第一章緒論1.1引言近年來，隨著我國交通運輸事業的快速發展，一些公路已不能適應持續增長的交通需求。從減少占地面積、節約資金、充分利用原有道路等方面考慮，利用原有公路進行拓寬改建，無疑是一種投資少、見效快的措施。公路拓寬改建中，不可避免地面臨路基拓寬、新老路基結合的問題，為保證新老路基共同承受路面結構和行車荷載作用所需的強度和穩定性，減少新老路基結合部的路面開裂、路基失穩等病害的發生，需要對新老路基結合部采取相應的處治技術。與新建路基相比，新老路基結合部處治設計施工技術中除了需遵守一般規定外，還應著重考慮路基拓寬工程特殊性對設計和施工的要求。其特殊性主要表現在：1、新老路基的差異（1）老路基由于承受多年自重和行車荷載作用，地基的固結沉降和路基的壓縮變形已完成或基本完成，而新路基施工結束后會產生進一步的地基固結沉降和路基壓縮變形；（2）路基填料或壓實度不同會引起新老路基的回彈模量存在差異；（3）上述因素將導致新老路基在拓寬道路運營中的工程響應存在差異。2、新老路基的相互作用（1）拓寬改建施工過程中和施工后，新路基填土會通過老路邊坡將部分荷載傳遞給老路基，會導致老路基發生二次沉降和壓縮變形；（2）新路基發生沉降時，通過新老路基界面的負摩阻力也會促使老路基發生變形；（3）老路基發生的變形反映到路基頂面，會在老路路面結構中形成附加應力，可能導致老路路面結構的損壞。3、老路基對新路基設計和施工的制約和限制（1）老路的斷面形式和邊坡類型限制新路基的拓寬方式和施工場地；（2）新老路基結合部處治技術，如老路邊坡臺階開挖，加筋材料鋪設等受到老路基的限制；（3）設置新路基的排水設施時，需要對老路基原有的排水設施進行改造和銜接利用；（4）結合部新路基填土的填筑和壓實相對困難，壓實度難以保證；（5）若地基下臥層土質較差，對拓寬路基范圍地基進行處理時，需考慮施工對老路基的影響；（6）為不影響老路的交通狀況，新路基的施工受到限制。由于公路拓寬改建工程具有上述特殊的工程特點，以往公路拓寬改建工程缺少可資借鑒的工程經驗和明確的設計理論方法，現行公路路基設計和施工技術規范主要也是針對新路基的修建，而對路基拓寬改建工程中新老路基結合部處治設計施工技術則很少涉及。因此，制定《新老路基結合部處治設計施工技術指南》，明確路基拓寬的設計理論和方法體系，提供新老路基結合部處治的技術措施、施工工藝和質量控制方法，可以彌補現行相關規范的不足，為今后公路拓寬改建工程提供參考和指導。本《指南》包括的主要內容：（1）新老路基結合的主要方式（2）路基拓寬的設計方法（3）新老路基結合部處治技術的分類和設計施工原則（4）新老路基結合部地基處理技術（7）新老路基結合部的界面處治技術（8）拓寬路基的設計和施工（9）新老路基結合部的路面輔助處治措施與排水凡與新建路基工程相同之處，本《指南》不再贅述。1.2新老路基結合的主要方式按照地形地基條件、路基的拓寬范圍（雙側或單側）、新老路基填挖型式（填方或挖方）、新老邊坡類型（自然放坡或設支擋結構）、共同作用層厚度（共同填高層或挖方層厚度），可以將路基拓寬、新老路基結合方式分為17大類、36小類。各分類方式的圖示和特征如下（圖中，h為共同作用層厚度；b-o、b-n分別為老路基和新路基的寬度）。在實際工程中，可根據具體的工程特點，合理選取下述某種拓寬方式進行公路的拓寬改建。1、挖方老路基＋挖方新路基如圖1-1所示，為山區非陡坡道路單內側挖方拓寬方式。新、老路基均完全由挖方形成，但兩者可以因路基標高不同，有不同的共同作用層厚度。此類拓寬方式由于新老路基的總體相近，由新老路基不協調變形而引起的病害較為少見，其主要問題是內側道路挖方所造成的排水不良。a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-1挖方老路基+挖方新路基2、挖方老路基+填方新路基如圖1-2所示，為山區非陡坡道路單外側填方拓寬型式。老路基為全路塹型式，新路基由自然放坡而成。拓寬路基填料多選用就近路段的挖方體，新、老路基在填料類型、壓實度等方面均存在一定的差異；非陡坡的拓寬還可能處于洪積層、坡積層等軟弱地基區域，此時與平原軟土地基的路基拓寬存在類似的問題。a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-2挖方老路基+填方新路基3、半填半挖老路基+挖方新路基如圖1-3所示，為山區非陡坡道路單內側挖方拓寬型式。老路基為半填半挖，新路基由挖方形成。此類拓寬方式和拓寬方式1存在相同的問題。4、半填半挖老路基+填方新路基如圖1-4所示，為山區非陡坡道路單外側填方拓寬型式。老路基為半填半挖，新路基為填方，這類拓寬方式的核心問題在于同一斷面上的路基土存在較大差異：老路基挖方部分為山體開挖的原狀土且經多年行車荷載作用，老路基填方部分也經過多年固結和行車荷載作用，而新路基則是自然放坡的新填路基，固結度小，潛在變形較大。a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-3半填半挖老路基+挖方新路基。a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-4半填半挖老路基+填方新路基5、填方老路堤+挖方新路基如圖1-5所示，為山區非陡坡道路單內側挖方拓寬型式。這類拓寬方式的主要問題一是新、老路基性能差異大，二是新老路基結合面為原自然邊坡，相對薄弱。a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-5填方老路堤+挖方新路基6、填方老路堤+填方新路堤如圖1-6為山區非陡坡道路單外側填方拓寬型式。其主要問題是新、老路基填筑年代不同，一方面兩者在填料和壓實度方面可能存在差異；另一方面兩者的固結程度也不同，易發生工后不協調變形，導致相關病害。7、挖方老路基+兩側拓寬新路基如圖1-7所示，為山區非陡坡道路雙側拓寬型式。老路基為挖方路基，新路基則一側為挖方路基，另一側為填方路基。這類方式兼有填方拓寬和挖方拓寬的特點。a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-6填方老路堤+填方新路基a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-7挖方老路基+兩側拓寬新路基8、半填半挖老路基+兩側拓寬新路基如圖1-8所示，為山區非陡坡道路雙側拓寬型式。老路基為半填半挖，老路內側為挖方拓寬，外側為自然放坡填方拓寬。這類拓寬方式在道路橫斷面上形成4種不同的路基類型，即挖方新路基、挖方老路基、填方老路基和填方新路基，它們在路基材料、壓實度和固結程度等方面都存在差異，從而導致路基路面的不協調變形。a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-8半填半挖老路基+兩側拓寬新路基9、填方老路堤+兩側拓寬新路基如圖1-9所示，為山區非陡坡道路雙側拓寬型式。老路基為填方路基，老路內側為挖方路塹拓寬，外側為自然放坡填方拓寬。此種型式兼有挖方拓寬和填方拓寬的特點。10、路塹老路堤+單側挖方新路基如圖1-10所示，為山區全路塹老路基單側拓寬型式。由于新路基、老路基均為挖方路塹拓寬，除挖方區域屬不良地基條件，新老路基的地基條件一般差異不大，但仍需要重視路基路面排水。a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-9填方老路堤+兩側拓寬新路基a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-10路塹老路堤+單側挖方新路基11、路塹老路堤+雙側挖方新路基如圖1-11所示，為山區全路塹老路基雙側拓寬型式。