摘要：近年來(lái)隨著(zhù)長(cháng)三角經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通流量迅猛增長(cháng)，我國許多4車(chē)道高速公路已無(wú)法滿(mǎn)足通行需求，迫切需要進(jìn)行擴建改造，滬寧高速公路"不高速"，經(jīng)常出現擁堵，已不能適應經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的需要，亟待擴建。但相對于高速公路的新建，擴建工程難度更大，面臨著(zhù)路基橋梁拼接、互通改建、交通分流組織等一系列難題。滬寧高速公路不僅是我省第一條擴建的高速公路，也是全國首條在不中斷交通的情況下全線(xiàn)擴建的高速公路，施工過(guò)程中遇到的困難尤其多。

　　2004年短學(xué)期實(shí)習期間，我們參觀(guān)了滬寧高速公路南京段擴建工程的施工現場(chǎng)，幾位領(lǐng)導親自為我們介紹了工程中的相關(guān)技術(shù)，包括軟土路基預處理，2004年6月1日起到2006年底通過(guò)交通管制進(jìn)行不封閉施工作業(yè)，等。這里主要講軟土路基處理。

　　關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)；地基沉降；軟土地基。

　　Engineering Geology in Road Construction——Take Shanghai-to-Nanjin Expressway for Instance

　　Abstract：Recent years， the economic of the delta of Yangzi River is advancing at an amazing speed， such that the Shanghai-to-Nanjin expressway's ability is becoming not equal to its ambition bit by bit. Expanding the expressway was begun from June， 2004. This road construction on soft clay ground will not allow perceptible ground subsidence， by press the ground in advance. Key word：Engineering geology； Ground subsidence； Mollisol； Road construction on soft clay ground.

　　概論：在滬寧高速公路建設過(guò)程中，我們積累了在江蘇省的軟土環(huán)境下建設高速公路的大量經(jīng)驗，對路基沉降有了一定的研究。在這次滬寧高速公路擴建工程中，我們計劃使用無(wú)沉降技術(shù)處理該工程路基。雖然這具有一定難度，但使用該技術(shù)，能有效地減少甚至避免路基沉降在工程結束以后，對路體造成的剪切力破壞，保證路體的穩定性。

　　正文――解決問(wèn)題：軟基處理的目的主要是使建筑物修建以后能正常使用，對高速公路路堤來(lái)講也就是保證，路堤不會(huì )產(chǎn)生局部和整體剪切破壞，滿(mǎn)足強度及穩定性要求；公路使用期不致發(fā)生較大的沉降和不均勻沉降，以保證路面結構完整和車(chē)輛高速平穩行駛。江蘇東段沿線(xiàn)軟土以淤泥質(zhì)粘性土為主，含水量為35％～50%，承載力為50～70kPa，軟土有一定埋深。極個(gè)別地段埋有含水量達200%的有機質(zhì)土，由于土層很薄，僅0.3～0.8m，且埋深達5～8m，對路堤的穩定和沉降影響很小。關(guān)于軟土的定義目前尚無(wú)一致意見(jiàn)，國內一般把孔隙比大于1的粘性土叫淤泥質(zhì)土，也劃歸軟土范圍。

　　關(guān)于高速公路沉降控制標準，目前采用的方法有固結度法，沉降速率法以及工后沉降量法三種。

　　所謂固結度法是指路堤修筑后，地基的固結度達80％～90%后再修筑路面，從概念上講，此時(shí)絕大部分的沉降量已發(fā)生，殘余沉降不會(huì )很大，但當總沉降量很大時(shí)，即使尚有10％～20%固結度未完成，今后在使用期仍有可觀(guān)的沉降量發(fā)生，這是此法的缺點(diǎn)。

　　沉降速率法是在路堤修筑以后觀(guān)測沉降變化過(guò)程，當沉降速率小于某一數值（如10mm/月）后再鋪設路面，根據觀(guān)測到的沉降變化過(guò)程還可推算出今后尚可能發(fā)生的沉降量，此法較為合理，但需建立現場(chǎng)沉降觀(guān)測資料，施工期限也較難預估。

　　工后沉降法是以公路在整個(gè)運用期可能發(fā)生的沉降量大小進(jìn)行控制，一般認為高速公路運行15～20年后即需進(jìn)行大修。工后沉降的時(shí)間范圍有的從鋪設路面時(shí)開(kāi)始，也有從鋪完路面后算起的。由于鋪設路面所增加的荷載，對軟土地基有時(shí)會(huì )產(chǎn)生可觀(guān)的沉降量，我們認為還是以鋪設路面開(kāi)始算為好，因鋪上路面以后所發(fā)生的沉降必然影響到路面的質(zhì)量。

