彭学东 丁瑶
摘要：既有高速公路拓宽工程中，新旧路基差异沉降控制是需要关注的重点难题。受益于泡沫轻质土具有自重轻、减震性好、防水性强、耐久性良等特点，本文依托某公路拓宽工程提出了桩承式锚杆泡沫轻质土拓宽路基技术。应用效果表明，通过加宽路基增设小直径钢管桩、泡沫轻质土填充、锚杆连接新旧路基等关键技术，有效提高了拓宽路基承载能力和新旧路基连接强度，降低了新旧路基的差异沉降。
关键词：公路拓宽 泡沫轻质土 锚杆 差异沉降
Research on Application of Pile-supported Anchor Bolt Foam Lightweight Soil in Widening of Existing Expressway
PENG Xuedong DING Yao
（Sichuan Transportation Construction Group Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan Province， 610047 China）
Abstract： In the existing highway widening project， the differential settlement control of the new and old roadbeds is a key problem that needs to be paid attention to. Benefiting from the characteristics of lightweight foamed soil with light weight， good shock absorption， strong waterproofness， and good durability， this paper proposes a technology for widening roadbed with pile-supported anchor foam lightweight soil based on a highway widening project. The application results show that by widening the roadbed， adding small-diameter steel pipe piles， foaming light soil filling， and anchoring the new and old roadbeds， the bearing capacity of the widened roadbed and the connection strength of the new and old roadbeds are effectively improved， and the differential settlement of the new and old roadbeds is reduced.
Key Words： Highway widening; Foam light soil; Anchor rod; Differential settlement
隨着近年来社会经济的快速发展和通车量的日益增加，原有高速公路的运行能力己不能满足现有交通增量的需求，导致新建或改建高速公路工程日渐增多。改建公路的使用性能和寿命往往受拓宽后新路基和地基承载能力的影响较大，尤其当处理不好软基处理、加宽路基自身压缩稳定和新旧路基的衔接问题，在拓宽道路正常运营后，新旧路基间容易发生过大差异沉降而导致在新旧路面交界处出现纵向裂缝，甚至发生交界面错台或整体滑移现象而破坏道路，严重时导致改建后道路无法正常运营。