型式與結合方式10相似，只是從單側拓寬變為雙側拓寬。由于挖方拓寬通常需重新設置邊坡防護，因此對雙側拓寬來說，邊坡防護工程量要大于前者。a新路基高于老路基b新路基低于老路基圖1-11路塹老路基+雙側挖方新路基12、路塹老路基+外側拓寬如圖1-12所示，為山區陡坡單外側拓寬型式。老路基為挖方，拓寬處分別設置了支擋結構（如重力式擋土墻）、棧橋結構、填土放坡。該三類結合方式所處地形通常較為陡峻。設置擋墻的結合方式應首先確保擋墻本身的穩定性，另外還需注意墻背填料填筑時的施工質量、填料的級配等要求，以控制墻背填料的工后差異沉降；棧橋型式拓寬，拓寬部分須建造成橋梁結構型式，建筑成本有所上升，但通常相應病害會減少較多；外側拓寬處放坡需要大量土石方，投資上不經濟，且施工困難，對該處原地面產生的附加荷載大，極易產生拓寬處放坡路堤與老路基間的過量差異沉降，從而造成路面相關病害。a外側拓寬設擋墻b外側拓寬設棧橋c外側拓寬放坡圖1-12路塹老路基+外側拓寬13、半填半挖老路基＋外側拓寬設擋墻如圖1-13所示，為山區陡坡單外側拓寬型式。老路基為半填半挖型式，填方部分采用放坡型式或者設置支擋結構，而新路基均為在外側拓寬處設置支擋結構。當老路填方采用外側放坡型式時，給新路外側拓寬處擋墻的設置創造了一定的有利條件。除非老路填方邊坡本身存在明顯穩定問題和施工質量問題，已出現一些病害，此時擋墻設置應考慮盡可能埋設至老路基的地基層面中，一般正常情況下可適當減小擋墻高度，以節省工程造價。而當老路填方部分設置支擋結構時，由于地處陡坡區域，新設置的擋墻通常需建造得較高，且新老擋墻間的墻背填筑施工難度較大，通常不易壓實，拓寬路基易形成工后壓密變形。a老路基放坡b老路基設擋墻圖1-13半填半挖老路基+外側拓寬14、半填半挖老路基＋外側拓寬放坡如圖1-14所示，為山區陡坡單外側拓寬型式。老路基為半填半挖型式，填方部分在路基外側設置擋土墻或者采用放坡型式，新路基均為在外側拓寬處采用放坡型式。由于地處陡坡區域，該拓寬方式填土石方量均較大。當老路基填方部分外側設置擋墻時，新路拓寬時填筑的土、石方量相當巨大，對當地地形地貌改變較大，由于路堤填土引起的道路地基受到的附加荷載相當明顯，若該處地基本身屬于不良地基，則更易造成地基的二次固結變形和填筑體本身的壓密變形，新、老路基間不可避免地產生相當的差異沉降，路面面層通常會在通車后一段時間內產生相關病害；當老路基填方部分采用放坡型式時，由于新路基拓寬寬度不大，而路堤填筑深度較大，填筑體形狀成狹長形（當地稱“一把刀”），施工難度大，常用的道路壓實機具無法展開施工，因此壓實度難以保證，易留下質量隱患，也易出現新老路基結合不良的相關病害。a老路基設擋墻b老路基放坡圖1-14半填半挖老路基+外側拓寬放坡15、填方老路堤放坡+填方新路基放坡如圖1-15所示，為平原地區拓寬型式。老路基為全填方放坡的路堤型式，新路基為單、雙側填方放坡拓寬。平原地區拓寬寬度通常不受山區地形限制，若新老路線形不變，新路斷面布置時可以考慮在新老結合部路表位置設置一些容許差異沉降的分隔帶，如中央分隔帶、機非分隔帶等沉降隔離設施。由于平原地區軟弱地基較為普遍，新路基荷載易使老路基發生二次沉降，從而在老路路面內產生附加應力，造成路面的損壞。a單側拓寬b雙側拓寬圖1-15填方老路堤放坡+填方新路基放坡16、填方老路堤擋墻+雙側填方新路基如圖1-16所示，為平原地區拓寬型式。老路為填方路基，兩側設置支擋結構，新路向老路兩側填方拓寬。其主要問題是利用了老路擋土墻，由于擋土墻墻面的直立特性，新老路基沉降的過渡范圍幾乎沒有，因此在老擋墻與新路基交界處易發生沉降突變，相關病害（如縱向裂縫）也往往發生在此附近。a填方新路基設擋墻b填方新路基放坡圖1-16填方老路堤擋墻+雙側填方新路基17、填方老路基＋單側填方新路基如圖1-17所示，為平原地區拓寬型式。此類結合方式在新路斷面中均設置了中央分隔帶。利用中央分隔帶可以形成新老路基之間的不協調變形緩沖帶，但由于拓寬路基造成的老路基二次沉降同樣不可忽視。a老路基放坡＋新路基擋墻b老路堤擋墻＋新路基放坡c老路基擋墻＋新路基擋墻圖1-17填方老路堤+單側填方新路基第二章路基拓寬的設計方法在公路不同的拓寬路段，由于拓寬方式、地質條件、老路基高度和邊坡等的差異，新老路基結合部采用的處治技術也不盡相同，針對不同的外界條件，各種處治技術的設計也存在差異，但無論采用何種處治技術，其設計理論和方法，設計指標與控制標準，以及設計參數取值都必須以拓寬路基的設計為基礎。本章明確路基拓寬的設計方法，為新老路基結合部處治技術的設計提供依據。2.1路基拓寬的設計計算理論2.2.1拓寬道路的損壞模式與拓寬設計狀態新老路基結合部常見的特有損壞模式及成因機理：1、新老路基結合部剪切開裂其形成機理通常與各種原因引起的新老路基結合面滑移有關。與這類損壞模式相對應的設計狀態為：結合面上的剪應力>結合面抗剪強度對這類損壞主要涉及滑動穩定，需要在穩定性分析中考慮。2、新老路面結合部彎拉開裂其形成機理為新老路基頂面不協調變形呈“～”型，在新老路面結合部產生不協調變形變坡率的變化，從而在新老路面結合部的基層頂面或底面產生附加彎拉應力，當附加應力超過基層彎拉強度時，即造成結合部基層頂面或底面的拉裂。與這類損壞模式相對應的設計狀態為：不協調變形引起的結合部路面基層頂面結構附加應力>結合部路面基層彎拉強度（基層頂面受拉）不協調變形引起的結構底面附加應力＋結構底面荷載應力>基層彎拉強度（基層底面受拉）3、老路基層頂面開裂其形成機理為拓寬路基在老路基頂面形成上凸形不協調變形，從而在老路基層頂面產生附加彎拉應力，當附加應力超過基層彎拉強度時，即造成基層頂面的拉裂。與這類損壞模式相對應的設計狀態為：路基變形引起的老路基層頂面結構附加應力>老路基層彎拉強度4、新（老）路基層底面開裂其形成機理為新（老）路基頂面形成下凹形不協調變形，在新（老）路基層底面產生結構附加應力，當該附加應力和行車荷載在基層底面產生的荷載應力疊加后超過基層彎拉強度時，即造成基層底面的拉裂。與這類損壞模式相對應的設計狀態為：結構底面附加應力＋結構底面荷載應力>基層彎拉強度2.1.2設計理論從上述分析可以看出，拓寬路基的損壞主要是新路基穩定性不足和新老路基不協調變形造成的。拓寬路基的穩定性問題采取與新建路基相似的方法分析，通過設計驗算加以考慮，本《指南》對拓寬路基的穩定問題不做重點討論。而新老路基的不協調變形使得新、老路面結構在行車荷載作用下既承受荷載應力，同時還承受結構附加應力，新老路基不協調變形是路基拓寬工程產生病害最重要的、最根本的原因，有別于新建道路。因此，新老路基結合部各種處治技術的設計思想是基于控制不協調變形為設計理論的。2.1.3計算模型和方法1、行車荷載模型按我國現行路面設計規范，選用雙輪組單軸荷載100kN作為標準軸載。其他設計參數為：雙輪組輪載為50kN，輪胎接觸路面的壓強為0.70MPa，接觸面積的當量圓直徑為21.3cm，雙輪的中心距為31.95cm（1.5倍當量圓直徑）。不同軸載的作用次數，按相應的路面損壞等效原則換算成標準軸載的作用次數。2、路基分析模型基本假定：（1）按照平面應變問題進行考慮，進行二維有限元分析；（2）土體為彈塑性材料，采用修正的D-P模型進行模擬；（3）新老路基結合部處治較好，不會因為穩定性不足而出現滑移，接觸條件為完全連續；（4）老路基和地基的初始應力場由老路基和地基的自重荷載產生；（5）邊界條件：地基底面兩個方向均為約束，地基寬度外側水平向約束，如雙側拓寬則進行對稱性分析（路堤中心線處加對稱約束）；地基寬度外側及地表為透水邊界，地基底面為不透水邊界。網格劃分如圖2-1所示。