高速公路改擴(kuò)建新老路基搭接區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)研究

肖紅星

摘要：高速公路改擴(kuò)建工程中，新老路基搭接區(qū)域的壓實(shí)度差異是導(dǎo)致不均勻沉降的主要原因。為了保證擴(kuò)寬公路路基的使用性能，通過(guò)對(duì)加寬路基試驗(yàn)段的強(qiáng)力夯實(shí)補(bǔ)強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)強(qiáng)力夯實(shí)機(jī)的補(bǔ)強(qiáng)效果進(jìn)行了研究，并總結(jié)了出相應(yīng)的施工要點(diǎn)及質(zhì)量控制方法，為高速公路改擴(kuò)建工程路基加寬質(zhì)量控制提供了一定的參考。

Abstract： The difference in compactness between the overlapping areas of the old and new roadbeds is the main cause of uneven settlement in highway expansion project. A series of field test has been conducted to ensure the performance of the widened roadbed. The test results indicate that? the reinforcement effect by strong rammers have the compaction of roadbed promoted. Also， the corresponding construction points and quality control methods are summarized. It provides a certain reference for the quality control of the highway subgrade widening and expansion projects.

關(guān)鍵詞：高速公路改擴(kuò)建;路基加寬;強(qiáng)力夯實(shí)機(jī);路基補(bǔ)強(qiáng)

Key words： highway reconstruction and expansion;roadbed widening;strong rammer machine;roadbed reinforcement

中圖分類(lèi)號(hào)：U418.8;U416.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）10-0197-03

0? 引言

在公路工程路基施工過(guò)程中，路基壓實(shí)度是重要的質(zhì)量控制指標(biāo)。如何確保高速公路路基的壓實(shí)質(zhì)量，提高路基的使用性能，減小工后沉降，成為了高速公路研究的重點(diǎn)問(wèn)題。黃寫(xiě)勤[1]等對(duì)于高速公路改擴(kuò)建工程中新老路基不均勻沉降等問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的處置措施。在高速公路路基施工中，強(qiáng)力夯實(shí)機(jī)作為路基補(bǔ)強(qiáng)的一種重要手段，在路基工程中應(yīng)用較為廣泛。曹斌等[3]及王靜[4]研究了夯實(shí)機(jī)在高速公路改擴(kuò)建工程新舊路基結(jié)合部的應(yīng)用，得到了部分地區(qū)條件下的夯密補(bǔ)強(qiáng)的技術(shù)參數(shù)。莊仲欣[5]對(duì)于山區(qū)公路隧道棄渣填筑路基的相關(guān)夯密補(bǔ)強(qiáng)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了研究。

對(duì)于高速公路改擴(kuò)建工程而言，新老路基搭接區(qū)域的壓實(shí)程度直接關(guān)系到加寬路基的沉降，影響加寬后高速公路的使用性能。對(duì)于服役多年的老路堤邊坡土體，在自然環(huán)境及邊坡植物的影響下，其土體往往已經(jīng)較為松散，壓實(shí)度無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，若不進(jìn)行處理直接拼接，可能會(huì)在運(yùn)營(yíng)期車(chē)輛荷載的作用下出現(xiàn)較大工后沉降，甚至造成加寬路面的開(kāi)裂、滑移等公路路基病害。為了更好地控制加寬路基的變形，減小新老路基間由于壓實(shí)程度不同造成的強(qiáng)度不匹配的問(wèn)題，故提出了強(qiáng)力夯實(shí)機(jī)追密補(bǔ)強(qiáng)老路基邊坡的技術(shù)。

1? 強(qiáng)力夯實(shí)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)原理及試驗(yàn)

