新老路基輕質(zhì)土拼接拓寬施工的關(guān)鍵技術(shù)

崔登云，李金星，趙秀娟，李紅衛(wèi)，朱 蕊，管鶴樓，劉 林

（1.中交三公局第一工程有限公司，北京 100000；2.中交第三公路工程局有限公司，北京 100000；3.江蘇省鎮(zhèn)江市路橋工程總公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

0 引 言

為加強(qiáng)新舊路面的結(jié)合，有效控制新舊路基的不均勻沉降量，目前已研究出多種處理方法可供選擇，包括在新老路堤結(jié)合處開挖臺(tái)階、鋪設(shè)土工合成材料加筋層、用輕質(zhì)填料填筑路堤等［1－7］。其中，在新老路堤結(jié)合處開挖臺(tái)階的方法是在舊路路堤填料范圍內(nèi)開挖臺(tái)階，施工簡(jiǎn)單，可在一定程度上增強(qiáng)新老路堤結(jié)合處的連接強(qiáng)度［8－14］；設(shè)置土工合成材料加筋墊層、加筋土路堤是在新路堤填料范圍內(nèi)鋪設(shè)土工格柵、鋼筋網(wǎng)片等材料［15－16］，以增強(qiáng)填料的整體性和強(qiáng)度；輕質(zhì)路堤填筑是采用輕質(zhì)填料作為路堤填料［17］，該方法可在很大程度上減輕新填筑路堤的重量，減小新填路堤對(duì)原路堤基礎(chǔ)的附加應(yīng)力。但是，針對(duì)軟土地區(qū)高路堤路基拓寬施工，上述措施仍顯不足。

因此，本文對(duì)新老路基輕質(zhì)土拼接拓寬施工進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)一種基于裝配式模板新老路基輕質(zhì)土拼接拓寬結(jié)構(gòu)，在新老路基與路面結(jié)合部位挖臺(tái)階，安裝T形抗剪件，同時(shí)在下部打設(shè)路堤樁［18－20］，并用預(yù)制邊坡板快速成型，從而加強(qiáng)新老路基結(jié)合部位的強(qiáng)度。

1 工程背景

迎賓大道改建工程是S238省道改造施工的一部分，分為出新段和改建段，出新段為江洲廣場(chǎng)至長(zhǎng)江路段，改建路段起自長(zhǎng)江路至倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)二號(hào)線（港隆路），施工樁號(hào)為K45＋500～K49＋700，全長(zhǎng)4.2km。改造后公路等級(jí)為一級(jí)，設(shè)計(jì)速度為60km·h－1，路面結(jié)構(gòu)層為18cm瀝青面層、36cm水穩(wěn)基層、20cm 10%灰土底基層。項(xiàng)目總投資估算1.9億元。改建路段由原來(lái)的雙向四車道拓寬至雙向六車道，道路總寬度由30m拓寬至45m。改建方案為道路中心線向西移3.25m，向西拓寬10.75m，向東拓寬4.25m。為協(xié)調(diào)園博園區(qū)周邊地理環(huán)境，對(duì)三躍橋?qū)嵤┢綐蚋脑欤瑯蛄簝啥私泳€公路也將進(jìn)行降坡處理，橋面中心標(biāo)高降低3m左右。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 工藝原理

基于裝配式模板的新老路基輕質(zhì)土拼接拓寬施工工藝，預(yù)先將新老路基銜接處開挖成臺(tái)階狀，臺(tái)階處設(shè)置預(yù)制T形抗剪件，輔以土釘固定，并利用貫穿斜筋將所有T形抗剪件連成整體，以增強(qiáng)新老路基的抗剪性，保證拓寬部分路基與老路基的協(xié)調(diào)變形；之后，在新路堤下方打設(shè)路堤樁，并在路堤樁頂部澆筑框格梁基礎(chǔ)，框格梁基礎(chǔ)內(nèi)等間距設(shè)置橫向條狀排水墊層，以降低工后路堤沉降，提高新路堤的穩(wěn)定性；同時(shí)新路堤邊坡采用預(yù)制裝配式坡面板，外側(cè)搭接形成植草框格，頂端設(shè)置有永久性拉桿，使坡面成型快、穩(wěn)定性好；坡面板及老路堤間回填加筋輕質(zhì)土，減小路基荷載，進(jìn)一步降低工后沉降；新路堤路邊護(hù)欄直接通過(guò)下端翼板與預(yù)制底座內(nèi)的螺桿錨固，再回填混凝土。