模型的計算流程如下：（1）將新老路基單元均殺死（kill、remove）為空單元，對地基部分施加重力，實現地基在自身重力作用下的地壓平衡；（2）將老路堤轉化為實體單元，施加重力，得到在老路基自重荷載作用下的應力場；圖2-1網格劃分示意圖（3）保持原模型和網格劃分不變，重新進行計算。將上步獲得的應力場作為初始條件施加到模型中，將新路基單元殺死為空單元，對老路基和地基施加重力，實現在老路基和地基重力作用下的地壓平衡；（4）模擬施工工程，當拓寬到某一層時再將該單元轉化為實單元，并施加重力，每步按照增量迭代法計算，得到施工結束后路堤頂面的沉降；（5）計算施工完成后路堤頂面的沉降；（6）整理沉降數據。新路基部分的不協調變形為新路堤荷載作用下的路堤頂面工后沉降，老路基部分的不協調變形則按照老路路面的利用原則分別進行整理。3、路面結構分析模型考慮到公路拓寬改建工程中，水泥混凝土路面的相對比例較低，本設計僅針對瀝青混凝土路面。新老路基頂面不協調變形引起的路面結構附加應力的計算采用有限元法。分析路面結構對不協調變形的力學響應時采用三層體系，即面層、基層和底基層。計算中采用如下假定：（1）路面各結構層為連續均質、各向同性的線彈性材料，力學特性用彈性模量E和泊松比μ表征；（2）路面各結構層在垂直方向完全連續，即不協調變形隨時間而緩慢增長，路面各結構層在行車荷載與自重作用下隨之下沉，層間不會出現脫空現象；瀝青面層和基層、基層和底基層之間接觸條件為完全連續，底基層和地基之間為光滑接觸條件；（3）按平面應變問題進行分析采用平面八節點等參單元，面層厚度方向只劃分為1層，基層和底基層劃分為2層，網格劃分圖如圖2-2所示。邊界條件為在底基層底面豎直方向直接施加不協調變形，其它各邊自由。圖2-2平面有限元分析網格劃分示意圖2.2路基拓寬的設計指標和控制標準路面結構附加應力是由新老路基不協調變形引起的，而表征這種不協調變形的指標則是新老路基頂面的“變坡率”，即指設計使用年限內，路基頂面單位寬度內的橫向坡度改變量。變坡率可以通過不協調變形進行計算，而且控制了路基頂面的變坡率即控制了路面結構的附加應力，因此，可以選擇“變坡率”作為路基拓寬設計的指標。以基層開裂為控制狀態時，路基頂面變坡率的控制標準與老路路面結構是否利用以及新老路面結合狀態有關。對于本項目分析的典型高等級瀝青路面結構（如表2-1所示），變坡率設計標準如表2-2所示，其他各項設計指標和標準與新建瀝青路面相同。表2-1典型路面結構和材料參數結構層項目瀝青混凝土面層二灰碎石基層石灰土底基層彈性模量E（MPa）12001400600

續表2-1結構層項目瀝青混凝土面層二灰碎石基層石灰土底基層泊松比u0.30.30.3重度γ（g/cm3）2.02.02.0厚度h（cm）124030表2-2路基拓寬的變坡率設計標準老路路面結構利用情況新老路面結合狀況路基頂面變坡率設計指標（％）老路基新路基不利用－0.40.4利用分離1.50.5結合1.50.5-0.18≤新、老路基變坡率差值≤0.43注：僅針對高等級半剛性基層瀝青路面。2.3路基的設計參數取值拓寬路基的設計參數，主要包括：1、新老路基土的基本物理力學指標包括新老路基土顆粒粒徑、容重、密度、塑限、液限、含水量，粘聚力及內摩擦角，土基CBR值、回彈模量等。測試方法嚴格按現行《公路土工試驗規程》執行。運用大型有限元程序ABAQUS計算路基的不協調變形時，采用的是線性Drucker－Prager模型。下面對這種模型及其計算取值做一簡要說明。分析中采用DP彈塑性模型來模擬土體的應力－應變特征，所以需要通過試驗來確定DP模型所需要的各計算參數。最簡單的DP模型（如本文采用的線形DP模型）至少需要兩個試驗，對土體材料，最常用的試驗是單軸壓縮試驗和三軸壓縮試驗。另外，對有粘聚力的土體，也可以選用剪切試驗。單軸壓縮試驗即在兩鋼板之間對試件進行壓縮，記錄加載方向上的荷載和位移大小，并記錄下側向位移以便計算試件的體積變化。三軸試驗則可以獲得更精確的實驗數據。通過三軸儀固定側向應力，在不同側向應力水平下記錄加載方向的荷載值和應變值以及側向應變值。為確定材料的屈服參數，需要記錄下不同側向應力時屈服位置的應力和應變，屈服應力指試件開始出現非彈性特征時的應力大小，如圖2-3所示。實際應用中還需要通過對三軸試驗數據的線性擬合獲得DP材料的（內摩擦角）、值，如圖2-4所示。為三軸壓縮試驗的擬合直線對軸的傾角，是在同一值水平下，拉伸試驗擬合直線確定的值與壓縮試驗擬合直線確定的之比。其中，、為應力不變量。在三軸壓縮試驗中，所有主應力都是負值，則其應力不變量是：（2-1）SHAPE圖2-3材料塑性參數的確定圖2-4塑性參數的確定在三軸（間接）拉伸試驗中，主應力大小排列為：0，則應力不變量為：（2-2）在不同側向壓力下得到一系列、數據，則可以獲得屈服面的形狀，如圖2-5所示。對于平面應變問題，也可以通過Mohr－Coulomb模型中的材料參數獲取DP材料參數。因為在平面應變問題中，可以假設=1，可推出如下關系：（2-3）（2-4）圖2-5屈服面的確定當＝0時，有（2-5）（2-6）當時，有（2-7）（2-8）2、路面各結構層材料的設計參數各結構層材料的抗壓回彈模量、泊松比、厚度，瀝青混凝土和半剛性材料的抗拉強度等。按現行《公路瀝青路面設計規范》（JTJ014－97）的規定測試。3、拓寬范圍內軟土地基的設計參數如在平原軟土地區，需要進行地基處理設計時，通過鉆探、原位測試和室內實驗的方法測定軟弱土層的深度，含水量，塑性指數，液性指數，孔隙比，壓縮模量，剪切強度，滲透系數等指標。按現行《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》（JTJ017－96）測定。4、其他設計參數對于不同的處治技術，應根據處治技術所選取的材料，施工工藝等確定其設計參數，在后面章節中詳述。2.4路基拓寬的設計方法2.4.1拓寬路基穩定性分析拓寬路基的穩定性分析與新建路基相同，設計和分析方法詳見相關設計規范（《公路路基設計規范》（JTJ013－95）、《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》（JTJ017－96）等）和手冊（《公路設計手冊－路基》）。本指南不對拓寬路基的穩定驗算作深入探討，必須注意的是在陡坡穩定性分析中必須考慮新路基沿新老路基結合面的滑移穩定性。與新建路堤相同，在地面坡度較大時，除應保證路堤邊坡穩定外，還要預防路堤沿地面陡坡下滑。新老路基結合最為特殊的情況是必須防止新路基沿結合面下滑，如圖2-6所示。在穩定性不足時，需因地制宜地采取適當的加固措施。圖2-6陡坡穩定性分析驗算前，應先判定滑動面的位置和形狀，并通過調查分析或試驗，取得較符合實際情況的可能下滑的計算參數（容重、單位粘聚力和內摩擦角）。若老路基抗剪強度比新路基高，則滑動面在路基內部為ab，反之則為cd（如圖2-6所示）。將折線劃分為幾個直線段，路堤也按各直線段劃分若干土體（如圖2-6所示），從上側山坡到下側山坡，逐塊計算每塊土體沿直線滑動面的下滑力，按最后一塊土體的剩余下滑力的正負值來判斷路堤的穩定性。第一塊土體的下滑力可按式（2-9）算得：（2-9）E1平行于第一段滑動面。隨后各塊土體的下滑力相應為：（2-10）式中：角標（n-1）表示上一塊土體。若算得第n塊土體的En為負值時，則可不列入下一塊土體的計算。En平行于各相應土塊的滑動面。最后一塊土體的下滑力為正值時，路堤即不穩定，需采取相應的穩定措施。2.4.2路基不協調變形和變坡率的計算按照2.1.3節所建立的路基計算模型和所示流程計算。模型中必須綜合考慮土體的非線性、固結以及施工的過程。在一般拓寬工程的設計中，也可以按照分層總和法計算出沉降極值，再對本《指南》所提出的“～”型曲線進行修正，近似地得出不協調變形。為方便該近似方法的標準驗算，本研究報告提出的設計指標（變坡率）和標準采用了平均變坡率的概念，即沉降極值（最大值和最小值）的差與沉降極值點距離的比值。