高速公路改擴(kuò)建路基拼接施工技術(shù)分析研究

吳明明

(南通路橋工程有限公司 江蘇南通 226001)

1 路基拼接施工形式與要求

1.1 施工形式

1.1.1 單側(cè)拼接

單側(cè)拼接是舊路基橫坡處常用拼接形式，施工中許多高速公路的分隔帶進(jìn)行調(diào)整，再運(yùn)用改造后空拼接方法，確保路基排水順暢，通常在新路基側(cè)端將縱向集水槽設(shè)置在新舊路分隔帶上，并間隔100 m設(shè)置一口集水井。但由于調(diào)整分隔帶十分復(fù)雜，施工量大，無法保障改擴(kuò)建后新舊路徑保持強(qiáng)度一致，單側(cè)拼接在近年來的高速公路改擴(kuò)建中應(yīng)用較少[1]。同時(shí)，隨著拼接技術(shù)的更新，單側(cè)拼接的劣勢(shì)也愈發(fā)突出，新舊路基寬度不一致，改建成相同寬度時(shí)施工量大，將長(zhǎng)時(shí)間、大范圍影響交通；單側(cè)拼接也導(dǎo)致互通、上跨分離式立交、服務(wù)設(shè)施等進(jìn)行大規(guī)模改建；若舊路基設(shè)置為雙向橫坡，很難調(diào)整為單向坡。

1.1.2 單側(cè)分離

單側(cè)分離的應(yīng)用相對(duì)普遍，因施工中回避諸多技術(shù)問題，該形式在多種施工界面上均有良好的適用性，如凈空問題突出路段應(yīng)用單側(cè)分離更加靈活。在具體操作中，需先將初有路基設(shè)定為半幅路基，再利用中央隔離帶將初有路基通過隔離法劃分，最后按照施工設(shè)計(jì)方案中的要求，針對(duì)初有路基一側(cè)進(jìn)行施工即可。其有平面、縱面兩種分離方式，平面分離相當(dāng)于重新建分離式路基，加寬側(cè)可自由布置，但新建路基的寬度過大時(shí)，工程量更大，且會(huì)造成互通、上跨分離式立交、服務(wù)設(shè)施的大規(guī)模改建，難以將舊路基的雙線橫坡調(diào)整為單向坡構(gòu)造物，若不調(diào)整則需要將原中分帶取消，不利于安全通行；而縱面分離不改變平面，遇到困難地段可進(jìn)行平縱面同時(shí)分離，但縱面抬高路段需要進(jìn)行高架橋施工，成本過高，施工量過大。

1.1.3 兩側(cè)拼接加寬

與以上兩種拼接形式相比，兩側(cè)拼接加寬的應(yīng)用頻率更高，其使用價(jià)值突出，且工程量小、操作方便、消耗少、成本低、施工期間占據(jù)空間少，更受到行業(yè)青睞。在具體施工實(shí)踐中，若不得不對(duì)工況做出調(diào)整，則選擇兩側(cè)拼接加寬是最直接的改擴(kuò)建方式，直接在已有公路兩側(cè)搭建即可[2]。但需注意的是，為保障路基、路面拼接的穩(wěn)固性，拼接處通常設(shè)置為臺(tái)階，當(dāng)臺(tái)階面、路床底面之間的距離不足130 cm時(shí)需要作為一個(gè)臺(tái)階開挖，超出130 cm則可按照100 cm與剩余高度兩個(gè)高度開挖。但兩側(cè)拼接加寬形式也存在明顯的劣勢(shì)，比如：會(huì)導(dǎo)致路基撓度偏大；后續(xù)也涉及大規(guī)模進(jìn)行互通、服務(wù)設(shè)施改建；若加寬寬度較小，更不利于施工。