基于裝配式模板的新老路基輕質(zhì)土拼接拓寬結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 施工工藝及操作要點(diǎn)

施工工藝如圖2所示。

圖1 新老路基輕質(zhì)土拼接拓寬結(jié)構(gòu)

圖2 施工工藝流程

主要操作要點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

（1）施工準(zhǔn)備。坡面開階先采用挖掘機(jī)進(jìn)行整型，按照寬深比不小于3∶1進(jìn)行開階，寬度應(yīng)不小于3m，內(nèi)傾3%。開階前，沿堤軸線每30m設(shè)一控制斷面，開階完成后采用18t壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，要求壓實(shí)度達(dá)到堤身回填設(shè)計(jì)壓實(shí)度的92%，碾壓完成后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理組進(jìn)行驗(yàn)收。

（2）打設(shè)路堤樁。路堤樁選用粉噴樁。正式打樁前宜按設(shè)計(jì)要求打試樁，樁徑、樁長(zhǎng)根據(jù)地質(zhì)條件確定，樁徑一般控制在600～800mm，樁長(zhǎng)控制在12～18m。鉆機(jī)預(yù)攪下沉，盡量不用沖水下鉆，當(dāng)遇較硬土層導(dǎo)致速度太慢時(shí)，方可適量沖水。

（3）現(xiàn)澆框格梁基礎(chǔ)施工。路堤樁完工后，重新平整場(chǎng)地，框架格梁為現(xiàn)澆C25混凝土，框架梁模型采用3015和1015的普通鋼模，厚300mm，寬400mm。橫梁每8～12m設(shè)1道伸縮縫，采用浸瀝青木板填充；在豎橫梁終點(diǎn)及伸縮縫處，主筋彎起10cm，坡腳端末端框格梁上預(yù)留T形空心槽，尺寸為300mm×50mm×200mm；且每隔10m設(shè)置一條寬300mm的橫向排水帶，如圖3所示，排水帶主要由砂礫組成，其余框格梁內(nèi)回填地基土。其中鋼筋現(xiàn)場(chǎng)制作安裝，混凝土采用現(xiàn)場(chǎng)拌制。

圖3 樁頂框格梁結(jié)構(gòu)

（4）安裝T形抗剪件及頂托。安裝T形抗剪件及頂托前，先清理原路堤臺(tái)階面，二次整平，確保T形抗剪件與臺(tái)階面完全貼合。T形抗剪件及L形頂托均采用鋼筋混凝土預(yù)制，質(zhì)檢合格后安排進(jìn)場(chǎng)施工。在原路堤臺(tái)階狀開挖面逐層安裝T形抗剪件，T形抗剪件壁厚一般設(shè)置為50mm左右，T形抗剪件采用土釘與原路堤錨固，頂層安裝L形頂托，底板寬1 000mm，高600mm，壁厚30mm，頂托與下一層T形抗剪件采用螺桿錨固，且頂托側(cè)壁預(yù)埋內(nèi)徑16mm的長(zhǎng)絲套管，最后設(shè)置貫穿斜筋，將所有T形抗剪件連成整體。

（5）吊裝預(yù)制邊梁及預(yù)制邊坡板。邊梁及邊坡板均采用工廠預(yù)制，進(jìn)場(chǎng)時(shí)需進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)：邊坡板背面加強(qiáng)肋及鋼筋網(wǎng)片擱置板需位置準(zhǔn)確，無(wú)缺角、破損等問(wèn)題；構(gòu)件混凝土表面不得出現(xiàn)規(guī)則的裂縫；邊梁尺寸及杯口的設(shè)置應(yīng)符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求。預(yù)制邊坡板堆存時(shí)，宜采用多支墊均勻鋪設(shè)?，F(xiàn)澆框格梁基礎(chǔ)拆模后，將預(yù)制邊梁吊裝就位，起吊時(shí)吊裝強(qiáng)度應(yīng)大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，吊點(diǎn)位置偏差不宜超過(guò)200mm。梁板安裝就位后及時(shí)檢查梁位置、梁間縫及梁板接觸情況，若有問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