2.4.3路面結構力學響應分析按照2.1.3節所建立的路面計算模型分別計算老路路面利用與否時的路基不協調變形對路面結構產生的附加應力。采用基層的彎拉應力作為瀝青路面的強度指標。路面結構的承受能力判定標準為：不協調變形引起的路面結構附加應力（＋標準軸載荷載應力）≤半剛性基層設計彎拉強度其中，半剛性基層的抗彎拉強度按0.45MPa計。老路路面不利用時，路面基層底面最大彎拉應力發生位置可能在拓寬路基部分，也可能在老路基部分。所以，在老路路面結構不利用的情況下，新老路基下凹形的不協調變形可導致老路基部分路面或者拓寬路基部分路面的基層底面彎拉開裂。老路路面利用時，新老路基不協調變形使得路面結構在老路基層頂面、新路基層底面、新老路面結合部基層頂面或底面均會產生彎拉應力。所以該種情況下，路面結構的損壞模式包括老路路面基層頂面的拉裂和新路基層底面的拉裂，以及當新路基不協調變形的變坡率大于老路基不協調變形的變坡率時，新、老路面結構結合部位的基層頂面將產生彎拉應力；反之，新、老路面結構結合部位的基層底面將產生彎拉應力。2.4.2設計流程圖與步驟路基拓寬的設計流程圖：基礎資料調研基礎資料調研初擬路基拓寬方案穩定性驗算不協調變形及變坡率指標計算路面結構設計是否典型瀝青路面結構路面結構力學響應計算完成更改拓寬路基設計方案、新老路基結合部處治設計設計指標計算完成更改路面結構設計不通過通過不通過不通過通過通過是否圖2-7拓寬路基設計流程圖路基拓寬的設計步驟：1、交通量調查分析。通過交通量調查分析設計使用年限內年交通量平均增長和標準軸載作用次數。2、地質水文調查分析。對舊路所經地段重新進行水文、地質調查，尤其是舊路上經常出現損壞的地段（如軟基、水毀、滑坡、塌方等地段）。3、舊路狀況調查。調查舊路面的彎沉值、基層強度以及破損狀況，對其剩余強度進行評估，并進行必要的補強。如果舊路面狀況良好，可以繼續使用舊路面。4、在前幾項工作的基礎上，劃分設計路段，并選定相應的路基拓寬方式和尺寸。5、選定橫斷面型式，并確定拓寬路基的三要素：寬度、高度（設計標高）、邊坡坡度。6、進行結合部的處治設計，并對新填路基的穩定性與路基的整體穩定性進行驗算。7、對軟弱地基還應進行地基處理設計。8、運用有限元方法進行路基頂面的不協調變形分析，確保新老路基頂面的變坡率控制在容許范圍內。如果不協調變形滿足變坡率要求，則在此基礎上進行路面結構設計，并分析路面結構對不協調變形的力學響應。9、結合原有路基、路面排水系統進行排水設計。第三章新老路基結合部處治技術概述新老路基結合部處治的根本目的就是在保證路基穩定的前提下，控制路基的不協調變形。不同條件下，新老路基不協調變形的組成不同，因而新老路基結合部的處治技術應當根據的具體工程特點和各項措施的適用條件進行選擇。3.1新老路基結合部處治技術的分類按照處治措施的部位和處治機理來劃分，可以將不協調變形的控制技術劃分為4大類：路面內部處治、路基內部處治、外部處治和綜合處治（如表3-1）。表3-1新老路基結合部處治技術的初步分類新老路基結合部處治技術路面內部處治增加厚度提高抗變形能力（加筋、設置網片、…）路基內部處治結合面處理填料及壓實控制路基加筋輕質路堤外部處治地基處理支擋結構綜合處治設置分隔帶完善排水系統過渡性路面內、外部綜合處治上表中的處治技術如果按新老路基結合部不協調變形的主要來源可分為針對新老路基結合部不良地質條件的地基處理技術；針對新老路基結合強度不足的老路邊坡處理和結合部的加筋技術；針對路基自身的壓縮變形過大的控制路基填料和壓實度、采用輕質路基等措施；如果新老路基結合部的不協調變形由上述幾種因素共同組成，則應采取綜合處治技術（如表3-2）。實際拓寬改建工程中，常常根據具體的工程特點，因地制宜地選用不同處治方式，有時多種處治技術綜合使用。舊路的拓寬改建中，新老路基結合部處治技術的設計和施工是整個改建工程中一個非常重要的環節，因此，在實際拓寬改建工程中，需要精心設計，精心施工，確保工程質量。表3-2針對不協調變形來源的處治技術及適用條件新老路基結合部不協調變形的主要來源結合部處治技術適用條件新路基作用下地基的固結沉降采取換填、拋石擠淤，復合地基，排水固結法處理結合部地基不良地質條件下的路基拓寬、高填路堤等新老路基結合部結合強度不足老路邊坡覆土處理、臺階開挖，結合部設置土工格柵等老路邊坡土受自然風化等作用強度較低，新老路基拼接困難新老路基的自身壓縮變形優選新路基填料，提高壓實度，新路基采用二灰、EPS輕質路堤地質條件較好的路基拓寬上述幾種因素的組成上述處治技術綜合使用，同時考慮設置擋墻、路面輔助處治技術和完善排水系統等各種不良地基、路基以及結合面條件3.2結合部處治設計施工技術原則1、新老路基結合部處治的根本目的就是在保證路基穩定的前提下，控制路基的不協調變形。因此，“變形協調與控制”是處治技術的核心。2、對道路整體來說，路基、路面相互作用、相互影響。因而，新老路基結合部的處治技術應當從路基、路面、排水、支擋等各個方面進行統一考慮，突出“綜合處治”的思想。3、新老路基結合部的處治技術應充分考慮地域、地質和環境的適用性、經濟合理性以及施工便利性。4、新老路基結合部處治的設計理論與施工技術應當協調統一。5、在線形條件允許的前提下，老路盡量采取雙側拓寬的方式，以及新老路基結合部上方盡可能設置成分隔帶。6、優先考慮鋪設過渡性路面，待新老路基不協調變形穩定后再重新鋪筑最終的路面結構。且鋪筑新路面結構時，應減小基層厚度和模量，適當提高面層厚度和模量。3.3結合部處治設計施工準備1、收集并熟悉老路沿線的地形、地貌、工程地質、水文地質、氣象等資料，以及沿線地下管線、構造物等的布設情況。2、合理地利用鉆探、觸探、十字板剪切等測試方法，做好新老路基結合部地基土、路基填料的檢測，試驗方法按《公路土工試驗規程》（JTJ051－93）辦理。檢測項目：（1）液限、塑限、塑性指數、天然稠度或液性指數（2）顆粒大小分析（3）含水量和密度（4）重型擊實試驗（5）強度（CBR值）（6）有機質含量和易溶鹽含量3、施工前，按照設計圖紙要求，恢復路線中樁，定出路基拓寬用地界樁、路堤坡腳、路塹頂、邊溝等具體樁位。路基拓寬范圍內的既有房屋、通訊、電力設施、上下水道及其它建筑物，均應協助有關部門事先拆遷，對于拓寬路基附近的危險建筑物應予以適當加固。4、新路基用地范圍內的樹木、灌木叢等均應在施工前砍伐或移植清理，砍伐的樹木應移植于路基用地范圍之外，將樹根全部挖出，并將坑穴填平夯實。如填方地段有水田、水塘，水溝、水渠，必須清淤，并將溝渠的舊砌體及雜物除掉，再用砂、碎石等性能好的材料回填，整平壓實，壓實度應滿足設計要求。5、施工機械設備的準備和調試。清淤、清表、翻填宜采用挖掘機作業，壓實機械應選擇中小型壓路機，局部地方采用機械打夯機。6、選取地質條件、斷面型式具有代表性的拓寬地段修建試驗路基，試驗路基的長度不宜小于100m，新路基填料厚度按30cm進行試驗，確定不同機具壓實不同填料的最佳含水量、適宜的松鋪厚度和相應的碾壓遍數、最佳的機械配套和施工組織。7、做好排水設施。應事先做好截水溝、排水溝等排水及防滲設施。路堤拓寬施工中各施工層表面不應有積水。雨季施工或因故中斷施工時，必須將施工層表面修理平整并壓實。第四章新老路基結合部地基處理技術4.1概述如果新老路基結合部地質條件不良，或者拓寬路基是高填路堤、位于陡坡地段時，天然地基的強度、變形和穩定性不能滿足要求，就需要對新老路基結合部地基進行處理。參考《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》（JTJ017－96）中對路面工后沉降要求（表4-1），可以路基拓寬工程中新老路基結合部容許差異沉降為控制指標，如表4-2所示，如不滿足表4-2的要求時，應針對差異沉降進行地基處理。