強(qiáng)力夯實(shí)機(jī)對(duì)土體施加1.5MPa左右的壓力，并通過(guò)一定頻率的振動(dòng)引發(fā)土體的共振，在一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)擊壓，能夠達(dá)到破壞土體原有骨架結(jié)構(gòu)、使土體顆粒空隙受到振動(dòng)及壓縮而縮小，顆粒間出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)，達(dá)到土體夯擊密實(shí)的效果。在高速公路改擴(kuò)建工程中，新老路基土體由于密實(shí)程度不同，其土體的變形模量、強(qiáng)度等均存在較大差異，通過(guò)夯實(shí)補(bǔ)強(qiáng)，能夠有效提升新加寬路基的密實(shí)度，提高承載能力，減小與老路基之間的強(qiáng)度、剛度差異，進(jìn)而達(dá)到減小路基橫斷面的不均勻沉降，提高新老路基結(jié)合程度，降低工后路面破裂的風(fēng)險(xiǎn)。為了驗(yàn)證強(qiáng)力夯實(shí)追密補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的有效性，依托某高速公路改擴(kuò)建工程，選取了試驗(yàn)段對(duì)該補(bǔ)強(qiáng)措施的效果進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。

試驗(yàn)段選在京港澳高速公路河北段改擴(kuò)建工程中K160+200～K160+300之間，路基填土為低液限粘土，路基填高為5.6m，該段土的最大干密度為1.92g/cm3，最佳含水率為13.2%。試驗(yàn)段布置如圖1所示，共布設(shè)了25個(gè)輕型觸探點(diǎn)（強(qiáng)夯前后），26個(gè)壓實(shí)度檢測(cè)點(diǎn)（強(qiáng)夯前后），另外分別在該試驗(yàn)段樁間新增了10個(gè)點(diǎn)用于輕型觸探。

2? 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 夯點(diǎn)夯擊前后壓實(shí)度的對(duì)比

路基夯點(diǎn)位置夯實(shí)后壓實(shí)度的增加值如圖2所示。從圖2可以看出，與夯實(shí)前的路基相比，強(qiáng)力夯實(shí)后路基壓實(shí)度平均增長(zhǎng)幅度約為3.68%，表明強(qiáng)力夯實(shí)作為常規(guī)壓實(shí)機(jī)械外的補(bǔ)強(qiáng)措施，在提高路基壓實(shí)度方面作用效果明顯。對(duì)于夯點(diǎn)位置強(qiáng)力夯實(shí)前后測(cè)點(diǎn)含水率的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，夯點(diǎn)的含水率由于土體受到夯擊力，空隙被壓縮，使部分孔隙水水出現(xiàn)遷移，造成含水率有最大1.5%的變化。

2.2 夯間土夯擊前后壓實(shí)度的對(duì)比

路基夯間土夯實(shí)前后的壓實(shí)度增加幅度如圖3所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，夯間土壓實(shí)度的增加幅度與夯點(diǎn)的增長(zhǎng)幅度相比，處于較低水平，平均增加幅度約為1.6%，甚至出現(xiàn)了部分測(cè)點(diǎn)壓實(shí)度無(wú)變化的現(xiàn)象，這是由于在強(qiáng)力夯實(shí)機(jī)的振動(dòng)作用下，部分測(cè)點(diǎn)的表層土體出現(xiàn)松散狀態(tài)所致。整體而言，夯實(shí)后的路基土體壓實(shí)度是有所增加的，作為補(bǔ)強(qiáng)措施是可行的。

表1為強(qiáng)力夯實(shí)前后含水率與壓實(shí)度增加值之間的關(guān)系，從表1可以看出當(dāng)強(qiáng)力夯實(shí)前后的含水率之差在±1%范圍之內(nèi)壓實(shí)度將平均提高1.64%，含水率之差在±1%～±2.3%范圍的壓實(shí)度提高1.51%。