1.2 施工要求

路基拼接施工中為預(yù)防舊道路病害對(duì)路基穩(wěn)定性與承載力的影響，需要在分段施工時(shí)及時(shí)處理舊路已出現(xiàn)病害再進(jìn)行后續(xù)施工；因施工中面臨的地質(zhì)條件不同，針對(duì)特殊地質(zhì)，拼接施工中也需要做出特殊處理，如軟土路基穩(wěn)定性差，施工期間影響大型機(jī)械設(shè)備的使用，施工后也影響路基性能，針對(duì)舊路軟基可采取清淤、換填、使用塑料排水板等方式進(jìn)行處理，加寬軟基可采用粉噴樁、預(yù)壓、土工布、濕噴樁等方式進(jìn)行處理；施工中需采用強(qiáng)夯、重夯進(jìn)行路基處理時(shí)，加寬地段路基需預(yù)留出充足的面積；高度重視路基排水工作，選擇合適的排水方式，保障排水順暢，若地區(qū)降水量大、地下水位高施工中需設(shè)置臨時(shí)排水設(shè)施；舊路因使用時(shí)間較長(zhǎng)，存在不穩(wěn)定部位或已經(jīng)發(fā)生損壞的結(jié)構(gòu)物，需提前做好防護(hù)或加固處理。

2 路基拼接施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 前期勘查

在高速公路改擴(kuò)建工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，必須委派專業(yè)勘查人員深入施工現(xiàn)場(chǎng)了解情況。全面匯總舊路實(shí)況，包括舊路施工初始資料、改擴(kuò)建施工資料等，了解此次施工技術(shù)要求、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等，從而在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)舊路基填筑情況、舊路基損耗情況、舊路基病害情況進(jìn)行全面勘查，需了解路基具體病害類型、病害程度、范圍，以及當(dāng)下路基使用狀態(tài)，確定引發(fā)病害的主要原因等。

2.1.2 土壤試驗(yàn)

施工前需進(jìn)行土壤取樣完成液塑限試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)。其中通過液塑限試驗(yàn)?zāi)軌驇椭┕ぜ夹g(shù)人員確定路基填料對(duì)應(yīng)塑性指數(shù)，判斷土樣在此次施工中應(yīng)用是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)?zāi)軌虻玫酵寥雷罴押恳约白畲蟾擅芏葍蓚€(gè)參數(shù)，為判斷路基壓實(shí)度是否達(dá)標(biāo)提供依據(jù)[3]。

2.1.3 測(cè)量放線

在施工現(xiàn)場(chǎng)，間隔20 m設(shè)置全站儀，將舊路基外側(cè)緣點(diǎn)放出，并利用油漆等方式標(biāo)出樁位號(hào)；同樣間隔20 m復(fù)測(cè)舊路基加寬部分路基面參數(shù)，將實(shí)測(cè)值與施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比，確定數(shù)據(jù)是否一致。測(cè)量放線工作需嚴(yán)格按照施工規(guī)程要求進(jìn)行，對(duì)導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)測(cè)量，若發(fā)現(xiàn)舊路基兩側(cè)導(dǎo)線點(diǎn)通視異常，需在舊路基兩側(cè)布設(shè)閉合式附和導(dǎo)線。

2.2 舊路基處理

填方路段對(duì)后續(xù)施工以及路基承載力的影響不可忽視，舊路基處理中應(yīng)以填土厚度為基準(zhǔn)，將特定深度中的土層進(jìn)行清理，并集中堆放在指定位置；清理結(jié)束后，需對(duì)清理位置地表進(jìn)行壓實(shí)處理，達(dá)到施工設(shè)計(jì)要求后展開填筑施工；若區(qū)段內(nèi)路基中存在溝渠結(jié)構(gòu)，需要提前進(jìn)行溝渠處理。

提前進(jìn)行拼接位置清理，對(duì)加寬路基部位展開深度清理，雜草、種植土等須全部清除，且清理后應(yīng)進(jìn)行整平與壓實(shí)處理；同時(shí)，清理路堤邊坡表層，清理深度控制在30 cm左右，清理中發(fā)現(xiàn)防護(hù)石片應(yīng)按照要求集中化堆放在指定位置，后續(xù)施工中可進(jìn)行二次利用，如修建排水溝[4]。