表4-1容許工后沉降橋臺與路堤相鄰處涵洞或箱涵通道處一般路段高速公路、一級公路≤0.10m≤0.20m≤0.30m二級公路（采用高級路面）≤0.20m≤0.30m≤0.50m表4-2公路拓寬工程中的新老路基結合部容許差異沉降公路等級容許差異沉降（mm）高速公路、一級公路≤20二級公路≤40注：新老路基頂面不協調變形應滿足表2-1的標準。1、拓寬部分地基處理方法的選取應考慮以下幾個因素：（1）拓寬部分的地基狀況地基的土質以及不良土層的構成（厚度、排水層等）條件。（2）拓寬道路的性質拓寬改建道路的等級、對不協調變形的要求，拓寬路基的高度和寬度，是否與周圍擋墻、橋涵等構筑物連接。（3）施工條件工期、材料供應、施工機具的作業條件等。（4）對周圍環境的影響①對老路基和其他鄰近建筑物的擾動，按設計和規范的要求在老路基適當位置布設觀測點，進行穩定和沉降監測；②施工中的噪音、污染對周圍環境的影響。（5）各種地基處理方法的適用條件、優點及局限性道路拓寬改建工程常用的地基處理方法、原理及適用條件如表4-3所示。在實際拓寬改建工程中應根據上述因素經過技術、經濟比選后選擇最優的地基處理方法。表4-3結合部不良地基常用的處理方法地基處理方法原理適用條件換填法把拓寬路基基底下一定淺層范圍內的不良地基土部分或全部挖出，用砂、碎石、灰土、礦渣等強度高、滲透性好的粒狀材料回填，可以增加結合部地基表層強度，防止地基局部剪切變形結合部地基由厚度小于3m的不良土組成且易于挖出，拓寬路基填筑高度較低拋石擠淤法采用不易風化的石料強迫使淤泥向兩旁擠出適用于軟土層位于水下3m內，稠度遠超過液限，呈流動狀態的路段，淤泥較厚時慎用排水固結法（預壓法）在地基中設置豎向排水系統（如插置塑料排水板、袋裝砂井）和水平向的排水系統（砂墊層），再利用逐級填筑的路基土或真空預壓使地基土體排水固結、產生固結沉降使土體強度增長，地基承載力提高，結合部地基的固結沉降在施工期間基本完成厚度超過5m的軟粘土、淤泥和淤泥質土地基，工期長，會對老路基有一定的影響，應慎用復合地基粒料樁使用振沖器在高壓水流作用邊振邊沖在地基中成孔，在孔內填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石樁。碎石樁與樁間土形成復合地基，具有樁柱、墊層、排水的作用，以增強地基承載力，提高新老路基的壓縮模量比適用范圍廣泛，如粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土地基等，拓寬路基高度較大粉噴樁依據物理化學原理，利用機械設備將具有固化和抗滲透性能的水泥粉灌入地基土體的間隙（孔隙或裂隙等）或結構面內，并使之在一定范圍內擴散和固化，以達到提高拓寬地基強度、降低滲透性、改善地基物理力學性質的一種方法拓寬范圍為天然含水量大于30％的淤泥質土、粘性土和粉性土地基，加固深度不宜大于15m輕質路堤二灰具有自重輕的優點，減少拓寬路堤自身的壓縮變形，但飽水后強度顯著降低受地下水和地表積水影響較小的拓寬路基EPS輕質路堤聚苯乙烯板塊（EPS）容重只有土的1/50～1/100，并具有較好的強度和壓縮性能，用于新路基填料，可有效地減少作用在地基上的荷載、需要時也可置換部分地基土，已達到更好的效果結合部地基為各種軟弱地基，高填路基，但價格較高加筋土法在土體中埋置土工合成材料（土工織物、土工格柵等）、金屬板條等形成加筋土墊層，增大壓力擴散角，提高地基承載力，減小沉降結合部地基為各種軟弱不良地基2、拓寬部分地基處理方法的設計步驟和流程圖拓寬部分地基處理的設計步驟：（1）根據拓寬路基的寬度和高度確定地基的處理范圍；（2）選擇合理的地基處理方法；（3）按與新建路基相同的方法驗算新老路基穩定性和沉降量；（4）按本《指南》提出的方法驗算新老路基的不協調變形；（5）如（3）、（4）不能滿足，更改地基處理方法，或者調整設計參數或材料性能，再重新計算；（6）按設計要求施工，完成后進行質量檢測，如不滿足要求，采取補救措施，重復步驟（5）；（7）施工條件、機具、材料的控制和選擇。新老路基結合部地基處理設計流程圖：拓寬路基拓寬路基天然地基條件天然地基是否滿足要求天然地基經濟、技術比選出最優處理方法對周圍環境影響地基狀況和拓寬路基性質施工條件地基處理設計承載力、穩定性是否滿足要求不協調變形是否滿足要求完成調整改進滿足不滿足滿足滿足不滿足不滿足圖4-1結合部地基處理設計流程圖4.2墊層及淺層處理技術墊層及淺層處理技術適用于處理拓寬路基地表下0.5m～3m的含水量較高的軟弱不良土地基，且不良土易于挖出，拓寬路基填筑高度較低。墊層施工一般應分層鋪填、分層壓實、分層質量檢驗。施工時最優含水量、鋪設與壓實厚度、壓實遍數等，應根據各類施工機具與設計要求通過現場試驗確定。在墊層與淺層處理新老結合部的基底時，常用的換填材料主要有砂（礫）、石渣、石灰土等。換土墊層施工示意圖如4-2所示。圖4-2換填土層施工示意圖4.2.1砂墊層1、材料要求砂墊層材料宜采用中砂及粗砂，不得含有草根、垃圾等有機雜物，不準摻有細砂及粉砂，且含泥量不應超過5％，碎（卵）石最大粒徑不應大于5cm。2、設計要點（1）砂墊層施工關鍵是將砂加密到設計要求的密實度。常用的加固方法有振動法（包括平振、插振、夯實）、水撼法、碾壓法等。這些方法要求分層鋪砂，然后逐層密實或壓實，分層的厚度視振動力的大小而定，一般為15～20cm。（2）無論采用何種施工方法，在施工過程中，都應避免對原表層土過大擾動，以免造成砂和原地基土混合。（3）砂礫墊層無明顯粗細料分離，最大粒徑不應大于5cm。（4）砂墊層寬度應寬出新路基外側邊腳0.5～1.0m，并以片石護砌或采用其它方式防護，以免砂料流失。（5）碾壓施工時，砂墊層的最佳含水量一般控制在8％～12％。3、施工方法（1）當拓寬路基地基表層有一定厚度的硬殼層，其承載力較好，能上一般運輸機械時，一般采用機械分堆攤鋪法，即先堆成若干砂堆，然后用機械或人工攤平。（2）當硬殼層承載力不足時，一般采用順序推進攤鋪法。（3）當地基表面很軟時，如新沉積或新吹填不久的軟弱地基，首先要改善地基表面的持力條件，使其能上施工人員和輕型運輸工具。工程上常采用如下措施：①地基表面鋪設荊芭；②表面鋪設塑料編織網或尼龍紡織網，紡織網上再攤鋪砂墊層；③表面鋪設土工合成材料，土工合成材料上再鋪排水墊層；④采用人工或輕便機械順序推進鋪設，常用的有以下兩種：a、用人力手推車運砂鋪設；b、用輕型小翻斗車鋪設。4.2.2換填石渣1、材料要求石渣施工控制指標為粒徑不大于20cm（水田段不大于30cm），含土量不大于10％，5mm以上的粒徑不小于70％。壓碎值20MPa。2、設計及施工要點（1）填筑石渣每層厚度不大于40cm（水田段50cm），超過40cm應分層填筑。（2）單層施工方法：推土機推平石渣，壓實機械采用40T拖式振動碾，先靜后振，先輕后重，強化振壓6遍。（3）雙層或多層施工方法：第一層鋪筑40cm，碾壓順序為：使用推土機粗平，并排壓23遍；采用18T振動壓路機靜壓3遍，振壓3遍；平地機精平，18T振動壓路機靜壓3遍；鋪第二層石渣，使用YCT2025T沖擊碾壓，碾壓20遍，進行路基正常填筑。（4）檢驗標準：石渣外觀表現緊密，無松散，無輪跡，再次碾壓標高無顯著變化，則認為石渣碾壓結束。4.2.3石灰土墊層石灰土在原地面上用一定體積比拌和、在最佳含水量下壓實。1、材料要求（1）石灰。在施工現場用做灰土的熟石灰應予過篩，其粒徑不得大于5mm。熟石灰中不得夾有未熟化的生石灰塊，也不得含有過多的水分。一般常用的熟石灰粉末其質量應符合Ⅲ級以上的標準，活性CaO＋MgO含量不低于50％，如果拌制強度較高的灰土，宜選用Ⅰ或Ⅱ級石灰。當活性氧化物含量不高時，應相應增加石灰的用量。石灰的貯存時間不宜超過3個月。