市政道路舊路拓寬新舊路基變形協(xié)調(diào)綜合處治措施

王 剛，張 鵬

(1.西安西北民航項(xiàng)目管理有限公司，陜西 西安 710000；2.中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安 710065)

0 引 言

由于我國(guó)城市建設(shè)起步較晚，早期的城市規(guī)劃不夠科學(xué)，建成的市政道路，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展下逐漸出現(xiàn)了不能適交通發(fā)展的需要，受到當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和施工技術(shù)等因素的限制，這些道路的路面寬度已無(wú)法滿足當(dāng)下交通運(yùn)輸需求，使用壽命也難以達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限。一方面，道路病害頻出，導(dǎo)致交通運(yùn)輸能力大幅下降；另一方面，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對(duì)交通運(yùn)輸能力的要求越來(lái)越高?；谶@些方面的原因，市政道路舊路拓寬工程已經(jīng)勢(shì)在必行。

道路拓寬工程所面臨的問(wèn)題要根據(jù)舊路的實(shí)際情況，需要分別從道路的加寬類型，地下管線情況，路基當(dāng)時(shí)施工質(zhì)量，道路地質(zhì)條件，行車荷載承重程度等方面因素綜合考慮，其均會(huì)對(duì)加寬工程造成影響。在眾多的加寬工程病害中，不均勻沉降是最為常見(jiàn)也是最不容易處理的問(wèn)題。在不均勻沉降控制方面最有效的方法就是建立控制變形，監(jiān)控變形的監(jiān)測(cè)控制體系。常用的監(jiān)測(cè)手段主要包括，設(shè)計(jì)階段控制、質(zhì)量試驗(yàn)控制、施工階段控制、路基加固控制、地基處理控制，施工及工后監(jiān)測(cè)六種方式。

隨著道路的使用，原有道路路基在多年固結(jié)排水變形后基本完成了工后沉降，達(dá)到了最終沉降量，幾乎不會(huì)再發(fā)生變形。而新建道路由于建成年限短，地基處理時(shí)間不足，地基也未在行車荷載作用下發(fā)生變形，極難與舊路基達(dá)到同步變形。所以無(wú)論采用何種措施，理論上新舊路基之間必然會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降變形。但只要將其控制在一定范圍內(nèi)，就可以有效控制路基表面縱向裂縫的產(chǎn)生。因此，控制新舊路基的差異沉降就是市政舊路拓寬工程的重中之重。

1 新舊路基差異沉降產(chǎn)生原因

在傳統(tǒng)的土力學(xué)之中，通常將土作為固液氣三相材料，性質(zhì)復(fù)雜。其受力變形特性直接受到材料組成的影響。土體受壓變形時(shí)，隨著土顆粒的擠密變形，土骨架中的氣體與液體逐漸排出，土體空隙變小，承載能力也逐漸提升，從而產(chǎn)生沉降，在行車荷載的作用下這一過(guò)程會(huì)進(jìn)一步加快。

在市政道路拓寬工程中，舊路基主要受到新增路面自重荷載，行車交通荷載以及路基自重應(yīng)力產(chǎn)生，由于沉降基本完成，變形量非常小。而擴(kuò)建的新路基需要通過(guò)提高施工質(zhì)量，嚴(yán)格控制沉降，采用如多次碾壓，增加壓實(shí)度等方式來(lái)減小新路基后期沉降。

以應(yīng)力擴(kuò)散原理為基礎(chǔ)，對(duì)路基分層碾壓施工，相較于地基土，路基土更為密實(shí)，其承載能力也更高。所以舊路拓寬后發(fā)生在道路上的沉降變形主要是由新建道路部分地基土的變形產(chǎn)生。新舊路基的差異沉降主要由三大部分組成。

(1)原有路基下方地基已基本完成固結(jié)，后續(xù)僅會(huì)發(fā)生徐變，變形量很小，而在旁邊新地基上修筑的路基處于欠固結(jié)狀態(tài)，在后續(xù)荷載作用下逐漸固結(jié)完成，變形量較大。

(2)新建路基受自重應(yīng)力影響，路基雖經(jīng)過(guò)充分壓實(shí)依然會(huì)在自重應(yīng)力作用下逐漸產(chǎn)生向下的固結(jié)沉降。

(3)新舊路基均受到行車荷載作用，在動(dòng)荷載作用下變形不斷累計(jì)產(chǎn)生變形。

舊路拓寬工程所產(chǎn)生的不均勻沉降主要是新舊路基填料的物理力學(xué)性質(zhì)差異所引發(fā)的變形不同導(dǎo)致的，通過(guò)系統(tǒng)分析差異沉降產(chǎn)生的原因，進(jìn)而采取有效的措施，有利于保證路基不均勻沉降在允許范圍內(nèi)。通常出現(xiàn)不均勻沉降主要是由于：

(1)新舊路基二者材料不同，使用時(shí)間不同，導(dǎo)致的固結(jié)度不同引起不協(xié)調(diào)變形。

(2)新舊路基結(jié)合部分未經(jīng)過(guò)充分處理或采取處理措施不合理。

(3)新路基的施工工藝肯定無(wú)法與老路基的施工工藝完全一致，固結(jié)時(shí)間也有差異。受施工水平和進(jìn)度等因素的限制，新路基填料壓實(shí)度無(wú)法達(dá)到規(guī)范要求時(shí)，也容易造成差異沉降。當(dāng)施工質(zhì)量存在缺陷時(shí)，如施工過(guò)程中檢查不到位，導(dǎo)致填料中有不符合規(guī)范要求的材料混入也會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降。

2 新舊路基差異沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)

