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软土路基处理技术打造不“沉”高速公路

 中国基建 2024-09-06 发布于广东

8月底,中铁四局(北)京哈(尔滨)高速公路沈山改扩建第九合同段项目施工现场热火朝天,工人们正在进行沥青摊铺作业,全力冲刺右幅全幅达到通车条件这一目标。

©工人正在进行路面沥青摊铺作业。

看着曾经让项目倍感困扰的软土路基处理段,如今摇身一变成为京哈高速公路的坚固基石,让路面和交安等后续施工得以正常开展,为项目贯通奠定坚实基础,项目工程部长王文琳内心感慨万分。

©建设中的中铁四局(北)京哈(尔滨)高速公路沈山改扩建第九合同段项目。

“作为重载高速,京哈高速对路基的建设刚度和沉降控制有着极为严格的要求,'毫米级’工后沉降控制是保障车辆安全、平稳运行的关键。然而,我们项目管段地处辽河入海口,施工区域水网密布、土壤含水量高,土质多为软土——具有土层柔软、渗透性差和物理力学性质不佳等特点,这就导致软土路基的荷载性能弱,处理不当则后期容易引发不良沉降和结构塌陷,影响工程安全稳定”,王文琳指着施工图纸继续补充道,“而项目27.78公里管段内软土土层厚度超过2米的处理段就有24.8公里,软土路基占比高达89.3%,是整个辽宁省高速公路建设史上最长的软土路基处理段,建设难度可想而知。”

©技术员对路面标高进行测算。

更为棘手的是,项目穿越国家湿地保护区和辽河口生态经济区,环水保压力极大,且由于工期安排,软土路基处理必须要在5个月内全部完成,而桩基施工后期又恰好是北方的冬季,户外施工难度倍增,整个处理过程面临着技术难度大、施工组织难、工期紧张和环水保压力大等难题。

©路基断面图。

项目技术团队迎难而上,综合分析软土路基处理段地质条件,并根据软土土层厚度,针对性采用软基换填法和“预应力管桩+桩帽+碎石垫层+土工格室”复合地基处理法等进行科学处理,成功攻克软土路基处理难题。

©中铁四局京哈高速改扩建第九合同段项目建设现场一片繁忙景象。

对于软土土层厚度较小(不大于2米),且上覆土层较薄的接近3公里长的非典型软土路基路段,项目采用软基换填法进行处理。所谓软基换填法,就是清除表层腐植土等淤泥后换填石渣等透水性材料来进行表层加固的处理方案。这就好比给软土路基换上了一副“硬骨头”,让原本松软的土壤变得坚实有力,这不仅能进一步提高路基的承载力,还能减少沉降风险。

©中铁四局承建管段沿线发达的水域网,给施工带来不小的难题。

项目在软基换填段施工还坚持“三完”和“两及时”,即当天挖完、填完、压完,以及遇雨及时检查、雨后及时检查等,以尽可能确保软基换填质量。

在“针对软基埋深较深即软土土层厚度较大的路段(大于2米)的长达24.8公里的软土路基处理段,传统的地基处理方法往往难以满足提高路基稳定性和承载力的要求。项目结合现场实际,采用'预应力管桩+桩帽+碎石垫层+土工格室’复合地基处理法进行处理加固。”项目总工程师穆赵新说道。

©静压机施工预应力管桩现场。

“预应力管桩+桩帽+碎石垫层+土工格室”复合地基处理法首先要根据测量结果绘制布桩图,通过准确放样来确定预应力管桩桩位,然后将预应力管桩压入土中,当单桩承载力、地基复合承载力检测合格后,再将管桩与桩帽连接,最后再在上方铺上“碎石垫层+土工格室”,这样一个完整三维“桩-网”结构就完成。

©对预应力管桩进行振动锤击

这种处理方式,能够通过预应力管桩将荷载传递到更深层次的土壤中,桩帽和上方的“碎石垫层+土工格室”的巧妙设计使得荷载能够更均匀地分散到周围土壤中,不仅实现有效分散荷载,还扩大提高承载力的路基范围,进一步提高路基承载力和稳定性。同时,碎石垫层还提供了良好的排水性能,防止了水分在路基中的积聚。

穆赵新补充道,“桩基施工后期,北方进入冬季,户外温度低,为保证桩基承载力,除了严格把控混凝土原材料和试验检测工作外,我们还通过在水下混凝土中增加防冻外加剂、增加超灌长度以及桩基灌注完成后立即回填土等措施保证桩基成形质量。”

©夕阳下的京哈高速改扩建项目建设现场

截至目前,项目软基处理预应力管桩、碎石垫层、路基填土方和路床透水性材料等施工全部完成。

通过采取针对性软基处理方式,加上不断优化施工组织、加强安全管理和严把施工质量等措施,项目仅用不到3个月的时间就完成了软土厚度超过2米、长达24.8公里的软土路基段的处理施工,较预定工期提前了一个半月。

新闻多一点

(北)京哈(尔滨)高速公路是《国家公路网规划》七条高速公路首都放射线之一,是东北地区公路交通运输大动脉和进出山海关的重要通道。中铁四局五公司主责,一公司、安装公司参建的(北)京哈(尔滨)高速公路沈山改扩建第九合同段项目全长27.78公里,建设内容包括路基、路面、桥涵、房建、交通安全设施和绿化等。

项目建成后,将成为我国第一条长距离十车道高速公路,届时将极大改善区域交通条件,对于贯彻落实东北老工业基地振兴战略,全面提高通道通行能力和服务水平,改善区域交通条件,加强京津冀与东北地区之间的联系等均具有重要意义。(中铁四局)

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