（2）土料。通常采用粘性土（土塑性指數大于4）拌制灰土，其團粒不得大于50mm，否則應予粉碎。（3）石灰用量。一般情況下2：8～3：7的灰土比可作為最佳配比。（4）當采用石灰、粉煤灰墊層時，施工最佳含水量為50％左右，石灰摻入量以15％～20％為宜，壓實系數在0.94～0.97時，干土密度為940～970kg/m3。2、設計與施工要點（1）灰土墊層施工前必須對下臥層地基進行檢驗，如發現局部軟弱土坑，應挖除，用素土或灰土填平夯實。（2）施工時應將灰土拌和均勻，控制含水量，如土料水分過多應晾干，不足時應灑水潤濕。一般可按經驗現場直接判斷，其方法為手捏灰土成團，兩指輕捏即碎，或落地粉碎，這時，灰土基本上接近最佳含水量。（3）掌握分層松鋪厚度，按采用的壓實機具現場試驗來確定，一般情況下松鋪30cm，分層壓實厚度為20cm。（4）壓實后的灰土應采取排水措施，3天內不得受水浸泡。（5）灰土墊層鋪筑完畢后，要防止日曬雨淋，及時鋪筑上層拓寬路基。4.2.4拋石擠淤拋石擠淤一般用于處理結合部地基厚度小于3.0m的泥沼及軟弱土層，這種方法適用于軟土層位于水下，更換土壤施工困難或基底直接落在含水量極高的淤泥中，稠度遠超過液限，呈流動狀態的路段，拋石擠淤施工示意圖如4-3所示。圖4-3拋石擠淤施工示意圖拋石擠淤應符合下列要求：1、使用不易風化的石料，片石大小隨泥炭稠度而定。對于容易流動的泥炭或淤泥，片石宜稍小些，但不宜小于30cm，且小于30cm粒徑含量不得超過20％。2、當軟弱土層平坦時，拋投應沿老路路基坡腳拋填，再逐漸向拓寬外側擴展，使淤泥向外擠出。拋石時應從下臥層高的一側向低的一側擴展，使低的一側適當高度范圍內多拋一些，并使低側邊約有2m寬的平臺頂面，以增加其穩定性。3、片石拋出軟弱土層面后，應用較小石塊填塞墊平，用重型機械碾壓密實，拋填片石頂面應高出常水位至少50cm，然后宜在其上鋪設土工織物等反濾層，再填筑信路基。4.2.5質量檢測與控制1、墊層質量檢驗包括：分層施工質量檢查和工程質量驗收。2、分層施工的質量標準應使墊層達到設計要求的密實度，各類墊層的標準如下：砂墊層的干重度：中砂≥16KN/m3，粗砂根據經驗適當提高；灰土墊層的壓實系數一般應達到0.93～0.95。3、砂墊層的分層施工質量可選用下列方法檢測：環刀壓入法：環刀容積2×106～4×106mm3，徑高比1：1。取樣前測點表面應刮去30～50mm厚的松砂，并采用定向筒壓入；貫入法：采用直徑Ф20mm，長度1.25m的平頭光圓鋼筋，自由貫入高度為700mm，并應使鋼筋垂直下落。符合質量控制要求的貫入度值根據砂樣品種通過試驗確定。4、測點布置面積≤300m2時，環刀法為30～50m2布置一個，貫入法為10～15m2布置一個；面積＞300m2時，環刀法為50～100m2布置一個。5、換填結束后，可按工程的要求進行墊層的工程質量驗收，驗收方式可通過荷載試驗進行。在有充分試驗依據時，也可采用標準貫入試驗或靜力觸探試驗。6、當有成熟試驗表明通過分層施工質量檢驗能滿足工程要求時，也可不進行工程質量的整體驗收。4.3復合地基復合地基主要包括碎石樁、粉噴樁、水泥攪拌樁等。新老路基結合部采用復合地基結構示意圖如4-4所示。1、設計原則（1）適用條件各種復合地基主要是通過豎向增強體來提高拓寬路基部分地基的承載力和壓縮模量，施工過程中對老路基地基影響較小，因此，對路基拓寬工程比較適用。（2）樁長應根據軟弱土層的性能、厚度或工程要求按下列原則確定：①當相對硬層深度不大時，樁應打到相對硬層；②當相對硬層深度較大時，應經沉降、穩定驗算確定。對沉降計算，加固深度應滿足新老路基結合部不協調變形容許值；對穩定計算，加固深度應不小于最危險滑動面深度；③樁長不宜短于4m。（3）樁徑復合地基樁的直徑應根據地基土質情況和成樁設備等因素確定。采用振沖法成樁時碎石樁樁徑一般為0.70～1.0m；采用沉管法成樁時，碎石樁和砂樁的樁徑一般為0.30～0.70m，對飽和粘性土地基宜選用較大直徑。（4）布置形式復合地基樁位宜采用正方形或梅花形（等邊三角形）布置，樁的間距一般為1.5～3.0m，且相鄰樁間距不應大于4倍樁徑。復合地基處理方法的設計流程圖如4-5所示。圖4-4復合地基結構示意圖2、復合地基成樁試驗采取復合地基處理新老路基結合部地基前，應選取典型拓寬路段進行制樁試驗和必要的測試，以便確定主要的技術參數。以比較常用的碎石樁和粉噴樁為例：（1）碎石樁記錄沖孔、清孔、制樁時間和深度、沖水量、水壓、壓入碎石量及電流的變化等。以選定科學合理的施工技術參數包括樁長、水壓、密實電流、留振時間及填料量等。（2）粉噴樁試樁不應小于5根，滿足設計噴粉量的各種技術參數，如鉆進速度、提升速度、攪拌速度、噴氣壓力、單位時間噴入量等，確定攪拌的均勻性，掌握下鉆和提升的阻力情況，選擇合理的技術措施。天然地基條件天然地基條件天然地基承載力單樁承載力樁長L樁體直徑樁體材料復合地基承載力設計值復合地基置換率m布樁方式復合地基承載力要求值承載力是否滿足要求調整各項參數不協調變形是否滿足要求完成調整單樁模量，m否否是是圖4-5復合地基處理方法設計過程4.3.1碎石樁1、材料要求填料：應由未風化的干凈礫石或軋制碎石組成，粒徑宜為20～50mm，含泥量不應超過10％；水：一般可飲用水。2、施工機械主要的施工機具有振沖器，起吊裝置、泵送輸水系統、控制操作臺等。選擇振沖器應考慮樁徑、樁長及加固工程對老路基的影響。應配備適用的供水設備，出口水壓應為400kPa～600kPa，流量20m3/h～30m3/h。起重機械起吊能力應大于100kN～200kN。3、施工工藝及施工要點（1）施工流程場地平整→測量放線→整沖器定位→成孔→清孔→加料整密→關機停水→整沖器移位。（2）施工工藝①定位：起吊振沖器并對準設計的加固點，檢查水壓、電壓和振沖器的空載電流是否正常；②成孔：打開水源并啟動振沖器，使其在壓力水沖擊作用和振動作用下貫入地下層至設計深度，下降速度控制在1～2m/min；③清孔：成孔后孔內泥漿稠度大，為使其順利排出，振沖器應在孔底停留約1min，借助壓力水將稠漿排出；④制樁：采用連續加料法自下而上逐段制樁，每次填料數量根據土質條件而定，一般在填入孔內1m高后將振沖器沉至填料中振實，填料時振沖器不宜提出孔口，但仍需振動和射水，但水壓適當減小，一般為200～300kPa。當振沖器工作電流達到密實電流時迅速提起，再繼續加料和振實直至達到孔口位置；⑤施工順序：公路拓寬改建中碎石樁的施工一般采用從老路坡腳向拓寬外側的施工順序，同一排可采用間隔跳打的方式施工；⑥關機、停水并移位至下一樁位，同時做好施工記錄。（3）施工要點①填料要分批加入，不宜一次過量，并保證試樁標定的裝料量，一般制作最深樁體時用量偏高，每一深度的樁體在未達到規定的密實電流時應繼續加料和振搗，以防止發生斷樁或縮頸等事故；②碎石樁施工電壓一般應穩定在380±20V；③應控制加料振密過程中的密實電流，密實電流的規定值根據現場制樁試驗定出，宜為潛水電動機的空載電流加上10A～15A，或約為額定電流的90％，嚴禁在超額定電流下作業；④應嚴格控制水壓、電流和振沖器在固定深度位置的留振時間，水壓視土質及其強度而定，一般對強度較低的軟土應較小，反之較大；成孔時宜大，制樁振密時宜??；水量要充足，使孔內充滿水，以防塌孔；振沖器在固定深度的留振時間宜為10s～20s。4.3.2粉噴樁1、材料要求（1）水泥宜采用普通水泥或礦渣水泥，應是國家免檢廠生產，具有出廠質量保證單，并確保在有效期內使用；（2）嚴禁使用過期、受潮、結塊變硬的劣質水泥，施工單位對國家非免檢廠生產的水泥應分批提供有關強度等級、安定性等試驗報告。2、施工機械施工機械主要有鉆機、粉體發送器、空氣壓縮機、攪拌鉆頭，計量裝置等。施工機械的選用可參考相應機械的技術參數。