高等級(jí)公路路基拓寬改造質(zhì)量控制技術(shù)

賀 永 利

(山西交通控股集團(tuán)有限公司大同南高速公路分公司，山西 大同 037000)

1 概述

伴隨省內(nèi)交通運(yùn)輸能力的不斷推進(jìn)和發(fā)展，既有的高速公路已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)有的交通量、荷載標(biāo)準(zhǔn)等要求；在緩解高等級(jí)公路交通運(yùn)輸壓力的各種方法中，單純依靠興建項(xiàng)目不但要耗費(fèi)大量的資金和人力物力，且在短期內(nèi)無(wú)法快速解決道路運(yùn)輸壓力問(wèn)題，對(duì)既有高等級(jí)公路進(jìn)行拓寬改造成為高等級(jí)公路升級(jí)體質(zhì)的重要途徑之一。文章以省內(nèi)高等級(jí)公路的路基拓寬改造為研究對(duì)象，先對(duì)高等級(jí)公路原有路基在拓寬改造施工階段出現(xiàn)的病害類(lèi)型及對(duì)應(yīng)成因進(jìn)行深入分析，著重分析了原有高等級(jí)公路在完成改造后出現(xiàn)的路基不均勻沉降及新舊路基結(jié)合位置的開(kāi)裂，并針對(duì)性提出了改造技術(shù)、方案及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，以期確保高等級(jí)公路路基拓寬改造的總體施工質(zhì)量。

2 高等級(jí)公路路基拓寬改造質(zhì)量影響因素分析

2.1 路基加寬施工方式對(duì)新舊路基的影響

對(duì)于高等級(jí)公路而言，拓寬改造施工方式對(duì)新舊路基的影響主要表現(xiàn)為以下兩方面，即：拓寬方式選取和加寬寬度值。高等級(jí)公路為了滿(mǎn)足封閉交通的要求，在道路中央設(shè)置中央隔離帶，且交通安全設(shè)施的數(shù)量和等級(jí)均較低等級(jí)公路要求高，由于高等級(jí)公路交通量大，且經(jīng)常面臨重載交通荷載和疲勞荷載的耦合影響。高等級(jí)公路的中央分隔帶寬度為1 m～1.5 m，為了削減工程量，高等級(jí)公路一般選用雙側(cè)對(duì)稱(chēng)加寬施工方式，可以保證中央分隔帶保持原位，盡可能減小加寬施工后新舊路基的重疊數(shù)量。但是，對(duì)于高等級(jí)公路路基拓寬改造施工而言，也存在一定的弊端，選用路基雙側(cè)加寬技術(shù)，新老路基銜接位置正好處于左右半幅的行車(chē)道的中間位置，一旦出現(xiàn)不均勻沉降，將對(duì)行車(chē)平順性及安全性造成嚴(yán)重的影響；此外，雙側(cè)拓寬必須對(duì)原有防撞擋墻拆除，交安工程施工量增加。

2.2 不同施工技術(shù)對(duì)新舊路基的影響

在新舊路基拓寬改造施工過(guò)程中，常用的施工技術(shù)有水平填筑技術(shù)和間隙填筑技術(shù)。其中，水平填筑技術(shù)可以細(xì)分為填挖配合方式和先開(kāi)挖后填方的方式，以上兩種形式對(duì)新老路基拓寬改造施工的影響不顯著，工程實(shí)踐證明，采用先開(kāi)挖后填方的方式對(duì)舊有路基的影響較小，填挖配合方式需要較長(zhǎng)的籌備期，容易引起施工進(jìn)度不連續(xù)的問(wèn)題。在使用間隙填筑技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)，工程實(shí)踐表明，選用路基單側(cè)拓寬改造技術(shù)時(shí)，水平填筑技術(shù)引起的不均勻沉降量大于間隙填筑技術(shù)，間隙填筑技術(shù)對(duì)原有路基的沉降影響不明顯，因此，在高等級(jí)公路路基拓寬改造施工中，間隙填筑技術(shù)的應(yīng)用更加普遍。

3 原有路基拓寬改造施工質(zhì)量控制措施

文章以108國(guó)道省內(nèi)某路段拓寬改造施工項(xiàng)目為研究案例，加寬施工標(biāo)段位于縣城過(guò)境線(xiàn)，是城市主干道之一，改造路段里程為4.5 km，總投資2.4億元，道路標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)公路，雙向六車(chē)道，設(shè)計(jì)時(shí)速90 km。擬對(duì)本標(biāo)段進(jìn)行拓寬改造施工，對(duì)原有的路基結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部拆除，并在舊有路基基礎(chǔ)上拓寬加鋪新路基。為了控制新舊路基的不均勻沉降引起的局部斷裂，選定重型路基擊實(shí)指標(biāo)為路基壓實(shí)度控制標(biāo)準(zhǔn)；在新舊路基的不均勻沉降控制中主要從以下兩方面開(kāi)展。

