高等級公路改擴(kuò)建新舊路基路面結(jié)合部處治技術(shù)研究

付勝利

（中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西 西安 710038）

近年來，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平大幅提升，交通量快速增長，現(xiàn)有的高速公路與較高的交通需求相比，已不能滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對交通運(yùn)輸?shù)男枨螅绊懙窖鼐€各地區(qū)城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，一些高等級公路的改擴(kuò)建迫在眉睫。新老路結(jié)合段施工，充分重視新老路的搭接，確保新舊路基路面結(jié)合部工程質(zhì)量是高等級公路改擴(kuò)建施工的重點(diǎn)。

1 高等級公路改擴(kuò)建工程中的常見問題

1.1 路基失穩(wěn)

觀察與分析現(xiàn)階段高等級公路改建擴(kuò)建工程的施工情況可以發(fā)現(xiàn)，最常出現(xiàn)的問題便是路基不穩(wěn)，由于新建道路工程與舊道路工程的施工建設(shè)間存在較長的時間差異，舊道路工程的路基經(jīng)過多年的自然沉降及交通荷載的作用已趨于穩(wěn)定，而新建路基的強(qiáng)度、承載性能與舊道路工程不同，因而新舊路基在使用階段會將這種差異以不均勻沉降的現(xiàn)象明顯體現(xiàn)出來。長此以往，甚至?xí)霈F(xiàn)路基失穩(wěn)或滑移且程度會逐漸加深。與此同時，若路段屬于較高的陡坡地形，且路面被大幅擴(kuò)寬，則在實(shí)際使用過程中很可能會由于地基失穩(wěn)，出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。尤其是大部分路段的擴(kuò)建階段，受到雨水滲入等因素的影響，路基出現(xiàn)滑移、錯臺，路面開裂現(xiàn)象的概率較高，嚴(yán)重影響著公路路基的穩(wěn)定性[1]。

1.2 路面損壞

在施工過程中，新舊路基結(jié)合部的施工質(zhì)量往往會受到各個方面因素的影響，例如，標(biāo)高控制不合理、集料在攤鋪施工過程中發(fā)生離析、路基壓實(shí)不到位等，使得路基結(jié)合位置處出現(xiàn)差異化的現(xiàn)象。在新舊路基差異化現(xiàn)象的影響下，沉降會深入地反映到路面結(jié)構(gòu)層中，進(jìn)而在路面上形成裂縫，嚴(yán)重時會導(dǎo)致路面的基本結(jié)構(gòu)遭到破壞。在道路改擴(kuò)建施工過程中，路面結(jié)合部的路面結(jié)構(gòu)層可能出現(xiàn)表面松散、縱向裂縫等質(zhì)量問題，或是新舊路段道路的坡度存在一定差異，導(dǎo)致路面出現(xiàn)錯臺、縱縫或橫縫，在交通荷載及水的侵蝕下必然會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層底出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，裂縫位置處的結(jié)構(gòu)層逐漸斷裂。在大雨、低溫等惡劣的天氣條件下，路面遭受損害的程度會進(jìn)一步加深，進(jìn)而大幅削弱整個公路在實(shí)際使用過程中的安全性與承載性能，對道路上過往車輛的行車安全造成嚴(yán)重威脅[2]。

1.3 邊坡結(jié)合部強(qiáng)度不足

當(dāng)前高等級道路新舊路基填方段的連接都是采用邊坡拼接的形式，由于舊路的邊坡在大氣環(huán)境中的暴露時間較長，會受到多方面環(huán)境條件以及外部因素的影響，例如，水流的長時間沖刷，干濕、凍融的循環(huán)變化，大氣的侵蝕，植物的生長等，使其土質(zhì)變的松軟，強(qiáng)度大幅下降，導(dǎo)致邊坡結(jié)合位置處強(qiáng)度不足，容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。與此同時，在新舊路結(jié)合部的施工過程中，壓實(shí)設(shè)備難以對結(jié)合位置處壓實(shí)到位，導(dǎo)致其壓實(shí)度不足。新舊道路結(jié)合部具有薄弱性的特點(diǎn)，在缺乏合理化處理的情況下，很容易出現(xiàn)大規(guī)模的沉降問題[3]。

2 高等級公路改擴(kuò)建工程路基路面處治原則

2.1 穩(wěn)定性

處治高等級公路改擴(kuò)建工程的路基路面結(jié)合部，要站在整體性的角度上，綜合管理全施工過程，嚴(yán)格遵循道路施工作業(yè)的基本要求，切實(shí)提高路基路面結(jié)合部的施工質(zhì)量，保證路基路面的穩(wěn)定性。對于施工人員來說，高等級高速公路改擴(kuò)建需要以穩(wěn)定性為基礎(chǔ)條件，對新路基與舊路基間的銜接關(guān)系予以兼顧起來，實(shí)現(xiàn)對新舊路結(jié)合的整體把控，提高整個道路的穩(wěn)定性水平。與此同時，針對路基在實(shí)際使用階段內(nèi)可能出現(xiàn)的不均勻沉降現(xiàn)象，予以有效掌控，積極引入科學(xué)有效的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對路基不均勻沉降現(xiàn)象的合理控制，保障高等級公路在使用過程中的安全性與穩(wěn)定性[4]。

