灰類道路基層施工及驗收規程》CJJ 4-97。
8.《公路工程施工質量驗收規範》DGJ 08-119-2005。
二、樁基施工質量控制
根據實際情況，選用鑽機或壓樁機進行樁基施工，一般質量控制與普通樁基施工質量控制相同，需要注意的是，該工法主要運用於高速公路改擴建施工，為確保高速安全運營，樁基施工時，合理的壓樁順序顯得尤為重要，根據群樁施工的已有經驗及分析壓樁過程中對周邊土體的影響規律，若選用壓樁施工，必須控制好沉樁速率，保證壓樁產生的擠土作用不影響老路運營安全。
三、二灰土填築施工的質量控制（下表）。
序號 | 檢查項目 | 規定值或允許值 | 檢查方法和頻率 |
1 | 壓實度（%） | ≥94%（碎石墊層頂） ≥96%（路床頂） | 環刀法或灌沙法；每200米取4處 |
2 | 平整度（毫米） | 12 | 3米直尺；每200米取2處×10尺 |
3 | 寬度（毫米） | 不小於設計值 | 尺量；每200米取4處 |
4 | 厚度極值（毫米） | -25 | 每200米且每車道1點 |
5 | 橫坡（%） | 0.3 | 水準儀；每200米取4斷面 |
安全措施
採用《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、施工人員進入現場戴好安全帽等保護用品，非施工人員不準進入施工現場，吊樁作業時，15米範圍內不準站人，2米以上高空作業時系好安全帶。六級以上大風時，停止作業。
二、夜間施工時要有充分的照明，注意燈光的照射方向，不向來車方向照射，以免影響老路車輛通行安全。對易燃易爆物品由專人保存，按規定存放。各類操作人員必須經專門培訓，經考核後持有操作合格證和上崗證書，方可上崗作業。
三、全體施工人員嚴格遵守各自專業、工種的安全操作規程，施工前對全體施工人員進行安全交底，現場配備專業安全員監護施工。
四、PHC管樁堆放在堅實的地基上，限制堆放高度。
五、嚴禁任何人橫穿高速公路，在臨近路邊作業時要穿戴反光背心。
六、參照住房和城鄉建設部《關於安全生產文明工地建設標準》進行標準化管理並實施。
環保措施
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》的環保措施如下：
一、施工中採用袋裝生石灰，不得在現場消解，防止揚塵。
二、現場備用的土、粉煤灰進行覆蓋，防止揚塵。
三、妥善處理鑽孔灌注樁產生的泥漿，泥漿用專用車輛運輸，集中處理，鑽孔灌注樁的灌注導管集中沖洗。
四、清表產生的耕植土集中堆放，駛出施工現場的車輛輪胎不得帶泥，土、粉煤灰、石灰的運輸車輛必須覆蓋。
五、在臨近集鎮和行人密集的路段採用彩鋼瓦將施工區域封閉。
六、參照環保部門相關環保指標要求進行。
效益分析
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》的效益分析如下：
當土路基高速公路不能滿足交通流量增大的通行條件時，可以通過新建和擴建的辦法解決，而擴建相對於新建而言，在實施中對占地的要求減少，並且在實施過程中減少了中央分隔帶、緊急停靠帶的費用支出，節省了土地和工程建設費用，而且擴建無需放坡用地，更加節省土地的需求。建成通車後，只需在原來的基礎上增加少許交通維護人員，也節省了維護的開支。
套用實例
《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》的套用實例如下：
一、A11公路拓寬改建工程1標
A11公路拓寬改建工程1標（滬寧高速公路上海段拓寬改建工程的1標）：拓寬路線總長約3.736千米，路基平均高度3.0~4.0米，採用直接在老路兩側進行加寬的辦法進行擴建，加寬寬度為8米。地基採用PHC（Φ400毫米）管樁處理，部分路段採用鑽孔灌注樁及高壓旋噴樁進行地基處理；路基採用二灰土/石灰土填築；新老路基拼接的老路邊坡採用鑽孔灌注樁（Φ600毫米）處理；路面基層為45厘米水泥穩定碎石。
二、A8公路拓寬改建工程1標
A8公路拓寬改建工程1標（滬杭高速公路上海段拓寬改建工程1標）：加寬寬度為8米。地基採用PHC（Φ400毫米）管樁處理，部分路段採用鑽孔灌注樁及高壓旋噴樁進行地基處理；路基採用二灰土/石灰土填築；新老路基拼接的老路邊坡採用鑽孔灌注樁（Φ600毫米）處理；路面基層為45厘米水泥穩定碎石。
三、A15公路新建工程8標
A15公路新建工程（現為S32申嘉湖高速）是上海市域南部的一條東西向高速公路，本標段A15公路新建工程8標範圍內地面拓寬改建部分，里程樁號K35+550至K36+795.28，運用了該工法技術進行實施，斷面形式按地面四車道輔導斷面實施。
四、實施效果
以上三個工程施工完工並通車1年後進行監測表明，總沉降量最大值為104毫米，最小值為21.7毫米，平均值為72.8毫米；估算的工後沉降量最大值為20毫米，最小值為9.4毫米，平均值為12.3毫米。遠遠小於過去常規施工中平均沉降值200毫米的數據。從預估工後沉降情況看，工後沉降小於10毫米的路段占20%，10~20毫米的路段占33%，20~30毫米的路段占80%；總沉降0~50毫米的路段占17%，50~100毫米的路段占83%。採用該工法所描述相同的施工方法土路基拓寬部分，降低了後期維護成本，保證了長效穩定的拓寬質量，減少二次開挖及修復施工，取得了社會效益和經濟效益。
五、實施效果總結
土路基填築施工結束後，沉降速率很快減小並趨於穩定，道路結構層會產生少量附加沉降，使沉降速率有所增加，但竣工後沉降速率很快穩定；新路基與老路基沉降速率絕對值較小，差值呈現正負交錯現象，對道路橫坡度基本無影響，從沉降角度來看，新老路搭接部位不會出現縱向裂縫；剛性樁地基加固，工後沉降從數值上差異不大，表明不同路基荷載對工後沉降的影響已不明顯。
榮譽表彰
2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《軟土地基上高速公路路基拓寬施工工法》被評定為中國國家二級工法。