作为一种新型建筑材料，泡沫轻质土具有轻质性、较大抗压强度、弹塑性低、流动性大、隔热性好、减震性好、防水性强、耐久性好、抗冻融性强、硬化后具有自立性、节能环保性良好等特点，目前已取得较为系统的科学研究，主要集中在材料配制工艺和基本特性[1-4]。受益于上述特性，泡沫轻质土也逐步应用于建筑工程、公路软基处理、公路堤段滑塌和公路拓宽等工程实践，取得了良好的技术效果[5-9]。尤其对于公路拓宽工程，泡沫轻质土的应用可有效解决新旧路基的差异沉降与侧移问题[10-12]。依托某现役高速公路工程涵洞段施工，本文提出了桩承式锚杆泡沫轻质土拓宽施工技术，以期为将来类似工程提供参考经验。
1 工程概况
成乐高速扩容E2-SG2项目，由以前的双向四车道变为双向八车道，项目完工通车后将有效缓解成乐高速的拥堵，助推乐山区域经济发展。本工程位于夹江县及乐山市中区，沿线地貌大致分为河谷堆积地貌、丘陵地貌。河谷地貌主要由河漫滩、I级阶地、高阶地等组成，断续分布在岷江及其支流两岸;丘陵地貌是沿线所穿越的主要地貌类型，包括浅切丘陵、中切丘陵和深切丘陵3种类型。根据成因类型，本工程所在区域地貌可分为侵蚀堆积地貌、构造剥蚀地貌及侵蚀构造三大类。为了降低新拓路基的自重荷载，标段K100+084～K124+694路基采用泡沫轻质土填充，合计用量约117360方。
2 工艺原理
本工程采用桩承式锚杆泡沫轻质土拓宽路基技术，其工艺原理可概括为：如图1所示，在加宽路基内自下向上依次铺设底部土工格室、中部土工格室、防渗土工膜和钢丝网，内部浇筑填充有泡沫轻质土，最后在边坡表面铺设预制面板。在原有路基的边坡位置开挖修筑形成台阶，通过台阶在原有路基内部斜向打设锚杆，沿着台阶边缘铺设一层钢丝格栅网，将锚杆外露端部通过连接件锚接在钢丝格栅网上。其中，锚杆端部的连接件主要由垫板和固定卡具两部分组成。通过打设锚杆可有效加强原有路基（填土）与加宽路基（泡沫轻质土）的连接。此外，在原有路基的台阶底部和加宽路基的底部均打设有小直径钢管桩用于提高路基承载性能，其中在加宽路基底部的小直径钢管桩顶部通过浇筑混凝土承台连接成一个整体，承台表面铺设有碎石垫层。
3 施工关键技术
图2为桩承式锚杆泡沫轻质土拓宽路基技术的施工工艺流程。其施工关键技术主要包括预制面板、开挖路基并修整台阶、面板基础施工、泡沫轻质土施工和涵洞施工等。
3.1预制面板
预制面板模具采用定型化胶模，选取面积适宜的预制场地（一般约1000㎡），混凝土材料采用C25小石子混凝土。现场预制面板的主要流程为：加工预埋筋、钢丝网→模具内表面均匀涂抹脱模剂→浇筑第一层混凝土并振捣密实→铺下一层钢丝网→浇筑第二层混凝土，振捣密实后收面→安装预埋筋→脱模→二次搬运→养护。
3.2开挖路基并修整台阶
个别工点填筑高度较高，台阶开挖宜采用小型挖机从上往下分层开挖，如果工点出现石方挖方时因工点靠近市区无法采用爆破手段处理，需采用合适且经济的方法进行石方开挖，施工过程中使用自卸车运土至弃土，同时做好防止雨水冲刷措施，防止塌落。
3.3面板基礎施工
开挖保护壁面板基础基坑，基础浇筑完成后，强度达到一定程度时进行保护壁面板砌筑，当保护壁面板砌筑高度达到0.9～1.2m时，进行轻质土分区分隔模板安装。如图3所示，在保护壁基础上按设计图放样，用墨斗弹线后安装第一块面板，使用水泥砂浆对上下面板错缝砌筑（缝宽1cm）;随后，先采用钢筋将上下面板间的预埋筋焊接相连，再利用钢筋拉杆将面板固接在角钢支柱上，要求面板安装横平竖直，表面干净。
3.4泡沫轻质土施工
铺设钢丝网时，横向和纵向锚固间距分别为1.0m和2.0m，金属网的平面重叠搭接宽度不宜少于25mm，搭接处采用塑料扎扣进行绑扎和U型钉进行锚固。
泡沫轻质土底部基础采用小直径钢管桩承台，桩径140mm，桩长9m，布置3排，顶部与承台连接，承台高0.8m，宽2.3m。为增加泡沫轻质土与路堤之间的整体性，泡沫轻质土与路堤采用6m长锚杆进行连接，锚杆端头与泡沫轻质土角钢焊接，锚杆进入路堤为4m，进入轻质土为2m，每排3根锚杆，其余段每排2根锚杆，锚杆沿纵向（路线方向）间距为3m。随后，如图4所示进行泡沫轻质土浇筑。