　　工后沉降的控制標準，目前國內普遍采用的是橋頭接坡處不超過(guò)10cm，一般路堤不超過(guò)30cm，滬寧高速公路江蘇段也采用了此標準，我們認為是合理的，這是因為橋墩橋臺的基礎通常都采用樁基礎，本身沉降極小，如橋頭填土的沉降過(guò)大，則車(chē)輛通過(guò)時(shí)會(huì )產(chǎn)生嚴重跳車(chē)，因之要求較嚴格。至于一般路段，填土高度及地層情況均是漸變的，雖然總沉降量較大，而不均勻沉降仍相對較小，故可適當放寬�？刂乒ず蟪两档母�本目的是使道路縱坡和橫坡不致因沉降差而造成路面結構的損壞以及高速行駛中的車(chē)輛平穩和舒適。至于通道及涵管等人工構筑物銜接處的工后沉降，一般亦按橋頭的控制標準。我們認為可根據構筑物地基的不同處理方法可適當放寬，如構筑物基礎采用的樁基礎，則兩側填土工后沉降限制為10cm，如采用淺層處理，或者堆載預壓而后反開(kāi)挖修建構筑物，因此時(shí)構筑物和路堤基本是同步下沉的，則允許沉降可放寬至20～30cm，此時(shí)通道的底部高程應適當提高。 「1」

　　滬寧高速公路擴建中，我們通過(guò)反復的人工預壓，使得地基的固結度達95%以上之后，才按計劃開(kāi)始逐層鋪設各種質(zhì)地的總共數十層基層，并且每層都反復數次壓實(shí)。如此一來(lái)，公路建好后的沉降幾乎可以不記，最多也不過(guò)一兩個(gè)厘米，便確保了今后路面結構的完整和車(chē)輛的高速平穩行駛。

　　評價(jià)：固結沉降計算方法的建議目前關(guān)于固結沉降計算的方法很多，歸納起來(lái)，有取實(shí)際壓力變化范圍的e-p′曲線(xiàn)法，采用100～200kPa壓力范圍的壓縮系數法、e-lgp′曲線(xiàn)法和有限元法。

　　從設計單位獲得的土工試驗資料來(lái)看，各單位提供的土壓縮性指標以快速法求得的壓縮系數aV1-2��（或E1-2）較為豐富，e-p′曲線(xiàn)不足五分之一，e-Lgp′曲線(xiàn)只有20多個(gè)斷面資料，另外4個(gè)標段16個(gè)斷面的三軸試驗成果還是后期補充的。問(wèn)題的關(guān)鍵是，如何充分利用現有的資料估算沉降量，滿(mǎn)足生產(chǎn)的需求。

　　為估計常規計算方法適用性，表1列出了用壓力為100～200kPa所對應的壓縮系數aV1-2降量進(jìn)行比較�？芍猘 V1-2法算得到的沉降量一般大于e-Lgp′法。這是因為a V1-2法沒(méi)有考慮應力歷史的影響的原故。兩者的差異，可以用MS1表示超固結影響系數，一般在0.70～0.93之間。MS1 系數小至0.45的情況，是由于先期固結壓力高，堤身低，軟土層分布又接近于上層的原故；也有MS1大于1.0的情況，是由于所估算斷面處的先期固結壓力較小，堤身高，軟土分布在下層屬正常固結土。壓縮變形采用Cc計算的原故。

　　基于滬寧高速公路建設期間的數據，利用軟基處理匯總程序包用于匯總地基鉆孔資料，原設計方案和變更設計方案的成果，程序包分為兩個(gè)處理模塊，第一個(gè)模塊用于按圖示比例生成地質(zhì)鉆孔圖和設計方案匯總表；第二個(gè)模塊用于生成地質(zhì)鉆孔簡(jiǎn)圖以及地基土層的各種參數表。兩個(gè)模塊可以分開(kāi)運行，也可連接運行。本程序包全部采用autolisp語(yǔ)言編成，由于工作在autoCAD環(huán)境下使得圖表和圖形比較容易地合為一體；同時(shí)也簡(jiǎn)化了設計方案中復雜數據形式的處理。��

　　分析：如果在滬寧高速公路擴建工程能夠打破以往的常規，使得路基沉降在建設工期內大體上完成的話(huà)，這對于工程建成后的保養是大有好處的。但是，在開(kāi)始時(shí)技術(shù)上卻仍然是很有難度的。

　　而要實(shí)現這個(gè)目標，首先，南京一帶的軟土地層還算比較結實(shí)，滬寧高速公路各段觀(guān)測到的沉降量在7~40cm左右，不像蘇北地區有的地段甚至經(jīng)不起壓實(shí)處理；其次這在技術(shù)上，國內已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗，經(jīng)過(guò)相關(guān)的專(zhuān)家，學(xué)者的長(cháng)期考證，認為這是可以通過(guò)技術(shù)攻關(guān)最終達到的。