3.1 路基拓寬不均勻沉降控制措施

在舊路基拓寬改造過(guò)程中，為了保證新舊路基的不均勻沉降值滿(mǎn)足規(guī)范要求，對(duì)新舊路基的沉降值進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算是基本前提。一般情況下，高等級(jí)公路的新舊路基之間的不均勻沉降主要表現(xiàn)為三部分，即：路基的固結(jié)形變值、路基的荷載壓縮變形及路基的塑性形變，在路基拓寬改造不均勻沉降質(zhì)量控制過(guò)程中，應(yīng)該著重從路基結(jié)構(gòu)方面入手。

高等級(jí)公路的新舊路基的固結(jié)階段及相應(yīng)的附加應(yīng)力指標(biāo)的影響程度存在差異，一般情況下，新填筑路基的沉降值及路基沉降速率均明顯大于原有路基。因此，新填筑路基的橫坡率應(yīng)不低于舊路基，新舊路基結(jié)合位置將出現(xiàn)橫坡率值斷層。在上部荷載的長(zhǎng)期作用下，將導(dǎo)致新舊路基的結(jié)合位置產(chǎn)生較高的附加彎矩，進(jìn)而引起新舊路基結(jié)合位置的開(kāi)裂、錯(cuò)動(dòng)。因此，在新舊路基改造施工過(guò)程中，必須控制好新舊路基的橫坡比控制。圖1為本工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)新舊路基頂部在施工完成后的沉降變形曲線(xiàn)。

分析圖1可知，為了確保新填筑路基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在確定新路基的差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以先假設(shè)新舊路面的橫坡率變化值控制在0.5%以?xún)?nèi)；除此以外，在舊有路基的改擴(kuò)建施工過(guò)程中，行車(chē)道的最大沉降位置出現(xiàn)在路基拓寬位置的正下方，在車(chē)輛荷載和自重荷載的耦合作用下，路基結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)彎曲和開(kāi)裂破壞，最終引起路面大面積開(kāi)裂甚至沉陷。綜上，在新舊路基不均勻沉降控制中不但要保證橫坡率滿(mǎn)足要求，還必須保證新路面結(jié)構(gòu)底部的容許應(yīng)力值滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3.2 路基拓寬結(jié)合位置施工質(zhì)量控制技術(shù)

在高等級(jí)公路的拓寬改造施工中，除了新舊路基交接位置的不均勻沉降外，最典型的病害就是新舊路基結(jié)合位置的縱向裂縫及裂縫發(fā)展，做好裂縫預(yù)防和控制也是高等級(jí)公路拓寬改造施工質(zhì)量的關(guān)鍵控制內(nèi)容。在本工程項(xiàng)目中，借助土工合成材料加固處理技術(shù)處理新舊路基結(jié)合位置的開(kāi)裂病害，經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐表明，該技術(shù)的適用性和可靠性均滿(mǎn)足要求。

本工程項(xiàng)目中使用到的土工合成材料為土工格柵布，土工格柵布可以借助不同格柵布與路基土體之間的相互作用力，以降低土體的橫向位移水平。在新舊路基拓寬施工過(guò)程中，先將待拓寬位置的路基邊坡開(kāi)挖為臺(tái)階形，并在臺(tái)階土上鋪設(shè)一層土工格柵，將新路基填筑完畢后，土工格柵的內(nèi)外兩側(cè)分別為新舊路基土體。圖2為土工格柵的布設(shè)及相應(yīng)的作用原理圖。

使用土工格柵布能夠顯著控制新舊路基結(jié)合位置的開(kāi)裂問(wèn)題，提高新舊路基的整體性和服役質(zhì)量。土工格柵布和路基土體之間緊密貼合，在摩擦力作用下削減了新舊路基結(jié)合位置的垂直應(yīng)力值，極大地提升了新舊路基的綜合承載能力，降低了二者結(jié)合位置開(kāi)裂的概率。土工格柵布對(duì)路基土體有明顯的嵌鎖作用，極大地提升了路基土體的抗剪強(qiáng)度，緩解土地的側(cè)向應(yīng)力水平，降低了二者之間的不均勻沉降值。借助土工格柵布的延展性和張拉力，能夠提高新舊路基的整體性，從而降低其開(kāi)裂概率。此外，在使用土工格柵布對(duì)新舊路基結(jié)合位置進(jìn)行加固處理時(shí)，在路基填土高度較高狀態(tài)下，必須設(shè)置阻斷臺(tái)階，且邊坡截面開(kāi)挖形式應(yīng)向內(nèi)傾斜，保證臺(tái)階和原來(lái)地面齊平。人工格柵布的鋪設(shè)應(yīng)從首層的地基位置開(kāi)始，并在后續(xù)的地基層上建立相應(yīng)的臺(tái)階頂面結(jié)構(gòu)，并鋪設(shè)土工格柵材料以加固。

4 結(jié)語(yǔ)

文章以省內(nèi)高等級(jí)公路的路基拓寬改造為研究對(duì)象，先對(duì)高等級(jí)公路原有路基在拓寬改造施工階段出現(xiàn)的病害類(lèi)型及對(duì)應(yīng)成因進(jìn)行深入分析，著重分析了原有高等級(jí)公路在完成改造后出現(xiàn)的路基不均勻沉降及新舊路基結(jié)合位置的開(kāi)裂等問(wèn)題的成因，著重對(duì)不均勻沉降及開(kāi)裂并針對(duì)性提出了改造施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施，經(jīng)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，控制效率良好。