高速公路改擴(kuò)建路基拼接關(guān)鍵技術(shù)

王軍超

(中建新疆建工路橋工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

高速公路改擴(kuò)建路基拼接關(guān)鍵技術(shù)

王軍超

(中建新疆建工路橋工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

文章以某高速公路改擴(kuò)建工程為背景，對(duì)路基拼接施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，分析了臺(tái)階開挖、填料選取、土工合成材料的應(yīng)用以及路基壓實(shí)等關(guān)鍵技術(shù)，以期能對(duì)公路改擴(kuò)建路基拼接施工提供借鑒與參考。

高速公路；路基拼接；開挖臺(tái)階；填料；土工合成材料

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各級(jí)公路交通量與日俱增，尤其是高速公路由于設(shè)計(jì)初期對(duì)交通量的預(yù)估偏差導(dǎo)致國內(nèi)部分高速公路服務(wù)水平顯著下降，這直接導(dǎo)致了部分高速公路改擴(kuò)建的需要[1]。其中新舊路基拼接作為高速公路改擴(kuò)建所需解決的首要難題，其重點(diǎn)是解決路基不均勻沉降問題。良好的拼接處治應(yīng)能提高新舊路基整體性，減少由于路基不均勻沉降導(dǎo)致的路面縱向開裂以及邊坡滑塌等問題[2]。本文依托某高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目，對(duì)新舊路基拼接施工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討與分析，以為今后公路改擴(kuò)建路基拼接施工提供借鑒與參考。

1 工程概況

本依托工程為某雙向四車道高速公路，于2000年開工建設(shè)，2003年建成通車，截至目前該公路已運(yùn)營十余年。隨著交通量的急速增長，現(xiàn)有的車道已明顯不能提供良好的公路服務(wù)水平，故擬將雙向四車道擴(kuò)建為雙向八車道。前期調(diào)查表明，依托工程原有路基主要存在以下問題：(1)存在較多高填土路段與軟土路基路段，老路基沉降量大；(2)局部路段路面破損嚴(yán)重，其中較大部分由路基反射裂縫引起；(3)防水排水設(shè)施不完善，片石砌筑砂漿不飽滿、砌筑不規(guī)范，導(dǎo)致局部邊坡防護(hù)破壞，邊坡出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。

2 路基拼接關(guān)鍵技術(shù)

不同于新建道路，改擴(kuò)建施工過程中還應(yīng)保證原道路的正常通行，因此作業(yè)限制相對(duì)較多。在保證施工質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，對(duì)于能顯著提高施工周期的工法應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，以盡量保證原道路正常的服務(wù)水平。以下將借助依托工程，對(duì)改擴(kuò)建工程中路基拼接的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討與分析。

2.1 削坡及開挖臺(tái)階

本依托工程邊坡由于常年受到雨水沖刷與侵蝕，邊坡表層土質(zhì)穩(wěn)定性逐年降低，同時(shí)表層土由于大量殘留的有機(jī)物也會(huì)導(dǎo)致填土空隙的增大。因此在新路基填筑之前，需對(duì)依托工程原始邊坡進(jìn)行削坡處治，參照其它高速公路改擴(kuò)建經(jīng)驗(yàn)，削坡厚度取30 cm[3]。其中對(duì)于邊坡坡度較大路段，采用二次開挖，且第一次坡度較第二次稍大。由于該工程施工期正處雨季，為減少雨水對(duì)開挖邊坡的沖刷，施工工程中還應(yīng)做好必要的遮擋措施。

為增加新老路基的接觸面，增強(qiáng)結(jié)合土層的摩阻力和抗剪強(qiáng)度，以保證新老路基之間的有效結(jié)合，削坡完成后，依托工程對(duì)原邊坡進(jìn)行了臺(tái)階開挖處理。查閱資料表明，臺(tái)階開挖已成為公路改擴(kuò)建路基拼接施工中必不可少的處治措施，但對(duì)具體開挖高度、坡度以及傾角等關(guān)鍵參數(shù)各實(shí)體工程并不一致[4]。表1列舉了我國主要高速公路改擴(kuò)建工程臺(tái)階開挖的設(shè)計(jì)施工方案[5]。

