摘 要：换填垫层法具有施工速度快、施工简单等优点，被广泛应用于高速公路软弱地基中。以沿海高速公路曹妃甸支线软弱地基处理工程为背景，研究施工换填垫层前后高速公路软弱地基路段路基中心及两侧土路肩边缘处沉降值，研究表明：开挖初期，在外界荷载作用下，高速公路软弱地基的沉降值及变化幅度均较大；换填垫层施工后，路基沉降值开始趋于稳定，路基中心及两侧土路肩边缘处的最终沉降量均小于25cm，符合相关规范容许工后沉降量。

关键词：高速公路;软弱地基;换填垫层法;沉降值;

作者简介：石经纬（1983—），男，河北唐山人，工程师，研究方向为道路桥梁。;

0 引言

软土地基的稳定性是修筑高速公路的关键性技术，我国许多学者对高速公路软弱地基的处理技术展开了大量的研究，目前已经形成了一套成熟、系统的施工技术，常见的高速公路软弱地基处理技术有换填垫层法、加筋法等。而换填垫层法具有施工速度快、施工方法简单且工程造价低等优点，被广泛应用于高速公路软弱地基的处理中去，因此本文以沿海高速公路曹妃甸支线为背景，对高速公路路基段处的工程地质情况进行研究，由于高速公路路基段多为软弱地基，优先考虑换填垫层法处理，然后对换填垫层法的作用机理及施工要点进行研究，并对换填垫层施工后的路基段进行质量检测，分析换填后路基的沉降值，为相关工程提供一定的参考。

1 工程概况

本项目高速公路位于河北省唐山市曹妃甸区，是连接沿海高速公路和曹妃甸港口的重要通道，设计标准为双向六车道，主线设计时速120km/h，路基宽度为33.5，汽车荷载等级为一级。

高速公路所在地区总体地势北高南低，上部地面平坦，局部存在鱼塘，复杂的地貌条件对施工不利，全程桥梁较多，施工成本高。所处地区为渤海湾中心地带，雨量大，降雨给工程建设带来明显影响。

另外，路线调查区域内地层较复杂，由上到下依次为：第四系残坡积层黏土、亚黏土、碎石土和块石土、四系冲洪积层淤泥质黏土、白垩系下统景星组下段、侏罗系上统坝注路、泥盆系下统腊垒组。地下水类型主要为基岩裂隙水，河水流量受季节性变化影响较大，主要由大气降水补给。

2 换填垫层技术在高速公路软弱地基中的应用

2.1 换填垫层处理高速公路软基的作用机理

换填垫层法是通过将基础底面以下部分软弱土层挖除，然后换填力学强度好的材料，如砂土、碎石等然后对换填材料进行分层填筑，层层夯实的施工方法，称为换填垫层法。

换填垫层法的作用机理主要包括3个方面：

(1）当地基中的剪切破坏力沿着纵向发展时，由于换填材料的强度高，可以明显提高高速公路地基的承载力，避免地基破坏。

(2）软土地基浅层部分的应力较大，若以密实垫层代替浅层软土层，可以大幅减少地基的大部分沉降量。

(3）由于垫层的地基应力扩散作用，作用在下卧土层上的压力也会变小，也相应减少下卧土层的沉降量。

2.2 换填垫层法的设计步骤

(1）确定换填垫层的承载力：首先根据经验，初步确定基础深度及换填厚度，然后根据公式1确定换填垫层的承载力。

(2）换填垫层自身的承载力特征值：施工时严禁对侧向约束进行扰动，在垫层以下铺设200m的土工垫层，以防止软弱土层表面局部破坏。

(3）根据经验，选取垫层宽度和厚度相同，并根据当地放坡开挖经验确定顶宽。