公路改擴(kuò)建中路基拼接施工技術(shù)研究

文／雷正義 貴陽(yáng)市交通投資發(fā)展集團(tuán)有限公司 貴州貴陽(yáng) 550004

引言：

高速公路是物流運(yùn)輸、交通發(fā)展的關(guān)鍵道路，隨著產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)化建設(shè)與發(fā)展，高速公路行駛的車輛越來(lái)越多，道路運(yùn)輸量呈現(xiàn)一種顯著提升趨勢(shì)。高速公路的交通壓力增加，一些高速公路中的主干道或主要行駛路段開始出現(xiàn)車輛飽和現(xiàn)象[1]。在進(jìn)行此類工程的施工建設(shè)中發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)建的道路會(huì)在投入使用后發(fā)生沉降，舊路段也會(huì)在車輛反復(fù)碾壓時(shí)出現(xiàn)沉降，當(dāng)新舊路段的沉降出現(xiàn)差異時(shí)，高速公路的路面將出現(xiàn)不平整、水平高度差等問(wèn)題[2]。一旦在改擴(kuò)建工程施工中出現(xiàn)拼接部位的不均勻沉降，便極易誘發(fā)拼接結(jié)構(gòu)滑坡、裂縫等隱患，這些隱患會(huì)增加公路行駛車輛的安全隱患，甚至?xí)斐蓢?yán)重的交通安全事故。為了解決此方面問(wèn)題，預(yù)防或避免由于拼接施工不當(dāng)造成的事故。本文將以某公路改擴(kuò)建工程項(xiàng)目為例，對(duì)路基拼接施工技術(shù)方案展開設(shè)計(jì)研究，提升高速公路中行駛車輛的承載能力，滿足現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)于高速公路發(fā)展的要求。

1、公路改擴(kuò)建中路基拼接施工技術(shù)研究

1.1 公路改擴(kuò)建中舊路邊坡與基底處理

為了避免公路施工中出現(xiàn)路堤差異性沉降問(wèn)題，需要在開展設(shè)計(jì)研究前，進(jìn)行公路改擴(kuò)建舊路邊坡與基底處理。

明確此項(xiàng)工程在施工中的加寬部位在完成表層與拼接部位的表層清理后，需要采用超挖的方式進(jìn)行基底加固。根據(jù)工程實(shí)際作業(yè)需求，設(shè)定超挖的深度在25.0cm～35.0cm范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，使用3.0%的摻量灰土進(jìn)行整體路段的回填處理，對(duì)于施工中的潮濕路段，其中舊路部分使用碎料進(jìn)行填充與碾壓，拼接的新路部分使用整料進(jìn)行填充與碾壓[3]。當(dāng)確保路基拼接部位的壓實(shí)度可以達(dá)到90.0%以上時(shí)，使用功率＞25.0kJ的沖壓壓路機(jī)，對(duì)施工路段進(jìn)行碾壓，碾壓的次數(shù)應(yīng)＞20.0次。進(jìn)行下一步驟的路基填筑施工處理，填筑時(shí)應(yīng)注意沖擊設(shè)備的碾壓速度應(yīng)＞12.0km/h。一旦在碾壓沖擊處理時(shí)出現(xiàn)速度不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，不僅會(huì)造成施工效果不理想，還會(huì)使工程后續(xù)施工質(zhì)量出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題[4]。因此，在完成對(duì)舊路邊坡與基底的處理后，需要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)后出現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)問(wèn)題時(shí)，可輔助使用其他大型或重型設(shè)備對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)補(bǔ)。

1.2 路基拼接臺(tái)階處理

在拼接施工時(shí)，考慮到公路兩側(cè)的臺(tái)階可能對(duì)工程實(shí)施造成影響，因此，需要在完成對(duì)舊路邊坡與基底的處理后，對(duì)路基拼接臺(tái)階進(jìn)行處理。在此過(guò)程中，需要先挖出路邊的舊邊坡，并在拼接位置攤鋪地表土，確保攤鋪的地表土厚度＞30.0cm后，對(duì)表土進(jìn)行清除處理，包括施工中公路兩側(cè)的植被、淤泥等不符合施工的材料[5]。