3、施工工藝及施工要點（1）施工流程整平原地面→鉆機定位→鉆桿下沉鉆進→上提噴粉→強制攪拌→復提→提桿出孔→鉆機移位（2）施工工藝①放樣：按設計文件規定的樁位平面布置位置和間距放樣定位；②定位：按設計的樁位和鉆孔作業線路，移動鉆機，準確對位。對位誤差不得大于50mm。調平鉆機，鉆機主軸垂直度誤差應不大于1％；③鉆進：啟動主電動機，正轉預攪下沉。同時，打開送氣管路向鉆具內噴射壓縮空氣。鉆至接近設計深度時，應用低速慢鉆，鉆機應原位鉆動1～2min后，再關閉送氣管路，打開送料管路和給料機開關；④提升噴粉攪拌：在確認加固料已噴至孔底時，按0.5m/min的速度反轉，邊攪拌、邊提升。當提升到設計停灰標高后，應慢速原地攪拌1～2min；⑤為防止空氣污染，在提升粉噴距地面0.5m處應減壓或停止噴粉。在施工中，孔口應設噴灰防護裝置；⑥鉆具提升地面后，停止鉆機、空壓機，移位，按上述步驟進行下一樁位的施工，同時做好施工記錄。（3）施工要點①粉噴樁施工應根據成樁試驗確定的技術參數進行，操作人員應隨時記錄壓力、噴粉量、鉆進速度、提升速度等有關參數的變化；②樁身根據設計要求在一定深度即在地面以下1/2～1/3樁長并不小于5m的范圍內必須進行重復攪拌，使固化劑與地基土均勻拌和；③施工機具設備的粉體發送器必須配置粉料計量裝置，并記錄水泥的瞬時噴入量和累計噴入量。嚴禁無粉料噴入計量裝置的粉體發送器投入使用；④施工中，發現噴粉量不足，應整樁復打，復打的噴粉量應不小于設計用量。如遇停電、機械故障等原因噴粉中斷時必須部分復打，復打重疊長度應大于1m；⑤粉噴攪拌樁施工完畢后，需養生一個月，達到設計強度后才能填筑新路基。4.3.3質量檢驗與控制1、碎石樁（1）碎石樁施工規定值或允許偏差見表4-4。表4-4碎石樁施工規定值或允許偏差項次項目單位規定值或允許偏差檢查方法和頻率1樁距cm±15抽查2％2樁長cm不小于設計抽查2％3樁徑mm不小于設計查施工記錄4豎直度%1.5查施工記錄5灌碎石量m3不小于設計查施工記錄（2）動力觸探試驗碎石樁施工完畢后2～4周后檢驗碎石樁密實度，宜抽查5％，用重Ⅱ型動力觸探測試，如表4-5所示。表4-5碎石樁密實度判別標準每陣擊貫入深度（cm）每陣擊錘擊數N63.5（擊）密實程度10>7密實105～7不夠密實10<5松散2、粉噴樁（1）粉噴樁施工允許偏差應符合表4-6規定。表4-6粉噴樁施工允許偏差項次項目單位允許偏差檢查方法和頻率1樁距cm±10抽查2％2樁徑mm不小于設計抽查2%3樁長cm不小于設計查施工記錄4豎直度%1.5查施工記錄5單樁粉噴量%符合設計查施工記錄6強度MPa不小于設計抽查5％注：應在樁體三等分段各鉆取芯樣一個，一根樁取三個試塊進行強度試驗。 粉噴樁的竣工后質量檢驗的主要內容有：（2）輕型動力觸探檢驗成樁7天內可使用輕便觸探儀（N10）檢測粉噴樁的強度，觸探點設在樁徑方向1/4處，檢驗頻率為2％，檢測標準為每10cm大于10擊為合格。（3）取樣檢驗成樁28d以后，在樁體上部（樁頂以下0.5m，1.0m，1.5m）取芯進行無側限抗壓強度測試，檢查頻率為2%，每一工點不得少于2根，強度應滿足設計和規范要求。（4）開挖檢驗對樁體搭接或整體性要求嚴格的工程，可根據工程設計要求，在工程樁的養護達到一定齡期時，選取一定數量的樁體進行開挖，直接檢驗加固體的外觀質量，搭接質量以及整體性、致密性等。（5）現場載荷試驗對場地工程地質復雜的大型工程，用現場載荷試驗方法，測試樁的承載能力。一般僅進行單樁垂直載荷試驗。4.4排水固結法處理技術排水固結法的組成如圖4-6所示。砂井的排水固結法施工示意圖如4-7所示。排水固結法排水固結法排水系統加壓系統堆載法真空法豎向排水法水平排水法—砂墊層袋裝砂井塑料排水板普通砂井圖4-6排水固結法的組成4.4.1水平向排水砂墊層的設計與施工排水墊層應與砂井、塑料排水板等豎向排水通道連通。1、排水墊層的材料要求一般采用級配良好、透水性好的中粗砂，滲透系數不應低于2×10-2m/s，含泥量不應超過3%，無雜物和有機質混入，粉、細砂一般不宜采用。若理想的砂料來源困難時，也可因地制宜地選用符合要求的其他材料，或采用連通豎向排水體的砂溝來代替整片砂墊層。2、排水墊層的厚度按結合部地基所處條件確定：（1）對陸上一般軟弱土地基排水墊層，厚度一般為30～50cm；（2）拓寬部分地基由新吹填或新近淤積的超軟土組成，需鋪設超厚砂墊層或混合墊層，其厚度根據承載力計算或有關規定確定；（3）對于水下施工條件，砂墊層厚度應大于100cm。在預壓區內宜設置與砂墊層連接的排水盲溝，用于把地基排出的水引出預壓區。圖4-7砂井復合砂墊層的排水固結法處理新路基處的地基4.4.2豎向排水體的設計與施工1、袋裝砂井（1）材料要求袋裝砂井直徑一般為7～10cm，砂料宜用中砂或粗砂，大于0.5mm砂的含量宜大于50％，含泥量應小于3％，滲透系數不應小于5×10-3cm/s。砂袋選用聚丙烯或其他適用的編織料制成，抗拉強度應能保證承受砂袋自重，裝砂后砂袋的滲透系數應不小于砂的滲透系數。（2）袋裝砂井的布置、長度袋裝砂井可按正方形或等邊三角形兩種形式布置，間距以1.2～1.5m為宜。袋裝砂井的長度主要由地層情況來決定，對于較薄的軟弱土層，以貫穿軟土層為宜；對于較厚的軟土層，排水體應打到設計計算的位置，但一般不超過24m。（4）袋裝砂井的灌砂量袋裝砂井的理論灌砂量應按井孔的體積和砂在中密時的干密度計算，其實際灌砂量不得小于計算值的95％。（5）主要施工機具主要由導管式的振動打樁機械，套管，樁尖等。（6）施工流程及施工工藝①施工流程：整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機具就位→打入套管→沉入砂袋→拔出套管→機具移位→埋砂袋頭→攤鋪上層砂墊層；②施工準備。此工序包括整平施工場地，攤鋪下層水平砂墊層，機具配備，砂料和砂袋以及成孔用的套管、樁尖等一系列準備工作的完成，并對井孔定位放樣；③沉入套管。將帶有可開閉底蓋的套管或帶有預制樁尖的套管（內徑略大于砂袋直徑）按井孔定位沉入到要求的深度；④沉放砂袋。扎好砂袋（袋長比深井約長2m）下口后，在其下端放入20cm左右高的砂子作為壓重，將袋子放入套管中沉入到要求的深度。如不能沉至要求深度，會有一部分拖留在地面，此時須作排泥處理，直至砂袋下沉至預定深度；⑤就地填砂入袋成井。將袋口固定在裝砂用的漏斗上，通過振動將砂填滿袋中，卸下砂袋，擰緊套管上蓋，然后一邊把壓縮空氣送進套管，一邊提升套管至地面；⑥用預制砂袋沉放。也可預先在袋內裝滿砂料，扎好上口，成為預制砂袋，運往現場，彎成圓形，成圈堆放，成孔后將砂袋立即放入孔內；⑦機具移位，準備進行下一袋裝砂井的施工，埋砂袋頭，攤鋪上層砂墊層。（7）施工要點在袋裝砂井施工中，還應注意以下幾個問題：①定位要準確，砂井垂直度要好，鋼套管不得彎曲，沉樁時應用經緯儀或重錘控制垂直度；②聚丙烯紡織袋在施工時應避免太陽光長時間直接照射；③袋裝砂井應垂直入井，入口處的導管管口應裝設滾輪，不得發生紐結、縮頸、斷裂和砂袋磨損；④砂袋留出孔口長度應保證垂直伸入砂墊層至少30cm，避免砂井全部沉入孔內，造成與砂墊層不連接。2、塑料排水板（1）塑料排水板的性能及規格塑料排水板是由芯板和濾套組成。芯板是由聚丙烯或聚乙烯塑料加工而成的多孔管道或其他形式的板帶，應具有足夠的抗拉強度和垂直排水能力。其抗拉強度不應小于130N/cm；板芯應具有耐腐蝕性和足夠的柔性，保證塑料排水板在地下的耐久性并使土體固結變形時不會被折斷或破裂。濾套一般由無紡織物制成，應具有一定的隔離土顆粒和滲透功能，應等效于0.025mm孔隙，其最小自由透水表面宜為1500cm2/m，滲透系數應不小于5×10-3cm/s。其斷面尺寸宜為10cm×（0.4～0.5）cm，此時其作用與直徑7cm～10cm的袋裝砂井相同。