整頓舊路基與護(hù)坡道。分析排水溝現(xiàn)狀，當(dāng)其高度處于地表以下時(shí)，將表層土挖除，展開以上操作過程中，需嚴(yán)格控制挖掘?qū)挾戎?，該值?yīng)處于大于常態(tài)作業(yè)狀態(tài)下壓路機(jī)的碾壓寬度，并要根據(jù)對(duì)實(shí)際情況的分析確定開挖深度，理論上排水溝內(nèi)的淤泥需要全部清除；排水溝高度超過地表時(shí)，超出部分需全部清除，棄土也應(yīng)按照建筑工程垃圾進(jìn)行廢棄處理，不得再作為路基填料使用。

2.3 拼接段施工

2.3.1 臺(tái)階處理

地表清理工作結(jié)束后，則需翻松開挖區(qū)域土體，并將6%的石灰土摻入，重新進(jìn)行壓實(shí)處理，壓實(shí)需按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程進(jìn)行。舊路邊坡開挖作業(yè)期間，整體結(jié)構(gòu)為臺(tái)階樣，并對(duì)外呈現(xiàn)，臺(tái)階寬度應(yīng)在1.0 m 以上、外傾斜坡度為3.0%、高度在0.6 m以上，具體如圖1所示。為保障臺(tái)階開挖質(zhì)量，開挖過程中需要采取針對(duì)性防護(hù)措施，比如：在地表清理后將防水土工布鋪筑在表面，減少雨水滲透，維護(hù)邊坡穩(wěn)定。完成臺(tái)階開挖后則可展開分層填筑施工。

圖1 臺(tái)階示意圖

2.3.2 粉煤灰路基

目前，粉煤灰是高速公路路基填筑施工中最常用的材料，其優(yōu)勢(shì)十分突出，可緩解路堤自重荷載，降低路堤沉陷發(fā)生概率。在諸多高速公路改擴(kuò)建施工中，因采取土質(zhì)護(hù)坡措施，選擇粉煤灰作為填筑材料，更加經(jīng)濟(jì)、高效。根據(jù)路堤底部情況，需在土質(zhì)護(hù)坡施工結(jié)束后合理設(shè)置排水盲溝，采用梅花狀進(jìn)行交叉布設(shè)，斷面尺寸為20 cm×30 cm[5]。由于排水溝在投入使用初期易發(fā)生堵塞問題，因此還需增設(shè)具有過濾功能的無紡?fù)凉げ?。填筑厚度需控制?0 cm，壓實(shí)度要求達(dá)到93%以上，并形成厚度為40 cm的頂封層，頂封層壓實(shí)度需控制在95%以上。

2.3.3 路基碾壓

路基填筑結(jié)束后進(jìn)行碾壓施工，受水分蒸發(fā)影響，碾壓效果難以控制，為降低自然環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響，建議調(diào)整工序，待完整攤鋪?zhàn)鳂I(yè)后進(jìn)行粉煤灰路基碾壓，碾壓前需要進(jìn)行地表清理，厚度約20 cm，翻松土地后摻入6.0%石灰土再進(jìn)行碾壓。但路基碾壓期間需要注意舊路基與新路基的碾壓標(biāo)準(zhǔn)不一致，舊路基使用時(shí)間長(zhǎng)，沉降趨于穩(wěn)定，密實(shí)性以及彈性模量有所提升，而新路基由于缺少荷載作用，必然有壓縮，從而使新舊路基在沉降上出現(xiàn)差異。因此應(yīng)提高新路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)施工實(shí)際情況在施工規(guī)范要求基礎(chǔ)上提高。

2.3.4 補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)

