高速公路路基加寬拼接施工技術(shù)研究

鄧國軍

摘要：為探究高速公路路基加寬拼接施工關(guān)鍵技術(shù)，控制新舊路基拼接處差異沉降，文章剖析了舊路加寬差異沉降機(jī)理及其主要影響因素，并依托實(shí)際工程，分析了新舊路基加寬拼接過程中的施工要點(diǎn)，提出了結(jié)合CFG樁復(fù)合地基與土工格柵搭接新舊路基的新舊路基拼接處治措施。沉降檢測結(jié)果表明：地基沉降在運(yùn)營18個(gè)月后開始收斂，運(yùn)營30個(gè)月后最大沉降為38mm，滿足施工要求（<50mm），該處治方法施工效果良好。

關(guān)鍵詞：路基加寬;拼接施工;沉降控制

0 引言

隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步完善，高速公路作為地區(qū)物質(zhì)基礎(chǔ)聯(lián)系的紐帶之一，對社會(huì)進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。然而，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，交通量也隨之急劇增長，高速公路運(yùn)輸能力滯后于運(yùn)輸需求，無法滿足社會(huì)發(fā)展需要，因此制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，改善高速公路通車能力成為亟待解決的問題。相對于新建高速公路，對原有高速公路進(jìn)行拓寬建設(shè)既能提高道路通行能力，又能夠充分利用原有路基、顯著降低資源消耗、縮短建設(shè)工期、減少土地占用面積，具有高度的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益，受到廣泛青睞[1]。高速公路拓寬建設(shè)中，新舊路基拼接是施工過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，若處理不當(dāng)，極易造成新舊路基銜接處的不均勻沉降，嚴(yán)重影響道路耐久性及行車安全性。因此，探究高速公路路基拼接技術(shù)對減少道路養(yǎng)護(hù)成本、提高公路服務(wù)水平、降低行車風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義[2]。本文匯總高速公路舊路路基加寬拼接差異沉降機(jī)理及其主要影響因素，并根據(jù)實(shí)際工程，提出CFG樁復(fù)合地基與土工格柵相結(jié)合的新舊路基拼接處治措施，介紹具體施工細(xì)節(jié)與注意事項(xiàng)，以期為今后高速公路改擴(kuò)建工程路基加寬施工提供理論與實(shí)例參考。

1 舊路加寬差異沉降機(jī)理及主要影響因素

原路拓寬建設(shè)中，新舊路基拼接處可能產(chǎn)生不同程度的沉降，這種差異沉降使得路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)附加應(yīng)力過大，造成拼接處路面結(jié)構(gòu)層破壞，引發(fā)縱向裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致更多的路面病害，嚴(yán)重影響路面耐久性。以下將簡要介紹舊路加寬建設(shè)中差異沉降機(jī)理及主要影響因素。

1.1 差異沉降機(jī)理

新舊路基差異沉降與新舊路基地基固結(jié)程度、路基自身變形差異及施工質(zhì)量有關(guān)[3-5]：

（1）地基的固結(jié)沉降：由于舊路運(yùn)營多年，舊路基范圍內(nèi)地基土基本固結(jié)完畢并趨于穩(wěn)定，而新路基建成時(shí)間短，地基固結(jié)程度較低。同時(shí)，新路基填筑后，新路基附加荷載大于舊路基，使得新路基地基土固結(jié)時(shí)間較長、變形較大，而舊路基地基土固結(jié)變形有限，最終引起新舊地基拼接處差異沉降。

（2）路基自身變形：舊路基經(jīng)長期車輛荷載作用，沉降基本完成，路基在高度方向基本穩(wěn)定;而新路基填筑后工期較短，即使過分壓實(shí)也只能盡量接近于舊路基的壓實(shí)度，二者剛度存在差異。新路基在運(yùn)營期間仍會(huì)產(chǎn)生較大沉降，而舊路基在附加應(yīng)力作用下沉降量較小，從而造成拼接處差異沉降。

（3）施工質(zhì)量問題：新舊路基拼接處強(qiáng)度不足，造成新路基平行于舊路基坡面方向產(chǎn)生滑移。其原因可能有：①松鋪厚度過大，壓實(shí)功能較低，造成新路基壓實(shí)不足，新路基在自重及車輛荷載的作用下產(chǎn)生較大塑性變形，引發(fā)滑移;②新舊路基結(jié)合處邊坡削坡和清表厚度不足、臺階設(shè)置不當(dāng)、土工格柵銜接不足，造成拼接處粘結(jié)力較低，路基整體性較差，產(chǎn)生滑移;③由于路基填料級配設(shè)計(jì)不當(dāng)、填料離析過重等，造成路基局部壓實(shí)不足，從而引發(fā)差異沉降。

1.2 主要影響因素

高速公路差異沉降影響因素較多，例如拓寬方式、土體土質(zhì)、路基高度等，準(zhǔn)確掌握不同因素對路基拼接處差異沉降的影響，不僅是控制施工質(zhì)量、提高施工效率的有效手段，也是高速公路正常運(yùn)營的保障。路基拓寬拼接處差異沉降影響因素主要有以下幾種：