為了避免竣工后改擴(kuò)建拼接施工位置的路基應(yīng)用過(guò)于集中，對(duì)公路的綜合施工性能造成負(fù)面影響，需要對(duì)拼接施工中關(guān)鍵位置的受力狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保拼接后的公路受力狀態(tài)良好。為了保證公路的拼接質(zhì)量，應(yīng)在施工中將新路基與舊路基形成一個(gè)結(jié)合良好的綜合體[6]。因此，在拼接時(shí)，可嘗試使用臺(tái)階式拼接方式進(jìn)行施工。例如，在施工中，可沿著舊路基的拼接邊坡，采用自上而下的開挖方式進(jìn)行拼接臺(tái)階，每完成一級(jí)開挖便需要處理一級(jí)臺(tái)階，拼接時(shí)需要注意對(duì)臺(tái)階壓實(shí)度的控制，有必要時(shí)可采用碾壓處理的方式提高臺(tái)階整體強(qiáng)度，確保一級(jí)臺(tái)階質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，進(jìn)行下一級(jí)臺(tái)階的開挖，通過(guò)此種方式，完成對(duì)拼接路基所有臺(tái)階的處理。臺(tái)階處理順序可參照下述圖1所示的流程。

圖1 臺(tái)階處理順序

按照上述圖1中“1→2→3→4→5→6→7→8→9路床”的順序，進(jìn)行臺(tái)階施工處理。根據(jù)工程建設(shè)需求，每級(jí)臺(tái)階采用高度×寬度=1.0m×1.5m的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在→位置，需根據(jù)工程文件進(jìn)行設(shè)計(jì)開挖。

1.3 路基拼接施工中的土木格柵加筋鋪設(shè)與液壓夯實(shí)

在此基礎(chǔ)上，在路基拼接施工中進(jìn)行土木格柵加筋的鋪設(shè)，此步驟與路基填挖處理方式相同，在新舊路基的拼接位置，為了保證質(zhì)量，需要在新舊路基拼接位置的上路堤頂、床面鋪設(shè)相同數(shù)量的土木加筋。根據(jù)工程質(zhì)量要求，需要選擇綜合性能較優(yōu)的土木格柵加筋，按照垂直路線的方向進(jìn)行鋪設(shè)，橫向設(shè)計(jì)中每根加筋的距離應(yīng)＞8.0m，不可以出現(xiàn)拼接施工方式。在鋪設(shè)時(shí)，基底層應(yīng)保證平整，整體結(jié)構(gòu)使用1.0m×1.0m的“U”型鋼釘固定，確保整體結(jié)構(gòu)的張緊度符合要求后，完成土木格柵加筋鋪設(shè)施工。

在公路拼接施工的臺(tái)階邊緣位置，使用大型液壓設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)夯處理，確保每層填筑厚度＞1.0m時(shí)，對(duì)鄰近拼接縫位置的立面進(jìn)行夯補(bǔ)處理。補(bǔ)強(qiáng)位置示意圖如下圖2所示。

圖2 補(bǔ)強(qiáng)位置示意圖

在此基礎(chǔ)上，采用繪制方格線的方式，確定液壓夯實(shí)的范圍，夯實(shí)施工的方格按照1.0m×1.0m布置。夯實(shí)處理時(shí)，先進(jìn)行外側(cè)方格的施工，再進(jìn)行內(nèi)側(cè)方格的施工，最后進(jìn)行兩側(cè)方格交接點(diǎn)的施工。施工示意圖如下圖3所示。

圖3 液壓夯實(shí)施工中夯點(diǎn)布置示意圖

按照上述方式，對(duì)公路拼接施工位置進(jìn)行液壓夯實(shí)處理，即可保證竣工成果質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

1.4 新舊路基拼接位置壓實(shí)度控制

完成上述施工后，使用壓路機(jī)，對(duì)拼接施工的壓實(shí)度進(jìn)行控制，在此過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)壓路機(jī)的選型，一旦機(jī)械設(shè)備選型不當(dāng)，便會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的壓實(shí)效果造成影響，因此，在完成選型后，需要對(duì)機(jī)械進(jìn)行整體參數(shù)初始化處理，并通過(guò)設(shè)定計(jì)數(shù)指標(biāo)的方式，對(duì)壓路機(jī)進(jìn)行技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容如下表1所示。