2.3 夯點(diǎn)夯擊前后承載力對(duì)比

通過(guò)輕型觸探設(shè)備對(duì)夯點(diǎn)夯實(shí)前后的路基承載力進(jìn)行了測(cè)試，承載力的計(jì)算公式如下：

式中，N為30cm的輕型觸探錘擊數(shù)。

承載力的增加量可以使用下式計(jì)算：

式中，ΔN為30cm內(nèi)輕型觸探錘擊數(shù)增加次數(shù)。

從實(shí)際測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，夯實(shí)后相較夯實(shí)前的輕型觸探錘擊數(shù)增加明顯，入土30cm、60cm及90cm的錘擊次數(shù)分別增加了18次、12次和13次，最高單點(diǎn)錘擊數(shù)增長(zhǎng)率接近60%，各測(cè)點(diǎn)錘擊數(shù)增長(zhǎng)率如圖4所示。通過(guò)公式（1）和（2）的計(jì)算可以得到在路基壓實(shí)面下0～30cm、30cm～60cm、60cm～90cm范圍內(nèi)，承載力分別增長(zhǎng)了144kPa、99.5kPa和104kPa，增長(zhǎng)幅度約為夯實(shí)前的25.21%、19.89%和30.61%，夯實(shí)對(duì)于路基強(qiáng)度的提升作用顯著，有效提高了路基的承載能力。

3? 強(qiáng)力夯擊機(jī)施工要點(diǎn)及質(zhì)量控制

強(qiáng)力夯擊機(jī)在施工方面應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：

①因強(qiáng)力夯實(shí)對(duì)豎向影響顯著，加之舊路邊坡壓實(shí)度較低，建議臺(tái)階開(kāi)挖頂面要進(jìn)行強(qiáng)夯加固。

②施工前按每填筑一個(gè)臺(tái)階高度（高80cm、寬120cm），布設(shè)兩排夯點(diǎn)，呈梅花型布置，夯點(diǎn)中心間距不大于1m。

③每80cm（即每個(gè)臺(tái)階高度）先進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，結(jié)合部補(bǔ)料后再進(jìn)行重碾補(bǔ)強(qiáng)。

④在夯實(shí)的工程中一定要有人指揮以防夯實(shí)點(diǎn)間距過(guò)大和偏移。

⑤施工過(guò)程控制應(yīng)以工藝參數(shù)控制為主，即每個(gè)擊點(diǎn)作用時(shí)間為8-13秒，單點(diǎn)夯擊80次以上。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于高速公路改擴(kuò)建工程中新老路基搭接區(qū)域的強(qiáng)力補(bǔ)強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)強(qiáng)力夯實(shí)機(jī)在路基加寬施工中的補(bǔ)強(qiáng)效果進(jìn)行了研究。主要結(jié)論如下：

①夯點(diǎn)位置夯擊前后的路基填土壓實(shí)度有較為明顯的提升，土體壓實(shí)度由夯擊前的94.7%提升至夯點(diǎn)位置的98.4%，平均增長(zhǎng)幅度達(dá)到了3.68%;夯點(diǎn)間土的平均壓實(shí)度增加幅度約為1.6%。

②夯擊面以下0～30cm、30cm～60cm、60cm～90cm深度區(qū)域內(nèi)承載力與強(qiáng)力夯擊前相比，分別提高了約25.21%、19.89%、30.61%，表明夯擊補(bǔ)強(qiáng)對(duì)于新填筑加寬路基的承載力提高作用較為顯著。

上述結(jié)果表明，強(qiáng)力夯實(shí)機(jī)作為加寬路基的補(bǔ)強(qiáng)措施，能夠有效提升新老路基結(jié)合位置的土體壓實(shí)程度及強(qiáng)度，能夠通過(guò)提升路基強(qiáng)度來(lái)減小新老路基間的差異沉降，提升了新老路基間的結(jié)合效果，保證了工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃寫(xiě)勤，高志偉，王選倉(cāng).高速公路拓寬路基差異沉降處治措施[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2013，30（08）：71-75.

[2]曹斌，劉巖.高速液壓夯實(shí)機(jī)在高速公路路基填筑中的應(yīng)用[J].公路，2016，61（11）：71-75.

[3]曹斌，李生汀，吳立堅(jiān)，等.高速公路新舊路基結(jié)合部高速液壓夯補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)探討[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2017（10）：66-67.

[4]王靜.強(qiáng)力夯實(shí)技術(shù)在改擴(kuò)建工程拼寬路基的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018，12：4-5.

[5]莊仲欣.高速液壓夯實(shí)技術(shù)在高速鐵路路基工程中的應(yīng)用研究[J].路基工程，2018（03）：153-156.