2.2 綜合性

在公路改建擴(kuò)建過程施工建設(shè)中，路基與路面之間不可能分開考慮，它們是緊密聯(lián)系的，二者相互影響，又會彼此制約，因此，要實(shí)施科學(xué)有效的處治施工活動，需立足于整體性考量的角度上，將綜合處治的核心思想理念貫徹落實(shí)到各個施工過程中，有效地把握二者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，選用適宜的技術(shù)方法，編制完善的施工方案，保障高等級公路路基路面完成改建擴(kuò)建施工后的質(zhì)量性能。

2.3 規(guī)范化

實(shí)行對公路改擴(kuò)建工程施工工作的規(guī)范化管理，是路基路面處治作業(yè)的基本原則。在道路工程實(shí)際施工過程中，即使極小的細(xì)節(jié)也會對整個項(xiàng)目的施工質(zhì)量帶來影響，所以規(guī)范化施工尤為重要。秉承規(guī)范作業(yè)的原則，制定科學(xué)可行的技術(shù)方案。在此基礎(chǔ)上，對施工流程的優(yōu)化、技術(shù)水平的提升納入考慮范圍內(nèi)，全面提高道路路基路面結(jié)合部處治施工的質(zhì)量水平。以相關(guān)理論依據(jù)為基礎(chǔ)，與現(xiàn)代化的技術(shù)手段緊密地結(jié)合起來，將規(guī)范化、精細(xì)化的管理理念滲透并融入整個作業(yè)過程中，為高等級公路工程的改擴(kuò)建施工質(zhì)量提供有力保障[5]。

3 高等級公路改擴(kuò)建工程新舊路基路面結(jié)合部處治技術(shù)

3.1 新舊路基拼接處理

高等級公路改擴(kuò)建施工，除了對舊路加固、維修處理，提高舊路使用性能外，主要是解決新舊路基不均勻沉降問題。減少新舊路基不均勻沉降的措施主要有：選取合適的軟基處理方法并保證處理質(zhì)量、邊坡削坡和臺階開挖、土工合成材料的應(yīng)用、路堤的壓實(shí)度控制、采用高強(qiáng)度的路基填料等。

擴(kuò)建路基的施工，首先面對的是路基基底的處理，當(dāng)軟基土層層底埋深h≤3m 時，可采用換填或就地固化處理；對于軟基土層層底埋2＜h≤3m時，填土高度大于5m，采用換填處理時基坑開挖較深，需臨時設(shè)置支護(hù)措施，工程量較大，宜采用就地固化方案。輕質(zhì)路堤是近年來發(fā)展的新技術(shù)，采用輕質(zhì)的填料（主要有EPS 泡沫塑料和氣泡混合輕質(zhì)土兩種材料）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂土填料，使軟土路基荷載大幅度降低，從而達(dá)到軟基不處理或弱處理即可滿足沉降和穩(wěn)定要求的目的。

開挖臺階可以使路基沉降在每個臺階被消除，增加抗路基下滑的抵抗力。先清除舊路基邊坡表層土，然后沿原有路基邊坡坡腳向上開挖臺階。開挖的深度要適當(dāng)深一些，開挖到路基密實(shí)的層位，同時也可以把一些生長較深的樹根給清理干凈。但是其開挖的最大高度要符合規(guī)范及設(shè)計要求，保證臺階的穩(wěn)定性。路基臺階施工要邊挖邊填，當(dāng)一個臺階填筑到規(guī)定高度后才能對下一個臺階進(jìn)行開挖，這樣可以保證舊路邊坡的穩(wěn)定性。

將土工合成材料運(yùn)用到路基路面結(jié)合部處治施工工作中，對整個結(jié)合部分強(qiáng)度性能的提升具有重大作用。土工合成材料具有較高的強(qiáng)度，以及較小的延伸率，受到外力作用，填充物會逐漸移動到兩側(cè)，進(jìn)而使得路基土層的穩(wěn)定性大幅增強(qiáng)。隨著路基填筑高度增加，鋪設(shè)土工合成材料，通過加強(qiáng)其與被加固材料間形成的摩擦力，提高路基縱、橫向極限抗拉強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對新舊路基差異化沉降程度的有效控制，可一定范圍內(nèi)減小不均勻沉降。

根據(jù)以往改擴(kuò)建項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)提高路基壓實(shí)度，可以在增加造價不多的條件下，有效地提高路基整體強(qiáng)度，減少不均勻沉降。為減少新舊路基之間的不均勻沉降，需對新建路基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)。在新建填方路基正常碾壓完成后，可采用液壓式壓路機(jī)碾壓補(bǔ)強(qiáng)工藝進(jìn)行加強(qiáng)壓實(shí)。在壓實(shí)度達(dá)到要求的基礎(chǔ)上,采用液壓式壓路機(jī)先內(nèi)側(cè)后外側(cè)進(jìn)行碾壓補(bǔ)強(qiáng)。

