公路擴建工程路基施工技術(shù)要點分析

陳靜 河南通源高速公路養(yǎng)護工程有限責任公司

一、工程概況

某公路改擴建工程全長46.2km，為雙向四車道，本地區(qū)位于暖溫帶半濕潤季風氣候帶，四季分明，雨熱同期。全年氣溫平均為12～14℃。降水量年平均為600.8mm。據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果顯示，本路段第四系地層覆蓋層厚，巖層出露不多，地表耕土量大，素填土、粘土、粉土等為地層巖性土質(zhì)。根據(jù)交通量觀測資料可知，本路段通行大型車輛較多，所占比例高達35%左右，且呈不斷增長趨勢。介于道路狹窄，大型車輛行駛速度較慢，將嚴重影響交通流通行速度，大幅降低公路通行水平。目前來看，部分路段已經(jīng)出現(xiàn)了擁堵問題，若不及時解決，勢必會嚴重影響道路服務質(zhì)量?；诋斍敖煌吭鲩L需求，決定改擴建為雙向八車道，加寬方式主要以雙側(cè)拼寬，且局部采用單側(cè)或兩側(cè)分離加寬。42m為路基標準寬度。本項目沿線旅游資源豐富，若實施擴建改建施工，可進一步推進本地區(qū)旅游行業(yè)發(fā)展，有利于區(qū)域經(jīng)濟增長。

二、公路擴建施工問題及控制要點

（一）地基沉降

填筑路基時，路基填料需通過壓路機碾壓，可有效提升土基的變形性能。施工過程中，對于地基剛度提高來講，碾壓作用不大。也就是說，地基土是導致工后沉降的主要原因。原有公路地基通車運行多年，已完成固結(jié)沉降，幾乎不存在未完成沉降現(xiàn)象。然而，在行車荷載等多種因素影響下，新建公路地基仍會產(chǎn)生很大沉降量，勢必會引發(fā)新舊路基差異沉降。

（二）土基沉降

相比地基沉降，在自重和行車荷載等作用下，土基的沉降量相對較小。

（三）新舊路基不協(xié)調(diào)變形

新舊路基所采用的填料不同，則其剛度、密實度也會存在一定差異。在行車荷載等作用下，很可能會產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變形問題。路基土需承受剪應力，路面結(jié)構(gòu)則需承受彎拉應力。作為非結(jié)合材料，相比路面結(jié)構(gòu)層抗彎拉承載力，路基土的抗剪承載力較低，這種情況下，路基土必定會產(chǎn)生裂縫，甚至在搭接處進一步導致路面結(jié)構(gòu)層應力集中，從而產(chǎn)生反射裂縫，病害愈加嚴重。

（四）新舊路基搭接處施工控制

公路擴建工程施工關(guān)鍵點在于搭接臺階開挖尺寸和新路基搭接處的壓實質(zhì)量控制等等，但是在碾壓施工中，搭接處土基往往很難完全碾壓，極易成為薄弱帶。

（五）新舊路基邊坡穩(wěn)定性不足

一般情況下，新舊路基整體性較差，差異沉降量過大，這種情況下，很容易導致新舊路基邊坡穩(wěn)定性不足，從而出現(xiàn)坍塌、滑移等問題。為了更好地提升工程質(zhì)量，必須針對常見問題采取一定措施。根據(jù)本工程實際情況，需做到以下幾點：

第一，可采用復合地基有效減小新建公路地基沉降，在15cm以內(nèi)合理控制新路基總沉降，在5cm以內(nèi)控制工后沉降。

第二，路基填料可采用低液限粘土材料，保證碾壓施工質(zhì)量。

第三，加筋材料鋪筑到土基頂部，有效提升土體抗剪強度。

第四，做好排水設施處治，有效降低水分滲入的概率。

第五，做好搭接處施工質(zhì)量控制，保證新舊路基搭接質(zhì)量。

三、公路填料試驗及路用性能分析

本工程屬于道路擴建工程，路基填料性質(zhì)、填筑質(zhì)量對公路耐久性、安全性影響巨大，因此，在選擇填料時，需通過各類室內(nèi)試驗對其物理力學性能進行分析，并做好路用性能進行檢測與評價。

（一）填料試驗分析

（1）顆粒及物質(zhì)組成試驗

按照試驗要求進行分析，可得1#土樣內(nèi)≥2mm粒組含量為0.6%；2～0.075mm粒組含量為1.1%；＜0.075mm粒組含量為98.3%。2#土樣內(nèi)≥2mm粒組含量為0；2～0.075mm粒組含量為3.8%；＜0.075mm粒組含量為96.2%。由此可見，兩個土樣的顆粒組成基本相同，且多以＜0.075mm的細粒土為主。

（2）液塑限試驗

通過試驗規(guī)程規(guī)定，通過液限塑限聯(lián)合測定法進行填料液限、塑限檢測，所得結(jié)果如下：1#土樣的液限為30.2%，塑限為19.1%，塑限指數(shù)為11.1；2#土樣的液限為36.1%，塑限為20.0%，塑限指數(shù)為16.1。由此可見，兩種土樣的液限均在50%以內(nèi)，說明均為低液限土。