3.5涵洞施工
预制钢筋混凝土正交盖板涵板块按简支单向板设计，根据填土高度计算配筋和盖板厚度。涵台利用盖板及涵底铺砌作为上、下端的支撑，构成框架体系。涵台作为上端饺结、下端固结承受台背水平压力的竖柔进行计算。台帽与涵台顶面应铺设厚度2cm的橡胶缓冲垫。
涵台和基础混凝士均采用分层浇筑方式，上下混凝土浇筑层的温差不宜超过20°C。基础顶层混凝土浇筑时，应与底板以上30cm涵台或涵身梗肋同步浇筑。
洞身在顺水方向应根据地形、地基土壤情况，每隔4～6m设置一道贯穿整个断面的沉降缝。洞口与洞身分离砌筑。沉降缝缝宽1～2cm，缝内填充沥青麻絮。
4 施工效果分析
本工程针对高速公路涵洞段桩承式锚杆泡沫轻质土拓宽施工方法进行完善，在原有路基边坡修筑台阶，埋入锚杆，在台阶上布设钢丝格栅网，加宽路基内填充泡沫轻质土，土底部设置小直径钢管桩基础，最终集成了桩承式锚杆泡沫轻质土拓宽路基技术。通车运营后，选取多个拓宽路基段典型断面开展长期观测。监测数据表明，通车5个月后新旧路面的差异沉降仅为1.8mm左右，并呈现稳定的趋势。
与传统施工技术相比，本技术的特点主要体现在以下几个方面：
（1）加宽路基内填充泡沫轻质土，泡沫轻质土施工性好、渗透及吸水性低、导热系数小、具有较好的耐久性，可有效缓解新旧路基的差异沉降病害。
（2）原有路基边坡修筑台阶并内置锚杆，锚杆外露端部与钢丝格栅网锚固连接。通过打设锚杆连接原有路基与加宽路基，可有效提高新旧路基交界处的连接强度，防止路基沿结合面的滑动破坏。
（3）在原有路基的台阶底部和加宽路基的底部均打设有小直径钢管桩，其中在加宽路基底部的小直径钢管桩顶部通过浇筑混凝土承台连接成一个整体，有助于提高拓宽路基承载能力。
5 结语
依托成乐高速扩容工程，本文提出了桩承式锚杆泡沫轻质土拓宽路基技术。该技术通过加宽路基增设小直径钢管桩、泡沫轻质土填充、锚杆连接新旧路基等关键技术，有效提高了拓宽路基承载能力和新旧路基连接强度，降低了新旧路基的差异沉降，为将来类似工程提供参考经验。
参考文献
[1] 宋国林， 王在杭， 于咏妍，等. 泡沫混凝土材料的研究与应用[J]. 公路交通科技：应用技术版， 2019（5）：56-58.
[2] 陈品明， 曾嵘， 卞绍洋，等. 路用泡沫混凝土长期耐久性研究[J]. 新型建筑材料， 2018， 45（7）：4.
[3] 李洋蕊. 镁基盐粉煤灰泡沫混凝土的制备及其性能研究[D]. 包头：内蒙古工业大学， 2021.
[4] 杨俊. 超轻泡沬混凝土制备与性能影响因素研究[D]. 扬州：扬州大学， 2021.
[5] 吕虎虎.泡沫混凝土在建筑工程中的应用研究[J]. 科技资讯， 2012， 292（7）： 65-66.
[6] 杨杰.发泡混凝土墙体施工工艺在房建工程的应用[J]. 科技资讯， 2013， 357（36）：49-52+54.
[7] 周旺. 设置泡沫混凝土减震层的浅埋偏压连拱隧道地震响应研究[D]. 长沙：中南林业科技大学， 2021.
[8] 罗旋， 方志森. 轻质泡沫混凝土在软基路基处理中应用研究[J]. 公路交通科技·应用技术版， 2015， 11（6）：91-92.
[9] 吴颖峰， 夏国权. 泡沫混凝土在公路高路堤段滑塌处治中的应用[J]. 铁道建筑， 2013（11）：78-79.
[10] 吴颖峰， 王海峰. 基于泡沫混凝土技术的公路拓宽工程改建[J]. 铁道建筑， 2013（2）：75-77.
[11] 秦子柔，徐永福. 基于FLAC3D的泡沫混凝土密度分层对高速公路老路拓宽的影响[J]. 公路， 2020， 65（8）：100-104.
[12] 吕锡岭. 泡沫混凝土拓宽路基的差异沉降研究[J]. 水文地质工程地质， 2012， 39（3）：75-80.
sdjzdx202203231627