表1 我國主要高速公路改擴(kuò)建工程臺(tái)階開挖設(shè)計(jì)方案表

從表1可以看出，臺(tái)階高度一般為50～100 cm，寬度為100～200 cm之間。為了驗(yàn)證不同作業(yè)參數(shù)下的處治效果，依托工程選取了不同臺(tái)階參數(shù)組合進(jìn)行施工對(duì)比。發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用高80 cm、寬120 cm臺(tái)階時(shí)，新舊路基連接較為穩(wěn)固且施工方便。這是由于當(dāng)臺(tái)階參數(shù)過小時(shí)不利于機(jī)械施工，進(jìn)而影響施工進(jìn)度，且新舊路基接觸面積小不利于路基的填筑壓實(shí)。當(dāng)臺(tái)階參數(shù)過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性不足，不利于老路的穩(wěn)定，同時(shí)也會(huì)增大土方量，造成工程造價(jià)較大。

由表1可知，對(duì)于是否設(shè)置臺(tái)階內(nèi)傾斜坡，各實(shí)體工程并不一致。為了了解設(shè)置臺(tái)階內(nèi)傾斜坡對(duì)依托工程新舊路基拼接的影響，實(shí)際施工在部分路段分別采用兩種處治方式。實(shí)際效果表明，兩種處治下對(duì)新舊路基壓實(shí)與連結(jié)均具有較好效果。這是由于依托工程所處地區(qū)土質(zhì)相對(duì)良好，臺(tái)階內(nèi)傾斜坡的設(shè)置對(duì)路基拼接改善效果并不顯著，同時(shí)基于方便施工以及設(shè)置斜坡可能帶來的排水不便等考慮，依托工程最終采用未設(shè)臺(tái)階內(nèi)傾斜坡的處治方式。

2.2 填料控制

為了減小新舊路基差異性沉降，使新舊路基結(jié)合為整體，填料的選取與控制至關(guān)重要?？蓮囊韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行考慮：(1)采用與新路基一致的填料填筑新路基；(2)對(duì)于不符合要求的填料采用石灰、水泥等處理，改善其性質(zhì)；(3)采用優(yōu)質(zhì)透水性材料填筑增大承載力；(4)采用輕質(zhì)填料以減小其自重顯著降低沉降，如采用粉煤灰、EPS輕質(zhì)填料填筑路基。

考慮依托工程跨越區(qū)域相對(duì)較廣，不同區(qū)域路段土質(zhì)等具有一定的差異，現(xiàn)將上述填料處治要點(diǎn)適用條件總結(jié)如下：

(1)第一種方法由于新舊路基施工相差較久，且施工方法機(jī)械變化較大，比較難控制。(2)第二種方法應(yīng)用較為廣泛，施工過程中往往有很多邊坡挖方土，若棄之不用處理難度將很大且破換環(huán)境，若直接填筑力學(xué)性質(zhì)不滿足，很多時(shí)候添加一定比例的石灰、水泥等材料則可以改善土質(zhì)用于填筑，可以節(jié)省投資改善環(huán)境。依托工程中產(chǎn)生了大量的邊坡挖方弱膨脹土，經(jīng)石灰改良后大量應(yīng)用于路基填筑，經(jīng)濟(jì)性顯著。(3)第三種方法在選擇填料時(shí)需要注意的是，排水良好的填料有利于迅速排出滲入路基中的水，顯著避免由于不均勻沉降產(chǎn)生的病害。如依托工程中利用邊坡挖方碎石填筑路基形成了良好的排水路基。(4)第四種方法，利用輕質(zhì)填料在減小不均勻沉降方面效果很好，而且可以減小路基本身的壓縮變形，增加路基強(qiáng)度與剛度，輕質(zhì)填料主要有粉煤灰、EPS塊體、輕量混合土等。EPS(發(fā)泡聚苯乙烯)是其中具有代表性的輕質(zhì)填料，具有質(zhì)輕、耐壓、耐水、抗老化等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用到高速公路改擴(kuò)建工程中可以顯著減小不均勻沉降，主要用于處理臺(tái)背回填以及橋頭跳車。但因價(jià)格昂貴，且依托工程土質(zhì)條件相對(duì)較好，因此并未采用。