表1 壓路機(jī)技術(shù)參數(shù)

完成對(duì)施工機(jī)械的選型后，采用從外側(cè)逐步向內(nèi)側(cè)推進(jìn)的碾壓施工方式，進(jìn)行整體施工。通過(guò)此種方式，保證新舊路基拼接位置壓實(shí)度得到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2、實(shí)例應(yīng)用分析

2.1 工程項(xiàng)目概況

上文從四個(gè)方面，完成了對(duì)某公路改擴(kuò)建拼接施工方案的設(shè)計(jì)與規(guī)劃部署。為了檢驗(yàn)或證明上文設(shè)計(jì)的施工方案可以在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到預(yù)期的效果，保證公路竣工成果驗(yàn)收質(zhì)量達(dá)標(biāo)。下述將以實(shí)例應(yīng)用的方式，對(duì)設(shè)計(jì)施工方案的可行性進(jìn)行檢驗(yàn)。

此次實(shí)驗(yàn)選擇施工對(duì)象為拉林河段～長(zhǎng)春地區(qū)的京哈高速路基拼接施工項(xiàng)目，此項(xiàng)目為地方政府投入建設(shè)，通過(guò)對(duì)行車路段的拼接與拓寬，提高此路段的單位時(shí)間車流量，從而提升公路在實(shí)際應(yīng)用中的效能。將此工程項(xiàng)目的路基拼接施工劃分為若干個(gè)工區(qū)，本次實(shí)驗(yàn)所選的施工路段為六工具，施工起始樁號(hào)為K1065+000，施工終端樁號(hào)為K1085+550，施工區(qū)段的長(zhǎng)度約為13.1km。在改擴(kuò)建設(shè)計(jì)方案中，將高速公路中車輛八車道、時(shí)速120.0km/h作為設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)，整體結(jié)構(gòu)以路堤式路基為參照。

施工前，對(duì)此高速公路的原有路段信息進(jìn)行獲取，通過(guò)與工程項(xiàng)目與業(yè)主方的交接可以看出，此路段路基的原有寬度為28.0m，采用路段兩側(cè)對(duì)稱加寬的方式進(jìn)行公路拼接施工處理。在公路的兩側(cè)同時(shí)拼接7.0m長(zhǎng)度的路基，確保對(duì)此段公路施工后，路基寬度可以達(dá)到42.0m。施工區(qū)域路段路基斷面施工圖如下圖4所示。

圖4 施工區(qū)域路段路基斷面施工示意圖

按照上述圖4所示的內(nèi)容，設(shè)計(jì)路基拼接施工圖紙，為后續(xù)工程項(xiàng)目規(guī)范化施工提供幫助。

2.2 施工過(guò)程與施工成果質(zhì)量檢驗(yàn)

完成對(duì)此工程項(xiàng)目概況信息的獲取后，按照本文設(shè)計(jì)的方法，對(duì)此區(qū)段進(jìn)行拼接施工。施工時(shí)，先根據(jù)區(qū)段的實(shí)際情況，對(duì)舊路邊坡與基底進(jìn)行處理，確保區(qū)域符合工程開工標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行路基拼接臺(tái)階的處理。同時(shí)，輔助使用專業(yè)的機(jī)械設(shè)備，對(duì)路基拼接施工中的土木格柵加筋鋪設(shè)與液壓夯實(shí)，注意在施工時(shí)控制新舊路基拼接位置壓實(shí)度。以此種方式，完成對(duì)此區(qū)段的拼接施工。

完成施工后，將竣工區(qū)段成果的彎沉值作為檢驗(yàn)公路施工質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。明確彎沉值主要是指在施工過(guò)程中，上部行駛車輛對(duì)路基或公路路面進(jìn)行荷載作用后，路基整體結(jié)構(gòu)發(fā)生的形變。通常情況下，1.0mm/100.0mm為彎沉值的計(jì)算單位。