預(yù)制邊梁的T形連接段嵌入框格梁的預(yù)留槽內(nèi)，并復(fù)核邊梁軸線，誤差控制在合理范圍內(nèi)。其中預(yù)制邊梁規(guī)格為600mm×600mm，內(nèi)部設(shè)有40°斜向杯口，杯口寬150mm，斜向杯口上部為擴(kuò)大型杯口，擴(kuò)大型杯口尺寸為400mnm×120mm，擴(kuò)大型杯口底部預(yù)埋直徑8mm的連接螺桿，預(yù)制邊梁內(nèi)預(yù)留直徑100mm的排水通道，如圖4所示。預(yù)制邊坡板吊裝就位后，及時(shí)在頂部安裝永久性拉桿和臨時(shí)性撐桿，以確保輕質(zhì)土回填前預(yù)制邊坡板的穩(wěn)定，如圖5所示。

圖4 預(yù)制邊坡板底部與邊梁連接

圖5 預(yù)制邊坡板安裝

（6）鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片。鋼筋網(wǎng)片進(jìn)場(chǎng)時(shí)，接貨人員應(yīng)驗(yàn)證進(jìn)場(chǎng)網(wǎng)片的型號(hào)，以免因網(wǎng)片型號(hào)錯(cuò)誤而影響工程進(jìn)度。網(wǎng)片搭接時(shí)，在搭接區(qū)不超過(guò)600 mm距離處應(yīng)綁扎一道鋼絲。鋼筋網(wǎng)片由下而上逐層鋪裝，一端與T形抗剪件固定，另一端擱置在預(yù)制坡面板上。

（7）回填輕質(zhì)土。將泡沫混凝土回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，對(duì)泡沫混凝土表面進(jìn)行找平和壓光處理，并做好泡沫混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)期不少于7d。

（8）新路堤面層施工。輕質(zhì)土回填完工后澆筑新路面層，基層內(nèi)每隔3 000mm預(yù)埋一座規(guī)格為150mm×150mm×120mm的混凝土護(hù)欄底座，待養(yǎng)護(hù)施工完成后安裝護(hù)欄，通過(guò)護(hù)欄桿底部翼環(huán)的預(yù)留孔與底座預(yù)埋螺桿錨固，再回灌C20混凝土封槽，如圖6所示。

混凝土路面加寬部分增設(shè)遇水膨脹的止水膠條，在膠條之上鋪填縫料，以減少運(yùn)營(yíng)過(guò)程中路面水下滲而導(dǎo)致的路基失穩(wěn)。

圖6 護(hù)欄安裝施工

（9）邊坡綠化作業(yè)。在回填耕植土的表面鋪設(shè)土工植草網(wǎng)墊。為避免網(wǎng)墊移動(dòng)及脫落等，需要將網(wǎng)墊的四周沿框格梁接觸面埋入根植土中，埋入深度約20cm，最后噴壓含有草籽的營(yíng)養(yǎng)土。噴壓完成后及時(shí)覆蓋塑料薄膜或土工布養(yǎng)護(hù)，并適時(shí)補(bǔ)澆充足的水分，直至草籽發(fā)芽成活為止。草皮種植完畢后，對(duì)框格梁表面進(jìn)行清理，恢復(fù)原狀。

2.3 質(zhì)量控制措施及手段

2.3.1 現(xiàn)澆框格梁質(zhì)量的保證措施

（1）框格梁模板采用木板或鋼模板按設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行拼裝。

（2）澆筑前應(yīng)檢查框架的截面尺寸，要嚴(yán)格檢查鋼筋數(shù)量及布置情況。

（3）鋼筋宜制成整體長(zhǎng)骨架，其制作、搭接、安裝要符合設(shè)計(jì)及技術(shù)規(guī)范要求。

（4）澆筑框架混凝土要連續(xù)作業(yè)，一邊澆筑一邊振搗。

2.3.2 預(yù)制邊坡板吊裝質(zhì)量的保證措施

（1）預(yù)制邊坡板運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場(chǎng)后認(rèn)真檢查板體是否有裂紋，板體棱角是否損壞，若板體質(zhì)量完好，可以安裝就位，否則停止安裝并檢查原因。

