复杂环境下路基拓宽新技术应用

赵维杰

（山西路桥第三工程有限公司,山西 忻州 034000）

0 引言

在我国，有些农村不少区域都有水网密集分布，路基加宽经常会遇到毗邻水塘、鱼塘等情况，而在通过对此类区域进行路基加宽施工实例的调查分析中，发现大部分施工后期都产生了各类质量问题，从而严重影响了农村公路的建设。在这样的条件下，农村公路的拓宽改造就显得特别重要，研究毗邻水塘地段低等级公路路基加宽施工技术十分必要。

1 研究内容分析

1.1 木桩+扩大基础+挡土墙组合施工

在充分查阅资料后，项目技术团队研究出一种毗邻水塘地段低等级公路路基加宽结构及其施工技术，先通过杉木桩加固地基，再施工扩大基础和挡土墙，最后完成路基加宽施工，以此来提高临水区域路基加宽的施工质量和工作效率。

（1）木桩。毗邻水塘地段地基加固采用木桩，木桩下端削尖，直径的2 倍为锥体的长度，利于打入持力层；锥体各斜面与桩轴基本对称，桩尖的顶点在桩的轴线上，以保证打入时位置正确。桩径15 cm，按设计要求严格控制，且外形直顺光圆。木桩加固区的各桩位呈梅花形设置，相邻排的各木桩按间距0.4 m 布置，打入深度5 m，同时桩身顶部外露不少于10 cm，便于后续与扩大基础连接。根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2012），木桩加固后地基承载力可达125 kPa，满足后续施工120 kPa的要求，能有效地起到地基加固的作用[1]。

（2）扩大基础。杉木桩加固处理后，其上方设置C30 混凝土扩大基础，扩大基础厚度不小于50 cm，宽度为杉木桩加固区域边缘向外侧延伸不少于50 cm。混凝土扩大基础包裹杉木桩上端外露部分，加强了各杉木桩之间的联系，使杉木桩加固区形成一个整体，进一步保证了区域的整体稳定性，同时扩大基础也为后续挡土墙施工提供了一个良好的作业面[2]。

（3）挡土墙。考虑加宽地段土方填筑量及占地面积较大，在加宽路基坡脚设置浆砌片石挡土墙，挡土墙采用M7.5 浆砌片石砌筑，底面宽度1.6~1.8 m、顶面宽度0.8~1 m，挡土墙的施工收缩了坡脚，有效减少了征地面积和土方量，在节省资金的同时提高了施工效率。

（4）路基加宽施工。路基填筑前，在挡土墙内侧面的原有地基斜坡进行处理，夯实地基斜坡面并使其呈三级阶梯状分布。这样的设计使得路基填筑的稳定性进一步加强，有效减少了路基沉降。

1.2 技术原理与工艺流程分析

（1）技术原理分析。通过采用土围堰分割水域，机械抽排施工区域内积水，清除淤泥后形成陆上工作面，然后压打杉木桩加固地基，提高承载力。杉木桩施工完毕后，在其上方铺设混凝土扩大基础，并在混凝土扩大基础上施工浆砌片石挡土墙对后续路基填土进行支撑，防止填土变形失稳，同时起到收缩坡脚的作用。然后在原有路基侧面设置三级台阶，并采用透水性材料分层进行填筑压实，加强路基稳定性，避免沉降。最后进行路面结构层和交安工程的施工[3]。

（2）工艺流程分析。标出需加宽位置→Sketch UP可视化图纸体现→填筑土围堰→抽、排水→测设淤泥表面标高→清淤至少1 m 厚→测设清淤后底面标高→晾晒→弃淤泥→杉木桩加固→铺设扩大基础→砌筑浆砌片石挡墙→夯实地基斜坡面→填筑透水填料并夯实。见图1。

图1 施工流程图

2 效益分析

2.1 经济效益分析

（1）通过设置挡土墙，收缩坡脚，减少了征地费用1 566.67 m2×45 000 元/667 m2=105 750 元，减少路基石渣填筑费用1 956 m3×117.41 元/m3=229 654 元。

（2）传统清淤换填处理造价3 131 m3×139.55 元/m3=436 931 元，杉木桩加固地基施工造价522 m3×135 元/m3=70 470元，杉木桩加固相比清淤换填可节约造价366 461元。