對路基進(jìn)行填料施工，需要著重加強(qiáng)對所用材料的質(zhì)量控制，無論是化學(xué)物質(zhì)，還是硬性物質(zhì)，都很可能會導(dǎo)致土層受到污染，進(jìn)而增加路基出現(xiàn)裂縫的概率。當(dāng)完成處治后的路基路面投入到正式使用時，整個路基的穩(wěn)定性也會逐漸出現(xiàn)問題。選擇品質(zhì)與性能較好的礦渣、砂石等材料，對路基進(jìn)行填充并壓實(shí)。除此以外，還可以優(yōu)先考慮材質(zhì)較為堅(jiān)固、滲透性較強(qiáng)的硬質(zhì)材料，對路基進(jìn)行填充，有利于大幅提高整個路基底層的強(qiáng)度與承載性能，防止道路在實(shí)際使用過程中因承載壓力較大，出現(xiàn)局部形變的問題。

3.2 新舊路面拼接處理

擴(kuò)建公路不同于新建公路，擴(kuò)建工程中，由于舊路在多年的運(yùn)營期內(nèi)已經(jīng)經(jīng)歷行車荷載的反復(fù)作用，土體的瞬時沉降、主固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降均趨于相對穩(wěn)定，因此在受外荷載作用時，新舊路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力與位移會有一定的區(qū)別，如果新舊路基和路面的拼接不合理，將會影響路面結(jié)構(gòu)的承載能力，在荷載作用下沿新舊路面拼接處形成縱向裂縫反射到新鋪的路面上來，嚴(yán)重影響路面外觀和行車舒適性。常見的解決方案有：銑刨臺階、鋪設(shè)抗裂貼等中間夾層、設(shè)置枕梁及橫向拉桿、注漿等。

新舊路面拼接是高等級公路改擴(kuò)建施工中的重要內(nèi)容，傳統(tǒng)工藝中采用銑刨臺階的方式來加強(qiáng)新舊路面連接。設(shè)計階段，需對路面拼接臺階寬度進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計和控制，避免將拼接位置設(shè)置在受力不利的區(qū)域；通常需將其設(shè)置于舊路路肩區(qū)域，杜絕上臺階位于輪跡帶的下方位置，從而有效保障公路路面的使用性能。

就反射裂縫自身而言，基本上不會影響路面的性能。但是因反射裂縫出現(xiàn)后的一些附加問題會影響路面的使用功能和使用壽命，如水由裂縫滲入等問題。水不但對瀝青面層有影響，而且還會沖刷基層、濕軟地基，降低路面承載能力，從而加速路面的開裂和惡化。因此，必須采取切實(shí)可行的措施防治或延緩反射裂縫的發(fā)生。在新舊路面之間鋪設(shè)土工布等中間夾層，對新舊路面結(jié)合部性能進(jìn)行加強(qiáng)。在剛性基層的接縫位置以及新舊路面拼接縱縫處，跨縫鋪設(shè)改性瀝青防裂卷材，改性瀝青防裂卷材可用于新舊路面的剛性基層拼接縫頂部以及瀝青面層接縫位置的防水處理；在半剛性基層接縫位置，跨縫鋪設(shè)抗拉強(qiáng)度更高的自黏式聚酯玻纖布，自黏式聚酯玻纖布具有自粘、防水與抗裂作用，防滲的同時減小接縫位置的層底應(yīng)力。

對于水泥混凝土路面，沿新舊水泥混凝土面板間設(shè)置橫向拉桿，以加強(qiáng)新舊混凝土面板的橫向聯(lián)系，減少反射裂縫。新舊水泥混凝土面板接縫為縱向沿路線方向，可在接縫正下方跨縫設(shè)置縱向混凝土枕梁，降低因交通荷載作用而在新舊混凝土板接縫的彎沉量和彎沉差，從而減少裂縫處的剪切應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)對新舊路面間裂縫的有效控制。

舊路路肩在雨雪、凍融、植物侵蝕，或者舊路施工缺陷等因素的作用下，易產(chǎn)生斷板、脫空等質(zhì)量問題。在改擴(kuò)建以后，舊路路面改變使用用途，變?yōu)樾熊嚨?，承受交通荷載，會出現(xiàn)承載力不足的問題，造成新舊路面連接部裂縫。改擴(kuò)建施工前對既有路面開展專項(xiàng)檢測，承載力不滿足需求的路段可采用注漿處理，注漿方式及材料應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。

4 結(jié)語

將科學(xué)有效的處治技術(shù)手段應(yīng)用到路基路面結(jié)合部處治作業(yè)中，意在提高公路整個路基路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和承載能力水平，為高等級公路改建擴(kuò)建施工工作的順利開展起到有效的推動作用。對于施工單位來說，需結(jié)合改擴(kuò)建道路路基路面結(jié)合部的實(shí)際情況，選用適宜的技術(shù)手段，規(guī)范化施工作業(yè)，全面提升整個道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。