（3）擊實試驗

通過輕、重型擊實試驗分析，可得1#土樣最佳含水率為12.1%，最大干密度為1.95g/cm3；2#土樣最佳含水率為13.4%，最大干密度為1.94g/cm3。由此可見，兩者相差不大，通過壓實指標分析，土料具有較小最佳含水率，及較大最大干密度的情況，壓實后土料密實度越好，越能充分發(fā)揮材料的力學性能。

（4）浸水CBR試驗

材料強度的水穩(wěn)定性可通過浸水CBR試驗真實反映出現(xiàn)，同時還能間接體現(xiàn)土料的膨脹特性。作為非粘結(jié)結(jié)構(gòu)，土基受環(huán)境影響很大，尤其是地下水、路面裂縫等影響。當土料浸水之后，其水穩(wěn)定性將越來越差，嚴重影響其強度，最終危害行車安全。因此，于土基填料而言，浸水CBR值極為關(guān)鍵。通過試驗檢測可知，1#土料的膨脹量在0.85～1.99%，CBR值為7.6～9.9%；2#土料的膨脹量在0.86～1.98%，CBR值為10.0～11.4%。由此可見，兩種土料的CBR值都可達到規(guī)范要求，且具有良好的水穩(wěn)定性。此外，相比膨脹量規(guī)定值（＜4%），膨脹性較弱，同樣可滿足要求。

（二）土料路用性能分析

本文選取貝克曼梁法檢測上路床的回彈模量，分別以土樣編號1#和2#土上路床進行彎沉試驗分析研究。

（1）1#土料上路床彎沉測點取16個，回彈彎沉范圍為26～90（0.01mm），平均值為59.12（0.01mm），代表值為102.44（0.01mm）。

（2）2#土料上路床彎沉測點取22個，回彈彎沉范圍為16～92（0.01mm），平均值為54.73（0.01mm），代表值為96.13（0.01mm）。

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，容許彎沉值為＜155.3（0.01mm），上述兩種土料均可滿足要求，說明土料具有較高強度。

四、試驗段路基施工工藝流程

根據(jù)工程實際情況，本文選取兩個試驗段進行鋪筑，即試驗段I采用1#土填筑，上路床采取6%石灰改性。試驗段II采用2#土填筑，上路床采取6%石灰改性。經(jīng)填土物理力學性質(zhì)和路用性能分析，上述兩種土料均為低液限粘土，兩者各項性能基本相同，因此，兩個試驗段屬于平行試驗組，希望能夠得出具有代表性的數(shù)據(jù)結(jié)果，用于公路擴建施工指導。

（一）試驗段地基施工

結(jié)合本工程具體情況，軟土埋設小于10m，樁長可設置在6～8m，因此，水泥攪拌樁可采用6m長、0.5m樁徑即可。在平面上按照等邊三角形進行水泥攪拌樁布設，1.1～1.4m為中間布設間距，60kg為單樁每延米漿噴水泥用量。針對復合地基的各項情況，可通過重型重力觸探試驗進行檢測。具體結(jié)果如表1所示。

由表1可見，通過重力觸探試驗分析，相比技術(shù)要求，復合地基承載力檢測值均在150KPa以上，且明顯高于150KPa，表明復合地基在提升地基承載力方面具有重要作用，可有效改善公路擴建工程差異沉降問題。

（二）試驗段土基施工

在公路工程施工中，土基對上覆路面結(jié)構(gòu)起到支撐作用，可以承擔行車荷載。為此，必須合理控制土基施工質(zhì)量，尤其是碾壓施工質(zhì)量。按照施工設計原則，碾壓可分為3階段完成，首先選用振動壓路機進行1遍靜壓，速度可控制在3～5km/h，隨后進行弱振+強振施工，本工程以1遍弱振施工后，再進行3～4遍強振，本階段碾壓速度可控制在2～3.5km/h。待壓實度基本滿足施工要求后，可最后進行1遍靜壓施工。每次碾壓均要進行一次壓實度檢測，直到達到壓實度96%以上設計要求。

表1 重力觸探試驗結(jié)果

（三）鋪設加筋材料

為提高新舊路基的整體效果，降低新舊路基不協(xié)調(diào)變形概率，可在試驗段鋪筑加筋材料。根據(jù)工程實際情況，可將2層加筋材料鋪設到試驗段，其中將一層土工格室鋪設到新建路基底部，從搭接臺階內(nèi)緣向加寬路基邊坡處鋪設土工格室。同時，將土工格柵鋪設到上路床下30cm處。

（四）新舊路基搭接施工

按照自下而上的順序開挖臺階，每階臺階向內(nèi)傾斜度需控制在4%左右。完成臺階開挖之后，便可進行填筑施工。一般在填筑路堤時，需將一層高強度土工格室鋪設到路堤底部，可以起到排水、加筋補強的效果。待完成施工后，同樣要將一層土工格柵鋪設到上路床底面，從而增強加筋補強目的。

五、結(jié)束語

綜上所述，在公路擴建施工中路基起到承上啟下的作用，是公路建設的重點，但所要面臨的問題也很多，尤其是沉降問題。根據(jù)工程實際情況，結(jié)合以往工作經(jīng)驗，需合理采用公路路基加寬方式，保證施工質(zhì)量，提高施工技術(shù)水平。