（2）吊機(jī)起吊邊坡板和前進(jìn)移動(dòng)時(shí)要有專人指揮，聽(tīng)從統(tǒng)一的信號(hào)，做到緊密配合，動(dòng)作協(xié)調(diào)一致。

（3）在吊機(jī)工作的有效半徑和有效高度范圍內(nèi)不得有障礙物，否則必須進(jìn)行清除或采取其他有效的保護(hù)措施。

（4）當(dāng)邊坡板起吊離地20～30cm時(shí)，必須檢查吊機(jī)機(jī)身是否穩(wěn)定，吊點(diǎn)是否牢固，在情況良好的條件下方可繼續(xù)進(jìn)行起吊。

（5）邊坡板安裝就位后，及時(shí)檢查位置是否正確、間縫是否符合設(shè)計(jì)要求、與邊梁接觸是否嚴(yán)密；若有問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整。

2.3.3 泡沫混凝土質(zhì)量的保證措施

（1）泡沫質(zhì)量需符合以下要求：1h后泡沫的沉陷不大于10mm；1h的泌水量不大于80mL；泡沫的發(fā)泡倍數(shù)不小于20倍。

（2）在操作發(fā)泡混凝土機(jī)械前，將水泥、粉煤灰、發(fā)泡劑等材料報(bào)經(jīng)監(jiān)理，得到認(rèn)可后再進(jìn)行攪拌。

（3）實(shí)行專人操作機(jī)械、專人配備材料比例，嚴(yán)格掌握，不得弄虛作假、偷工減料。

（4）嚴(yán)格控制機(jī)械操作程序，使攪拌均勻，待發(fā)泡混凝土達(dá)到技術(shù)要求時(shí)再提泵運(yùn)輸。

2.4 效益分析

2.4.1 經(jīng)濟(jì)效益

在原路堤邊坡臺(tái)階處設(shè)置預(yù)制T形抗剪件，輔以土釘固定，并利用貫穿斜筋將所有T形抗剪件連成整體，增強(qiáng)了新老路基的抗剪性，保證拓寬部分路基與老路基的協(xié)調(diào)變形；同時(shí)在新路堤下方打設(shè)路堤樁，有效降低了工后路堤沉降；新路堤邊坡采用預(yù)制裝配式坡面板，成型快，施工效率高，工期短，且穩(wěn)定性好；并且在坡面板及老路堤間回填輕質(zhì)土，降低路基荷載。相比于傳統(tǒng)路堤拓寬施工方法，該方法經(jīng)濟(jì)效益明顯。

2.4.2 社會(huì)效益

邊梁及邊坡板均采用預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)只需吊裝施工，大幅減少對(duì)場(chǎng)地的占用，避免道路交通的擁堵；同時(shí)路面護(hù)欄采用裝配式結(jié)構(gòu)，大幅縮短道路投入使用的時(shí)間。

3 結(jié) 語(yǔ)

本技術(shù)已應(yīng)用于迎賓大道（長(zhǎng)江路—港隆路）改造工程等多個(gè)項(xiàng)目，經(jīng)工后持續(xù)監(jiān)測(cè)，路堤沉降完全滿足施工要求，且新老路基銜接處無(wú)明顯沉降裂縫，獲得社會(huì)各方的高度好評(píng)。工程實(shí)踐表明，本技術(shù)成功解決軟土地區(qū)高路堤路基拓寬施工中出現(xiàn)的新老路基不均勻沉降問(wèn)題，可有效提高新老路基的抗剪性能，保證拓寬部分路基與老路基的協(xié)調(diào)變形，成功解決傳統(tǒng)路堤拓寬技術(shù)的不足之處，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。