（1）拓寬方式：拓寬寬度相同時(shí)，雙側(cè)拓寬方式下的舊路基中心線沉降往往比單側(cè)拓寬小。

（2）拓寬寬度：隨著拓寬寬度的增加，拼接處差異沉降量呈降低趨勢。

（3）填筑高度：路基高度越高，累計(jì)沉降越大，拼接處可能出現(xiàn)的差異沉降越大。

（4）施工質(zhì)量：填料選擇、壓實(shí)功能等直接影響路基壓實(shí)度，處理不當(dāng)則易產(chǎn)生差異沉降。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某高速改擴(kuò)建工程全長309km，設(shè)計(jì)時(shí)速為100km/h，原為雙向四車道，路基寬度為26m，預(yù)拓寬為雙向八車道，路基寬度增至42m，路基填筑高度為8m，坡率為1：1.5，加寬方式主要為兩側(cè)拼寬，局部采取單側(cè)分離或新建的方式。

2.2 路基施工

為減小新舊路基拼接處差異沉降，增強(qiáng)路基整體性，該工程結(jié)合CFG樁復(fù)合地基與土工格柵搭接的新舊路基拼接處治措施，施工詳情如下：

2.2.1 地基處理

對于一般地基，須拆除邊溝圬工防護(hù)，對路基拓寬范圍內(nèi)基底頂面清表30cm，采用沖擊碾壓的方式壓實(shí)基頂，要求壓實(shí)度≥91%，若周邊存在重要管線、房屋及其他構(gòu)筑物時(shí)，換用高速液壓夯實(shí)機(jī)壓實(shí)。對于軟弱土地基，為提高地基承載力，減弱地基沉降，[JP4]在高填方路基地段采用CFG樁網(wǎng)式復(fù)合地基，樁長為12m，樁徑為0.4m，普通路段樁距為1.5m，橋頭路段樁距為1.3m。樁頭上部先填筑一層40cm厚碎石墊層，再鋪設(shè)土工格室，形成褥墊層，以減弱樁間土應(yīng)力集中。

2.2.2 開挖臺階

為加強(qiáng)新舊路基銜接，提高施工安全性，舊路基削坡厚度≥30cm，并由舊路基坡腳處自下而上開挖臺階。坡腳開始第一級臺階寬度為2m、高度為1.36m，其余臺階寬度為1.2m、高度為0.9m。臺階高度<0.9m時(shí)作一級臺階開挖，>0.9m時(shí)應(yīng)作兩級臺階開挖，路床作單獨(dú)一級臺階處理。所有臺階表面內(nèi)傾角控制在3%±1%以內(nèi)。

2.2.3 新路基填筑

為提高新路基壓實(shí)度，減小新舊路基差異沉降，采用開挖一級填筑一級的方法，并根據(jù)填筑層所在路基層位調(diào)整壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，每壓實(shí)一層對其壓實(shí)度與含水率進(jìn)行實(shí)時(shí)抽檢，合格后方能填筑上一層。當(dāng)填筑高度≤8m時(shí)，分別于路床頂部30cm及120cm處鋪設(shè)一層土工格柵;若填筑高度>8m，則還需在變坡點(diǎn)8m位置增設(shè)一層。要求路基拓寬高度范圍內(nèi)土工格柵數(shù)量≥3層，格柵搭接寬度>1.0m，用[WTBX]10mm鋼筋固定，固定間距≤10m。

2.2.4 埋設(shè)U型沉降管

樁頭碎石墊層及加鋪填土壓實(shí)后，反挖溝槽至碎石墊層底部，在U型剖面管中預(yù)穿好鋼絲測繩后放入溝槽中，用接頭將剖面管逐根連接，并采用螺絲固定。埋設(shè)剖面管時(shí)應(yīng)使其導(dǎo)槽于水平或豎直方向穿出。

2.3 沉降檢測

（1）隨著時(shí)間的推移，路基各測點(diǎn)沉降量逐漸收斂。如圖1所示，根據(jù)時(shí)間先后，縱向?qū)Ρ雀鳒y點(diǎn)沉降量可知，沉降量增量呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。高速公路運(yùn)營6～18個(gè)月期間，在車輛荷載作用下，路基各測點(diǎn)沉降量增量逐漸增大，路基尚未穩(wěn)定;而運(yùn)營18～30個(gè)月期間，地基沉降量增量逐漸減小，沉降速率放緩，說明地基沉降趨于穩(wěn)定。

（2）地基沉降量滿足施工要求。由圖1可知，地基沉降量隨距舊路基中心線的距離增大呈先增大后減小的趨勢，各測點(diǎn)在運(yùn)營30個(gè)月期間內(nèi)，沉降量最大值為38mm，<50mm，滿足施工要求。最大值位于距舊路基中心線14m處，為新舊路基拼接處，同時(shí)也是新路行車道，車輛荷載較大，故沉降相對較大，但仍然滿足施工要求，說明結(jié)合CFG樁復(fù)合地基與土工格柵搭接的新舊路基拼接處治措施，能夠有效控制路基拼接處差異沉降。

3 結(jié)語

為探究高速公路路基加寬施工中新舊路基拼接處差異沉降控制方法，本文剖析舊路加寬差異沉降機(jī)理及其主要影響因素，并依托實(shí)際工程，詳述新舊路基加寬拼接過程中的施工要點(diǎn)，提出結(jié)合CFG樁復(fù)合地基與土工格柵搭接的新舊路基拼接處治措施，經(jīng)沉降檢測，結(jié)果表明：地基沉降在運(yùn)營18個(gè)月后開始收斂，最大沉降38mm，滿足施工要求，該處治方式施工效果良好。

參考文獻(xiàn)：

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