　　解決方案：

　　1. 鋸齒狀接觸部分逐層接合；

　　2. 特別的技術(shù)處理外四車(chē)道地基；

　　3. 與外部新建四車(chē)道一起重新鋪設內部四車(chē)道面層。

　　4. 通過(guò)交通管制進(jìn)行不封閉施工作業(yè)。

　　具體措施：

　　1.擴建工程在雙向四車(chē)道外兩邊，各新建兩車(chē)道，以形成雙向八車(chē)道的高速公路，其路基寬42.5米。新建部分與原有部分通過(guò)鋸齒狀接觸部分逐層接合，以便使公路的新舊兩部分盡可能穩固地接合。鋸齒狀接觸部分的工程是在公路從內向外數第二車(chē)道下展開(kāi)的。待到路基建好以后，與公路內兩車(chē)道一起，重新鋪設面層，以保證路面外觀(guān)的和諧。

　　2.使用特別的技術(shù)處理外四車(chē)道地基（如圖所示）：外四車(chē)道地基光是基層就被細分為十多層，為了保證“無(wú)沉降”目標的順利達成，每一層都經(jīng)過(guò)多次碾壓，反復夯實(shí)，如圖1中所示，多臺壓路機同時(shí)作業(yè)；壓實(shí)之后，用塑料薄膜掩蓋保存，以免雨淋后導致土質(zhì)基層再次變松，然后進(jìn)行其他路段的作業(yè)。

　　3.考慮到內層的四車(chē)道已經(jīng)使用了數年，不論是從理論上還是從實(shí)際觀(guān)測上講，都不會(huì )再有明顯的下沉發(fā)生。另外，八車(chē)道高速公路建好后，內部的超車(chē)道使用頻率將是很少的，只有在超車(chē)瞬間時(shí)汽車(chē)才在該道上行駛，其他平穩行駛時(shí)間都集中在外面的行車(chē)道上，這也保證了內層四車(chē)道不會(huì )再有明顯的下沉發(fā)生。

　　在外車(chē)道上，我們使用了特別的技術(shù)處理，也已經(jīng)大體上保證其不會(huì )在建好之后發(fā)生可以察覺(jué)的下沉，以確保路堤不會(huì )產(chǎn)生局部和整體剪切破壞，滿(mǎn)足強度及穩定性要求，保證路面結構完整和車(chē)輛高速平穩行駛。

　　4. 考慮到滬寧高速公路是東南沿海的黃金通道，如果因為擴建施工而要封閉作業(yè)一年半載，將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟損失。所以決定，2004年6月1日起到2006年底通過(guò)交通管制進(jìn)行不封閉施工作業(yè)。施工期間，雙向四車(chē)道的一半邊將繼續保持運行狀態(tài)，單向的兩車(chē)道將改為雙向兩車(chē)道運行。我們參觀(guān)時(shí)，是西東向的正在施工，原東西向的仍正在通車(chē)。

　　結論：

　�。�1）軟基處理是高等級公路建設中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節，地基處理的成敗直接關(guān)系到高速公路的使用性能，應當引起我們的高度重視，從地質(zhì)勘察、設計到沉降觀(guān)測都應合理安排，尤其是施工中的沉降觀(guān)測對施工組織、工期起著(zhù)重大作用。

　�。�2）橋頭跳車(chē)是影響高速公路使用質(zhì)量的關(guān)鍵，應慎而又慎，最可靠安全的辦法就是采取措施使總沉降在"工前"基本完成，在所有的處理方案中，只有固結排水加等載或超載預壓方案最為經(jīng)濟合理，但需要時(shí)間。復合地基可在短時(shí)間內提高承載力，減少總沉降，但費用較高，對于橋頭軟基一般還需要（等載或超載）預壓才能滿(mǎn)足沉降要求。選擇何種處理措施應視地質(zhì)情況、構造物特點(diǎn)及填土高度等不同而不同。

　�。�3）利用路堤堆載預壓是最經(jīng)濟的處理方案，它對滬寧高速公路路基軟土性質(zhì)并不很差，又普遍存在粉砂夾層的中低路堤的路段來(lái)說(shuō)，它的加固效果實(shí)在，消除工后沉降作用明顯。當工后沉降仍不滿(mǎn)足要求時(shí)，還可采用等或超載預壓的辦法使之滿(mǎn)足工程設計要求。

　�。�4）砂墊層在高速公路中僅起排水固結界面的作用，砂墊層的砂料可用其他具有一定透水性材料替代，為防泥污染，對結合土工織物的砂墊層的厚度，可由50cm減薄至30cm.

　　參考文獻：

　　1.《滬寧高速公路常州東（DE）及丹陽(yáng)（E）標段》 軟土地基處理的設計與施工 劉亞樓 丁軍華「江蘇省交通規劃設計院　南京210005」 滬寧高速-論文集

　　2.《滬寧高速公路江蘇段工程地質(zhì)、地基沉降及地基處理評估總報告》徐澤中　殷宗澤　蔡家范　許道化�さ取负雍４髮W(xué)　南京210024」「江蘇寧滬高速公路股份公司南京210049」

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