2.3 土工合成材料的應(yīng)用

目前在高速公路改擴(kuò)建工程中土工合成材料被大量采用，如土工布、土工格柵以及土工格室等。土工材料可起到路基的加筋、防水以及路面防裂等作用，在此主要討論土工合成材料在新舊路基拼接過程中的加筋作用[6]。表2總結(jié)了土工合成材料在我國主要高速公路改擴(kuò)建中的應(yīng)用情況。

表2 改擴(kuò)建工程土工合成材料在路基中的應(yīng)用情況表

表2所在工程實(shí)踐表明，土工合成材料對(duì)新舊路基拼接具有較好的應(yīng)用效果，對(duì)于土工合成材料鋪設(shè)層數(shù)卻無一致標(biāo)準(zhǔn)。依托工程采用了上述部分工程實(shí)踐的土工合成材料處治方案，實(shí)踐表明：鋪設(shè)于路基中部的土工合成材料效果不如鋪設(shè)于路基底與路床底的明顯，且隨著鋪設(shè)層數(shù)的增加，加筋效果的提高幅度減小。土工合成材料在限制側(cè)向位移上面效果良好，但在減少不均勻沉降方面效果不明顯。因此考慮到經(jīng)濟(jì)性以及材料性能運(yùn)用的最大化，依托工程于路基底與路床底鋪設(shè)一層土工合成材料，根據(jù)情況確定是否在路基中部鋪設(shè)土工合成材料。

2.4 路基壓實(shí)度控制

付巍等對(duì)壓實(shí)度對(duì)高填路基的沉降影響進(jìn)行了大量研究，分析了在不同密實(shí)度與分級(jí)荷載作用下不同土樣的沉降變形特性，表明壓實(shí)度不足是高填方沉降過大的主要原因，而并非固結(jié)沉降[7]。壓實(shí)良好的路基可使新舊路基結(jié)合更為穩(wěn)固，減小不均勻沉降，防止路面開裂。依托工程為保證新舊路基拼接結(jié)合處良好的連結(jié)，采用國內(nèi)部分高速公路對(duì)軟土地基段常采取的沖擊壓實(shí)與強(qiáng)夯方法(如圖1所示)[8]。填筑過程中應(yīng)對(duì)各壓實(shí)層進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，在滿足壓實(shí)要求后再進(jìn)行下一層填筑。

圖1 強(qiáng)夯法對(duì)路基的處理示意圖

3 結(jié)語

(1)參考國內(nèi)其它高速公路改擴(kuò)建施工經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮本工程實(shí)際施工情況，依托工程采用高80 cm、寬120 cm并不設(shè)傾角的臺(tái)階開挖方式。

(2)填料的選取與控制應(yīng)結(jié)合不同處治效果與具體作業(yè)環(huán)境進(jìn)行合適選取。

(3)鋪設(shè)于路基中部的土工合成材料效果不如鋪設(shè)于路基底與路床底的明顯，且隨著鋪設(shè)層數(shù)的增加，加筋效果的提高幅度減小。建議在路基底與路床底鋪設(shè)一層土工合成材料，并根據(jù)情況確定是否在路基中部鋪設(shè)土工合成材料。

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Key Technology of Subgrade Splicing in Expressway Reconstruction and Extension

WANG Jun-chao

(Road & Bridge Engineering Co.，Ltd.of CSCEC Xinjiang Construction & Engineering Group，Urumqi，Xinjiang，830000)

With an expressway reconstruction and extension project as the background，this article discussed the key technologies of subgrade splicing construction，analyzed the key technologies such as step excavation，filler selection，application of geosynthetics，and subgrade compaction，hoping to provide the reference for subgrade splicing construction of highway reconstruction and extension.

Expressway；Subgrade splicing；Excavation step；Filler；Geosynthetics

王軍超(1984—)，助理工程師，研究方向：路橋施工管理。

U418.8

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.012

1673-4874(2016)12-0039-04

2016-10-28