（2）塑料排水板的布局塑料排水板的間距、布置形式、沉入地基的長度與袋裝砂井相似。（3）塑料排水板的施工機具塑料排水板通過插板機插入土中，所用的施工設備基本上可與袋裝砂井共用，但需要將圓形套管換成矩形套管，且在套管端部配上管靴。對我國目前常用的兩用打設機械，其振動打設工藝、錘擊振力大小，可根據每次打設根數、導管斷面大小、入土長度及地基均勻程度具體確定。（4）施工流程及施工工藝①塑料排水板的施工流程：整平原地面→攤鋪下層砂墊層→機具就位→塑料板通過導管從管靴穿出→塑料板與樁尖連接貼緊管靴并對準樁位→插入套管→拔出套管→割斷塑料排水板→機具移位→攤鋪上層砂墊層；②定位：根據設計間距對排水板位置進行放樣定位。插板機就位，調整導架垂直度，空心套管中穿入塑料排水板，對正樁位；③穿靴：將塑料排水板端部穿過靴頭固定架，聯結固定，然后將靴頭套在套管底部；④沉板：開動機器，通過傳動鏈轉動將套管和排水板沉入地下至設計深度；⑤拔起：傳動鏈反轉將套管拔出，排水板自動脫離留在地下，插板機移位進行下一樁位施工；⑥埋設板頭：將板頭倒折埋入砂礫墊層中，回填砂礫補平。全部排水板施工完畢后，再對墊層進行一次整平、穩壓。（5）施工要點①塑料板插入過程中透水濾套不應被撕裂和污染，防止淤泥進入板芯堵塞輸水通道，防止泥土等雜物進入套管內；②塑料板與樁尖連接要牢固，防止拔出套管時發生跟帶現象。并嚴格控制間距和深度，凡塑料板被帶上0.5m應在旁邊重新補打；③塑料排水板留出的孔口長度應保證伸入砂墊層不小于50cm，使其與砂墊層貫通，并防止機械及車輛碾壓損壞外露板頭；④塑料排水板一般不允許接長。如需搭接，應采用濾膜內水平搭接的連接方法，芯板對扣，凸凹對齊，搭接長度不小于20cm，連接時應使板芯重疊；濾套包裹，用可靠措施固定。4.4.3加載系統公路拓寬改建中，常采用真空聯合堆載預壓。1、材料及施工機具包括真空管，密封膜，真空度檢測元件，射流真空泵等。2、施工流程及施工工藝（1）施工流程：施工準備→放樣→砂墊層→夾層封堵（水平濾管埋設、密封溝開挖）→密封膜鋪設→真空泵安裝→抽真空→路堤填筑→卸載驗收；（2）鋪設水平砂墊層和豎向排水體在設計確定的預壓區內，按前面的方法進行水平砂墊層和豎向排水體的鋪設；（3）真空管網布設按設計的間距在砂墊層中挖深20～30cm溝槽，再接好真空管網埋入溝中。濾管必須暢通，且外裹反濾材料（如無紡土工布布套），搭接處密封，并通過出膜器將管網與真空泵連接；（4）密封膜鋪設密封膜材料一般選用密封性和韌性好、抗穿透能力和抗老化能力強的聚氯乙烯專用土工膜，密封膜設2層～3層，分次鋪設在平整好的砂墊層表面，密封膜上下設無紡土工布加以保護；（5）真空度檢測元件埋設在密封膜鋪設之前，將標定好的真空表測頭及其他觀測器件埋設于預定部位，并將連接引線妥善引出加固區外；（6）密封溝挖設在加固區的臨近四周挖設密封溝，深度視地層情況而定，一般2～3ｍ。密封溝主要起著周邊密封作用，必須符合蓋膜閉氣要求，將密封膜膜邊沿密封溝內壁垂直插入和平鋪于溝底，用黏土或淤泥回填，并在溝內覆水；（7）試抽檢驗試抽階段主要是檢驗整個預壓區的密封性和設備、器件是否處于正常的工作狀態，發現問題及時補救解決；（8）真空度達70kPa以上并穩定3d后，即可按設計的堆載高度和加載速度分級填筑新路基土。4.4.4質量檢驗與控制要保證排水固結法的加固效果，主要要做好三個環節，即鋪設水平排水墊層，設置豎向排水井，真空加載預壓荷載。1、基本要求袋裝砂井、塑料排水板：砂的規格質量、砂袋織物質量和排水板質量必須符合規范規定和設計要求；砂袋和塑料排水板下沉時不得出現紐結、斷裂等現象；井（板）底標高必須符合設計要求，其頂端必須按規范要求伸入砂墊層。2、實測項目（1）袋裝砂井施工規定值或允許偏差應符合表4-7的要求。表4-7袋裝砂井施工允許偏差項次項目單位允許偏差檢查方法和頻率1井間距cm±15抽查2％2井長度cm不小于設計查施工記錄3砂井直徑mm0～＋10挖驗2％4豎直度％1.5查施工記錄5灌砂量％5查施工記錄（2）塑料排水板施工允許偏差應符合表4-8規定。表4-8塑料排水板施工允許偏差項次項目單位允許偏差檢查方法和頻率1板間距cm±15抽查2％2板長度cm不小于設計查施工記錄3豎直度％1.5查施工記錄3、在地基加固施工中，應盡量避免對老路基的擾動和保證新填路基的穩定。按設計和規范的要求，在預定的位置布設沉降觀測桿、側向位移樁、測斜管，孔隙水壓力計、真空度觀測儀等，按規定的觀測時間，進行地表沉降觀測、孔隙水壓力觀測、地下水位觀測、邊樁位移觀測、真空度觀測等，觀測結果須滿足設計要求。第五章新老路基結合部的界面處治技術為防止因新老路基結合強度不足可能導致的拓寬路基滑動失穩或新老路基的不協調變形過大，常常需要對新老路基結合部的界面進行處治，主要措施包括老路路肩和邊坡處理，以及新老路基結合部的加筋處治。5.1老路路肩及邊坡處理1、新老路基結合面預處理路基拓寬工程中新路基填筑前應對老路與新路交界的邊坡坡面和部分地基表面進行預處理，主要內容包括：（1）拓寬區域內的原地面處理要徹底清除拓寬范圍內淤泥、腐植土、樹根及雜草等，當新拓寬路基位于水塘、水溝等局部低洼積水地段，應先抽干積水，徹底清除淤泥，換填透水性好的砂礫、碎石等材料，換填深度應不小于30cm，并予以分層碾壓至基底標高，壓實度不應低于87％；（2）拆除老路的路緣石，以及舊路肩和路堤上原有的擋土墻；（3）填筑前應截斷流向拓寬作業區的水源，并在設計邊溝的位置上開挖臨時排水溝，保證施工期間的排水；（4）老路與新路交界的邊坡坡面0.3m左右厚度內以及外側路肩0.5m范圍內應挖除換填，然后與新路基土一起碾壓密實。2、結合部的臺階設計（1）老路基與新路基交界的坡面上應從老路坡腳向上挖設臺階。臺階的具體尺寸根據實際情況而定，通常老路邊坡坡度在1：1～1：1.5左右，每級臺階高度控制在60～100cm，細粒土填料取下限，巨粒土和土石混填可取上限，填石路基可取1.2～1.5m。臺階寬度一般應不小于1m，且設置成2％～4％的內向橫坡。臺階高寬比設置原則如表5-1所示。表5-1臺階高寬比和臺階設置原則原(老路基)邊坡1：11：1.251：1.5開挖臺階坡度1：1～1：1.251：1.25～1：1.51：1.5～1：1.75臺階挖設有時受到老路橫斷面的限制，當嚴格按上述設置原則開挖時，可能導致老路路面大部分或全部被挖除，同時考慮到措施的經濟性和可行性，新路堤可以每填高1.5m挖設一級臺階。老路基邊坡的臺階開挖如圖5-1所示。圖5-1新老路基交界面的臺階挖設圖如果開挖后老路臺階上的路基土強度達不到要求時，需將表面強度不足的土層晾曬和摻灰后，再與新路基土一起碾壓至規定的密實度。（2）對于拓寬路基的填土高度不到2m時，也可利用老路邊坡直接鋪筑新路基。即先用挖掘機放緩老路邊坡，然后再進行新路基的填筑。5.2結合部土工格柵加筋處治技術的設計和施工1、結合部的土工格柵加筋設計土工格柵應水平鋪至新老路基結合部兩側一定范圍內，一端應伸入老路基整個臺階寬度，另一端在新路基中的鋪設長度應達到車道線外緣。且盡可能每一臺階鋪設一層。在投資不允許的情況下，應至少在拓寬范圍的原地面鋪設一層，且鋪設層數不少于三層（如圖5-2所示）。為防止土工格柵產生蠕變，其設計應變（延伸率）應控制在10%以下。圖5-2公路拓寬改建路堤加筋施工示意圖2、土工格柵的鋪設施工要點（1）當施工場地開闊平坦、坡腳無沖刷時，清除地表雜草及植物根莖，低洼積水地段，還應進行排水清淤，然后整平老路坡腳地面。（2）老路基邊坡自下而上開挖不小于1.0m寬的邊坡臺階，且最下層臺階宜大于2.5m，在地基表層直接鋪設墊層，墊層材料宜選用砂礫、碎石等透水性好的材料，粒徑在3～6cm，且最下層土工格柵的墊層不小于0.2m，墊層含泥量不大于5％。（3）土工格柵鋪于墊層中，墊層應整平，