測(cè)試中，隨機(jī)在施工路段選擇7.0個(gè)測(cè)點(diǎn)（每個(gè)測(cè)點(diǎn)至少間隔20.0m），記錄在施工前路基的高程高度，將其作為測(cè)試樣本數(shù)據(jù)。同時(shí)，使用具有一定軸載的車輛（所選的車輛通常為后軸10.0t或后軸6.0t），在竣工的區(qū)段進(jìn)行行駛。當(dāng)竣工成果質(zhì)量不達(dá)標(biāo)時(shí)，路面路基會(huì)發(fā)生沉降或變形，通過(guò)對(duì)車輛行駛產(chǎn)生殘余變形量加權(quán)平均值的計(jì)算即可得到規(guī)范的彎沉值。按照上述設(shè)計(jì)內(nèi)容，進(jìn)行彎沉值計(jì)算公式的描述，如下公式所示。

公式（1）中：Lr表示為路基拼接施工測(cè)點(diǎn)彎沉值，計(jì)算單位為0.01mm；L表示為路段彎沉值回彈平均值；Z表示為車輛負(fù)載作用力，計(jì)算單位為KPa；α表示為保證系數(shù)；S表示為公路回彈彎沉數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差值。使用高精度的測(cè)量裝置，對(duì)測(cè)試區(qū)段進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取，將獲取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)入上述計(jì)算公式，即可得到竣工成果彎沉值。在此過(guò)程中應(yīng)明確，路基的彎沉值與施工成果強(qiáng)度具有直接聯(lián)系，當(dāng)計(jì)算得到的彎沉值Lr越小，代表施工成果的強(qiáng)度越高，反之，當(dāng)計(jì)算得到的彎沉值Lr越高，代表施工成果的強(qiáng)度越低。在工程項(xiàng)目竣工后，對(duì)施工區(qū)段進(jìn)行彎沉值的計(jì)算，可以掌握施工成果的強(qiáng)度是否能夠達(dá)到強(qiáng)度指標(biāo)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。將測(cè)點(diǎn)的彎沉值計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)為表格，如下表2所示。

表2 拼接施工路段彎沉值測(cè)試結(jié)果

?

從上述表2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，K1065+120～K1085+450中七個(gè)測(cè)點(diǎn)的彎沉值Lr均趨近于0，說(shuō)明竣工成果整體強(qiáng)度較高。由此得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：按照本文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行公路路基拼接施工，不僅可以提高施工路段整體強(qiáng)度，也可以提高竣工質(zhì)量驗(yàn)收的通過(guò)率，保證工程項(xiàng)目在規(guī)定時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量完成。

結(jié)語(yǔ)：

市政道路工程中的高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目施工具有投資數(shù)額大、施工周期長(zhǎng)等問(wèn)題，為了節(jié)約工程施工經(jīng)濟(jì)成本，滿足現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)工程項(xiàng)目提出要求，本文從舊路邊坡與基底處理、路基拼接臺(tái)階處理、土木格柵加筋鋪設(shè)與液壓夯實(shí)、新舊路基拼接位置壓實(shí)度控制四個(gè)方面，對(duì)拼接施工技術(shù)的應(yīng)用展開了詳細(xì)的論述與分析。完成設(shè)計(jì)后，以某高速公路工程項(xiàng)目為例，設(shè)計(jì)實(shí)例應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，通過(guò)此種方式，證明本文設(shè)計(jì)的公路路基拼接施工方法，可以提高施工路段整體強(qiáng)度，保證竣工質(zhì)量驗(yàn)收的通過(guò)率。截至目前，我國(guó)已有較多用于物流運(yùn)輸?shù)母咚俟芬褜?shí)現(xiàn)了由早期的四車道擴(kuò)建為現(xiàn)有的六車道，根據(jù)大量的工程項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)可知，項(xiàng)目的施工技術(shù)與施工水平會(huì)在不同程度上對(duì)施工成果質(zhì)量造成影響。因此，有必要加大對(duì)本文提出課題研究的投入，設(shè)計(jì)一種可行性較高、具有參考價(jià)值的全新施工方案，以此種方式，保證竣工后的公路項(xiàng)目可以在投入使用后發(fā)揮更高的效能與社會(huì)價(jià)值。