高速公路改擴建路基拼接設計研究

余松 吳飛

摘 ?要：早期建設的高速公路已經構成我國陸路交通的骨干網，但這些高速公路的設計標準較低，已經難以適應交通流量的迅猛增長，因此必須進行改擴建。做好高速公路的改擴建工程，必須對高速公路的新舊路基進行拼接?；谝陨戏治龉方ㄔO單位應當深入研究并掌握路基拼接技術。

關鍵詞：高速公路;改擴建工程;路基拼接

中圖分類號：U416.1 ???文獻標識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）03-0000-00

0 引言

2015年，交通部發(fā)布《高速公路改擴建設計細則》，《細則》明確提出：公路建設單位在對高速公路進行改擴建時，必須對既有工程進行調查、評價，結合改擴建要求，對既有工程予以充分利用。自《細則》頒布以來，全國各地高速公路改擴建工程項目建設明顯提速。僅在2019年，便有G15沈陽至?？诟咚佟⑸钲邶垗徶辽俏碴懾S段、杭金衢高速公路改擴建工程等許多項目開工。同時還有多條高速在做擴建前期研究。在高速公路改擴建工程中，路基拼接屬于重要環(huán)節(jié)。因此，必須認真研究路基拼接設計。

1 高速公路改擴建工程背景

1987年，我國公路總里程為98.22萬公里，當時我國沒有一條高速公路。1988年，我國開始興建高速公路，但總的來說，上世紀八十年代～九十年代國內高速公路建設速度并不快。1988年，全國高速公路通車里程為100公里;1995年，全國高速公路通車里程為2100公里。1998年，亞洲金融危機爆發(fā)，外貿出現負增長，為解決大量勞動力就業(yè)，國家大力推進各種勞動力密集型項目，高速公路建設速度明顯提速。1999年，全國高速公路通車里程上升為11600公里;2018年，全國高速公路通車里程已經達到142600公里，高居世界第一位。

與此同時高速公路上通行的車輛數量也在迅猛增長。據統(tǒng)計，2019年1～10月，全國高速公路客車流量達705804萬輛，貨車流量達208473萬輛，貨物運輸量達1468405萬噸。而上世紀八十年代～九十年代興建的第一批高速公路，雖然構成了國內主干交通網絡，但它們的設計標準較低（多為雙向四車道），已經難以適應車流量與貨物運輸量的迅猛增長。在這一背景下，高速公路改擴建工程逐步興起。1998年，哈爾濱-大連高速公路進行了改擴建。進入21世紀后，高速公路改擴建工程繼續(xù)提速，各地相繼出臺《高速公路改擴建管理辦法》等指導性文件;高速公路改擴建從此走上正規(guī)化軌道。高速公路改擴建工程的興起，折射出我國交通事業(yè)已經進入迅猛發(fā)展、不斷加速的上行通道。為適應經濟、社會的快速發(fā)展，我們應當進一步做好高速公路改擴建施工。

2 路基拼接設計

2.1 路基邊坡形式方案比選

圖例：一般路堤加寬方式如圖1所示，擋土墻加寬方式如圖2所示：

一般路堤加寬方式優(yōu)點：利于施工碾壓，無須專門進行擋墻基礎處理，路基景觀好。缺點：占地較多，需重新征地，土方量大。擋土墻加寬方式優(yōu)點：占地數量小、土方數量少。缺點：墻后填料要求高、圬工體積大，總體工程造價高。

兩種方案各有優(yōu)缺點，從工程難度、工程造價、景觀等方面，一般路段采用正常邊坡填筑方案較好，在特殊路段（受構造物限制、浸水路堤地段等）擋墻方案有一定的優(yōu)勢。

2.2 新舊路基拼接方案

對于新老路基拼接，減少新建路基對老路基影響的工程措施是非常重要的，對于路基拼接開挖臺階主要有大臺階和小臺階兩種措施。

大臺階主要措施：清除老路基表層30cm土后，自下而上第一級臺階開挖尺寸1.5×1.0m，以上開挖臺階均為1.2×0.8m，根據填土高度和老路路基土性狀在路基中部鋪設1～2層土工格柵。大臺階主要優(yōu)缺點：開挖尺寸大，施工方便，可以機械作業(yè)，新舊路基銜接面大，有利于新老路基變形協(xié)調。缺點：對老路路基擾動大，影響邊坡穩(wěn)定，開挖土方量較大。

小臺階主要措施：清除老路基表層30cm土后，自下而上第一級臺階開挖尺寸1.2×0.8m，以上開挖臺階均為0.6×0.4m，根據填土高度和老路路基土性狀在路基中部鋪設1～2層土工格柵。小臺階主要優(yōu)缺點：優(yōu)點是開挖面小，開挖過程中老路邊坡擾動小。缺點是新老路基銜接面積小，不利于新老路基拼接處的壓實。