（3）累计节约工期15 d，减少人工费用：15×200×6=18 000 元。

减少机械费用：挖掘机1 台×2 400 元/台班×15 d=36 000 元，压路机1 台×3 000 元/台班×15 d=45 000 元，自卸车5 台×600 元/台班×15 d=45 000 元。

（4）扩大基础、挡土墙砌筑增加费用：0.5×2×261×300 元/m3+833 m3×522 元/m3=513 126 元

合计可节省费用：

105 750+229 654+366 461+18 000+36 000+45 000+45 000-513 126=331 889 元。

2.2 社会效益分析

此技术在很大程度上解决了毗邻水塘地段的路基加宽施工质量无法得到有效保证的问题，提高了路基拓宽的施工质量及施工效率，减少了外扩占地面积、降低了施工成本、保证了加宽结构的稳定性。施工速度快，较传统工艺极大地缩短了建设工期，受到业主的高度评价，具有一定的推广价值，可在类似项目推广。

3 不良土质改良

毗邻水塘地段路基土质常常需要改良，与传统的水泥改良土、石灰改良土不同，可以利用工业固体废渣来实施土质改良。见图2。

图2 CFB 灰渣改良土

3.1 CFB 灰渣改良土

3.1.1 矿物组成与化学成分

CFB 炉渣和飞灰的主要化学成分均为SiO2、Al2O3、Fe2O3，与传统煤粉炉粉煤灰的成分基本一致。见表1。

表1 CFB 灰渣的化学组成表

3.1.2 重金属浸出浓度及放射性

（1）CFB 灰渣浸出浓度及放射性满足要求。见表2~3。

表2 CFB 飞灰浸出毒性检测结果表

表3 CFB 飞灰放射性检测结果表

（2）CFB 灰渣具有自硬性，含有CaO、CaSO4，对土具有改性作用。研究表明，掺入飞灰与炉渣均能显著提高土体CBR，其中CFB 炉渣效果更明显。当炉渣、飞灰掺量为10%时，完全满足各等级公路路基路床填筑材料的CBR 要求[4]。

（3）水塘湿地环境下路基如有孔洞，可用CFB 灰浆液注浆处理结合，CFB 灰渣高活性及高硫、高钙膨胀性，水泥CFB 飞灰虽需水量大，水固比高，但是强度高且有微膨胀性，CFB 灰渣注浆充填材料是可行的[5]。见表4。

表4 注浆充填材料性能对比表

3.2 钢渣改良土

（1）矿物组成与化学成分。钢渣主要成分是CaO、Fe2O3、SiO2、MgO；其主要矿物成分包括碳酸钙、亚铁相、钙铁矿、硅酸二钙等。见表5。

表5 钢渣的化学组成表

（2）重金属浸出浓度。经重金属溶出实验，钢渣的重金属浸出浓度较小，满足工业污水综合排放标准，即使用钢渣用作公路集料不会造成二次污染。见表6。

表6 钢渣的重金属元素浸出浓度表

（3）钢渣中含有大量死烧的游离氧化钙，会缓慢吸水产生破坏性膨胀。优先选择陈化时间长的旧渣，通过水洗破碎降低暴露膨胀位点；可采用添加粉煤灰等材料，充分利用钢渣高活性和高碱度，形成复合激发提高强度[6]。

4 结语

综上所述，该文通过对该技术的研究，详细了解其技术特点和工艺原理，明确该方法的适用范围。现总结如下：

（1）现场进行施工并收集过程相关参数，对施工工效、质量分析总结进一步优化方案，并对施工方法的实施进行必要的施工改进，对每道施工步骤形成详细、可行、易操作、安全的具体施工工艺方法，进一步形成一套完整的施工组织方案和管理办法并进行技术经济效果总结，为将来同类型地质情况下施工提供包括施工工艺、质量控制以及风险控制措施等方面的重要信息，能够有效地节约工程成本。

（2）在获取加宽路基处的地质水文资料的基础上，分析不同形式路基加宽工艺的特点，合理判断在毗邻水塘地段路基加宽中采用“木桩+扩大基础+浆砌挡墙”工艺的可行性，通过技术创新解决了目前在类似地质水文条件下常规施工存在的困难。通过对以上内容的研究，形成了成套的技术成果，为在类似地质水文环境中进行路基加宽施工积累经验，可为其他类似项目提供借鉴。