由于不同地區(qū)的地質(zhì)情況不同，根據(jù)實(shí)際情況所用的差異沉降處治方法和施工技術(shù)也不同，相應(yīng)的技術(shù)控制指標(biāo)就要做出改變。目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的控制指標(biāo)主要側(cè)重通過(guò)總沉降量的控制和不均勻沉降最大值作為控制標(biāo)準(zhǔn)。市政道路的路基沉降主要分為施工階段變形、前期運(yùn)營(yíng)階段變形、后期徐變變形。其中施工沉降占了主要部分。因此，通過(guò)控制總沉降的最好辦法就是控制施工期地基沉降。不同的差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，決定了后續(xù)的施工方法和處治差異沉降的方案，故因地制宜的確定新舊路基差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)十分重要。

3 舊路加寬改建工程中路基加寬方式

3.1 單側(cè)拓寬

單側(cè)拓寬路基是指在舊路基的某一側(cè)進(jìn)行道路拓寬，這種方法適用于拼接寬度與原有路基寬度相差不大的情況。在道路一側(cè)進(jìn)行拓寬，就城市人口建筑密集的狀況而言，影響范圍相對(duì)較小，臨時(shí)交通容易組織。新舊搭接面少，施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，施工速度快，可以充分保證加寬部分工程質(zhì)量。這種拼接方式下新舊路基中心線不重合，其缺點(diǎn)就是新路基必然會(huì)有部分要建設(shè)在新的地基上，它的沉降量難以保證與老路基相同。

3.2 兩側(cè)拓寬

兩側(cè)加寬就是指以舊路中心線基本作為拓寬后道路的中心線，在舊路基的兩側(cè)基本一致的增加路基寬度。此種方法更適合市政道路，通過(guò)拆遷道路兩側(cè)居民住房等建筑物，減少道路約束，拓寬路基。兩側(cè)拓寬的方式可以有效避免道路拓寬過(guò)程中左右幅兩側(cè)路基沉降量不一致的問(wèn)題，保證路基結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。但是這一方式的缺陷在于，施工期間必須全面封閉道路交通，會(huì)對(duì)市內(nèi)交通造成很大的影響。

4 不均勻沉降處治措施及案例分析

4.1 工程概況

本案例所分析的工程實(shí)體位于陜西省西安市西南部，在道路使用期內(nèi)，進(jìn)行過(guò)路面砂改油改造工程，范圍全長(zhǎng)約15 km，設(shè)計(jì)前期先對(duì)舊路基進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研，提出相應(yīng)的舊路利用方案。通過(guò)初勘，得到了設(shè)計(jì)所需的各項(xiàng)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上對(duì)道路拓寬工程中不均勻沉降提出了治理以及預(yù)防措施。具體施工方法為：采用單側(cè)加寬設(shè)計(jì)方案，對(duì)舊路拼接一側(cè)邊坡開(kāi)挖臺(tái)階，并用強(qiáng)夯機(jī)械夯實(shí)，新路基分層碾壓填筑，填筑完成后對(duì)拼接范圍路基進(jìn)行重復(fù)碾壓，達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度的辦法。

4.2 結(jié)合處開(kāi)挖臺(tái)階

開(kāi)挖臺(tái)階可以使新舊路基間更充分接觸，方便壓實(shí)，有效增強(qiáng)路基整體性，提高結(jié)合部填料抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。值得注意的是，開(kāi)挖時(shí)要做好氣象的預(yù)警預(yù)報(bào)工作，已完成開(kāi)挖的臺(tái)階不能過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的暴露，否則在連續(xù)降雨天氣進(jìn)行施工易造成雨水滲入，施工現(xiàn)場(chǎng)要做好防止雨水滲入舊路基的防護(hù)措施。同時(shí)不可一次性完成開(kāi)挖，容易造成邊坡的失穩(wěn)崩塌。在施工開(kāi)挖過(guò)程中經(jīng)常遇到土體含水率高的情況，需要將其翻開(kāi)晾曬或者摻灰，并在新路基鋪設(shè)后同時(shí)進(jìn)行碾壓整平。

4.3 強(qiáng)夯法處理

隨著道路的使用，老路基的強(qiáng)度會(huì)因外界水滲入等因素逐漸降低。僅僅依照規(guī)范的要求對(duì)老路基邊坡挖臺(tái)階、分層填筑碾壓新路基，很難使新舊路基達(dá)到相同的壓水度水平，尤其是拼接部位。這時(shí)采用強(qiáng)夯工藝對(duì)結(jié)合部位的狹窄區(qū)域進(jìn)行處理非常適合。

4.4 多遍壓實(shí)補(bǔ)強(qiáng)新舊路基結(jié)合部強(qiáng)度

新舊路基結(jié)合部是整個(gè)拓寬工程中最容易發(fā)生縱向裂縫的部分，通常在對(duì)老路基臺(tái)階進(jìn)行強(qiáng)夯處理之后，都會(huì)需要采用專門(mén)機(jī)械對(duì)新路基和老路臺(tái)階部分進(jìn)行重復(fù)碾壓補(bǔ)強(qiáng)。通常使用的壓路機(jī)為32 t重型壓路機(jī)。

5 結(jié) 論

本文通過(guò)目前市政道路拓寬工程中存在的問(wèn)題，對(duì)道路拓寬工程的常見(jiàn)病害與致災(zāi)機(jī)理進(jìn)行了分析，對(duì)市政道路拓寬工程不均勻沉降的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)分析，匯總提出了常見(jiàn)的工程治理方法，并列舉了各種工程方法的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)結(jié)合工程實(shí)例對(duì)市政道路拓寬過(guò)程中面臨的實(shí)際問(wèn)題以及常用處理方案進(jìn)行了詳細(xì)闡述。為日后市政道路拓寬工程設(shè)計(jì)和建設(shè)提供一點(diǎn)參考。