綜上所述：針對老路采用一般粘性土填筑的段落可推薦使用大臺階開挖方案，針對老路采用砂性土填筑的路段推薦采用開挖小臺階的方案。

2.3 路床拼接方案

路床拼接也分為開挖大臺階方案和開挖小臺階方案，如圖3、圖4所示：

大臺階主要措施：對老路土路肩下0.8m厚路床或1.5m厚路床+上路堤進行開挖處理，路床內鋪設兩層雙向土工格柵。大臺階主要優(yōu)缺點：對老路土路肩下路床土進行徹底處理，消除因土路肩路床壓實度低、含水量高引起新老路基沉降病害。缺點：垂直開挖高度大，對自穩(wěn)性差的填土應進行有效的支護。

小臺階主要措施：對老路土路肩下0.8m厚路床進行開挖處理，開挖分三個臺階，臺階寬0.8m，高分別為0.3、0.3、0.2m高，路床內鋪設兩層雙向土工格柵。小臺階主要優(yōu)缺點：對土路肩路床開挖小臺階，開挖量小，對老路穩(wěn)定性影響小，缺點是不能有效處理土路肩下路床土，新老路拼接處存在不均勻沉降隱患。

綜上所述，由于我國目前改擴建的高速老路修建年代較早，標準較低，路床填料強度較低，考慮到一般汽車荷載影響，路基深度為1～2m，重載車輛荷載影響，路基深度約為3.7m，而雙側拼寬時老路土路肩一般位于拼接后重車行駛車道。因此為降低汽車荷載對路基沉降的影響，采用拼接時對土路肩下路床包括上路堤進行開挖回填或換填處理。

2.4 特殊路段路基的銜接

為保證使新老路基的良好銜接，應從控制總沉降、差異沉降和施工工藝、經濟等方面進行綜合比較，根據本標段軟土厚度、老路處治情況及填土高度等對軟土進行方案比選，以下分別按淺層軟土和厚層軟土進行方案比較。

針對淺層軟基，采用兩個方案進行比較。方案一：地表以下換填碎石，優(yōu)點是施工方便，透水性好，有利于路基穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性好。缺點是造價相對較高;方案二：地下水位以下換填碎石;地下水位以上換填一般路基土，優(yōu)點是有效降低地下水位對路基的作用，造價相對較低，缺點是地下水位隨季節(jié)性變化較大，無法準確判斷地下水位標高，影響處理效果。針對地下水位較高的路段，方案二優(yōu)勢并不明顯。

針對深層軟基，采用三個方案進行比較。方案一：水泥攪拌樁，優(yōu)點是處理效果較好，總沉降量較小。缺點是施工技術要求較高，樁間距相對較小，水泥攪拌樁施工完成后還需對路堤進行預壓設計，不適合填料缺乏地區(qū)高速公路改擴建;方案二：預制管樁，優(yōu)點：處理效果好，總沉降量小，采用靜壓法施工，成樁質量較高，可設置較大樁間距。缺點是吊運樁及施工過程中易出現斷樁現象，靜壓過程中控制要求較高，樁頂需設置樁帽，工程造價高;方案三：采用輕質土路堤拼接，優(yōu)點是處理效果較好，對地基承載力要求低。缺點是造價高，抗浮性能較差。

根據以上比較，針對一般路段可采用水泥攪拌樁，針對工期要求較高的項目可采用預應力管樁方案或輕質土路堤拼寬方案，但應避免輕質土路堤建在河道附近。

3 結語

伴隨著我國經濟的高速發(fā)展，高速公路改擴建工程還將進一步提速。設計應針對各項目特性，作好拼接方案比選，對新老路面協(xié)調性作深入論證，從而提高高速公路改擴建工程拼接技術。

參考文獻

[1] 張軍輝，劉杰，鄧宗煌，等.公路改擴建工程老路基處治深度研究[J].中外公路，2019（05）：9-13.

[2] 何順芳.高速公路路基加寬工程關鍵施工技術研究[J].技術與市場，2019（05）：52-53.

收稿日期：2019-06-12

作者簡介：余松（1987—），男，湖北孝感人，本科，研究方向：路基路面設計。

Research on the Splicing Design of Subgrade in the Reconstruction and Extension of Expressway

YU Song， WU Fei

（CCCC Second Highway Survey and Design Institute Co.， Ltd ， Wuhan Hubei 430000）

Abstract： The early constructed expressways have become the backbone network of land transportation in our country， but the design standards of these expressways are low， which have been difficult to adapt to the rapid growth of traffic flow， so they must be reconstructed and expanded. To do a good job in the reconstruction and expansion of the expressway， it is necessary to splice the old and new Subgrade of the expressway. Therefore， the highway construction unit should deeply study and master the subgrade splicing technology.

Keywords：?expressway; reconstruction and extension project; subgrade splicing