為保障新路基壓實(shí)度滿足要求，應(yīng)在基底及基底以上部位間隔2 m采用液壓壓路機(jī)進(jìn)行填土壓實(shí)，壓實(shí)不少于5遍；所選液壓式壓路機(jī)的夯擊勢(shì)能上限為30 kJ，夯點(diǎn)凈距離控制在50 cm，從而通過補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)消除路基自身的壓縮變形，縮小新舊路基之間沉降差異，提高路堤整體壓實(shí)度與穩(wěn)定性。

3 路基拼接施工控制關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 質(zhì)量控制

臺(tái)階開挖施工中，應(yīng)在機(jī)具、物料質(zhì)量達(dá)標(biāo)基礎(chǔ)上展開；且盡量在晴朗天氣施工，避開雨季；開挖期間避免出現(xiàn)路基大范圍裸露情況，建議采取逐層、逐級(jí)開挖的填筑模式；密切觀察未拆除墊層的狀態(tài)，理想狀態(tài)下可將墊層作為后續(xù)施工的防水層，完成全部臺(tái)階開挖后，各項(xiàng)性能與參數(shù)達(dá)到施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求后方可進(jìn)行分層拆除。

高填方位置施工難度較大，施工前應(yīng)對(duì)此處穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，挖掘過程中也需要展開單次進(jìn)尺調(diào)控；由于施工時(shí)間長(zhǎng)，路基易滲入雨水，需在合適位置設(shè)置排水設(shè)施，可綜合多種設(shè)施提高排水效率、提高抵抗雨水沖刷的效果。路基填筑前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作，在臺(tái)階頂面填補(bǔ)石屑；在臺(tái)階立面30 cm范圍內(nèi)，需要填補(bǔ)碎石。

3.2 沉降控制

施工后沉降計(jì)算年限宜在15年以下；拼寬部分路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為：一般路段小于等于15 cm、通道或涵洞小于等于10 cm、橋頭小于等于5 cm；相鄰路段發(fā)生差異沉降時(shí)縱坡變化應(yīng)控制在0.4%以內(nèi)、拼寬部位路拱橫坡增大情況控制在0.5%以內(nèi)[6]。

3.3 工期控制

高速公路改擴(kuò)建路基拼接施工影響改擴(kuò)建工程的整體進(jìn)度，為保障在工期規(guī)定時(shí)間交工，且高速公路安全通行，填筑速率應(yīng)保持在每月1.5 m以內(nèi)；拼寬路基部分沉降速率不得超過5 mm/d、坡腳位移不得超過3 mm/d。

4 路基拼接處沉降量觀測(cè)

在等同路基位置選擇斷面，埋設(shè)沉降板，檢查路基拼接施工結(jié)束后是否發(fā)生沉降。某高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目中，路基拼接結(jié)束后選擇3個(gè)斷面，統(tǒng)計(jì)新舊路基沉降量結(jié)果如表1所示。由此可以看出，新舊路基存在明顯的差異性沉降問題，但由于差異小，未導(dǎo)致路基出現(xiàn)不均勻沉降病害；不同施工段因地質(zhì)條件、交通運(yùn)輸流量差異，新舊路基沉降量變化幅度不一致；但隨著高速公路投入使用時(shí)間延長(zhǎng)，新舊路基沉降量均有所增加，普遍情況下新路基沉降量在各個(gè)時(shí)期均大于舊路基，僅有極特殊情況下為相反情況，如斷面3在使用100 d后則出現(xiàn)舊路基沉降量大于新路基現(xiàn)象[7]。

表1 拼接路基沉降量觀測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語

綜上所述，高速公路改擴(kuò)建路基拼接施工中有多種拼接形式可供選擇，但為降低施工難度，提高施工技術(shù)可行性，需結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況選擇施工量小、成本低、對(duì)原路基影響小、施工操作便捷的方式，以便控制施工質(zhì)量，提高施工效果，保障路基安全、穩(wěn)定。