國省干線公路改建工程中路基加寬常見問題

陳天問

（貴州省水城公路管理局,貴州 六盤水 553000）

0 前言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，內(nèi)陸地區(qū)的經(jīng)濟潛力開始受到重視，越來越多的企業(yè)開始探索內(nèi)地的市場。為了加快內(nèi)地市場的開發(fā)工作，各地紛紛加強當?shù)氐幕üぷ?，通過完善基建創(chuàng)造一個良好的經(jīng)濟環(huán)境。在完善基建的過程中，公路改建工程成為了重中之重。我國目前的高鐵還沒有實現(xiàn)對所有縣市的全面連接，很多地方還是只能依靠公路運輸，為了提高公路的運輸能力，加強各地的經(jīng)濟往來需要對當下的公路進行加寬以滿足地方的經(jīng)濟發(fā)展需求[1-2]。

1 公路路基加寬的意義

我國幅員遼闊各地之間的往來都十分依賴公路，雖然近幾年我國的高鐵里程增長迅速，但很多地方受限于地理環(huán)境以及經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃沒有進行高鐵的施工，我國絕大部分的縣級行政單位都建立了公路交通網(wǎng)絡，公路交通網(wǎng)絡在各地的經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用。在外部環(huán)境發(fā)展受限的形勢下我國提出了經(jīng)濟“內(nèi)循環(huán)”的發(fā)展戰(zhàn)略，這就要求各地之間要加強經(jīng)濟溝通，充分發(fā)掘縣鎮(zhèn)一級的經(jīng)濟潛力。很多區(qū)域由于公路疏于養(yǎng)護，都出現(xiàn)了不同程度的病害，嚴重限制了國內(nèi)各地之間的經(jīng)濟交流，針對這種情況部分地區(qū)提出了加寬道路的策略。道路加寬作為基建工程可以帶動當?shù)氐木蜆I(yè)，公路加寬完成之后各地之間的貿(mào)易往來會更加密切，有助于“內(nèi)循環(huán)”經(jīng)濟結(jié)構的建設[3]。

2 公路改建工程中路基加寬常見的問題

2.1 工程設計脫離實際

目前我國部分地區(qū)的公路改建工程中存在設計不合理的情況，公路建成之后通常需要滿足當?shù)財?shù)十年的使用要求，因此公路改建過程中要尤其注重當?shù)氐膶嶋H情況。脫離實際情況進行工程設計不僅會將施工人員置于危險之中，嚴重的甚至會影響道路的正常使用。在眾多公路出現(xiàn)的病害中路面坍塌最為常見，如果公路設計不合理，公路在使用過程中填方路基受到雨水的侵蝕或者雨水的沖刷，或者通行車輛超過道路設計載重就有可能導致公路失穩(wěn)出現(xiàn)路面坍塌。造成公路路面坍塌的根本原因是道路設計部門在設計的過程中缺乏對施工現(xiàn)場的研究調(diào)查。針對這種情況設計部門在施工之前應對施工現(xiàn)場的地質(zhì)水文條件進行調(diào)研，尤其是應考慮道路在長期使用過程中有可能出現(xiàn)的病害，并針對性地給出解決方案。如針對側(cè)邊坡坍塌，可以通過調(diào)研邊坡土質(zhì)，并給出科學的擋土墻設計，來降低側(cè)邊坡坍塌的可能。針對雨水侵蝕可能對道路造成的破壞，設計部門還應對當?shù)氐乃倪M行調(diào)查，如地下水位的情況以及當?shù)氐慕涤昵闆r，針對降雨較為充沛的地區(qū)應合理建設排水管道，并加強道路兩側(cè)綠植的培育，最大限度地減少雨水侵蝕對道路壽命的影響。

2.2 路基處理不到位

路基是按照路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構造物，是路面的基礎，承受由路面?zhèn)鱽淼男熊嚭奢d。因此路基的穩(wěn)定性會直接影響道路的安全性。我國部分地區(qū)在進行公路改建工程的過程中忽視了對路基的處理導致公路在使用過程中反復出現(xiàn)病害，極大影響了公路的運輸能力。在施工過程中部分施工方認為路基只要進行簡單處理能夠應付檢查即可，這種思想嚴重影響了道路的安全性。在公路改建過程中，原本的公路兩側(cè)通常都會有排水渠，排水渠雖然可以減少水流對道路的破壞，但也會導致排水渠底部的土壤松軟，強度不足，在進行道路加寬的過程中通常需要以原本的排水渠為路基，此時若不能科學處理路基就難以保障改建后公路的安全性。最常見的路面塌陷就是由于道路路基處理不當導致的，由于路面結(jié)構下部出現(xiàn)空洞或路側(cè)發(fā)生滑移（如圖1），導致下部結(jié)構對路面和車輛的支撐力不足而產(chǎn)生道路中間或路側(cè)邊坡出現(xiàn)大面積坍塌。

圖1 公路側(cè)邊滑移

3 公路改建工程中路基加寬的施工策略

3.1 結(jié)合實際開展工程設計

在進行公路改建工程設計之前，設計人員要先對舊路的狀況進行調(diào)查，包括施工現(xiàn)場的地質(zhì)水文以及舊路的情況。在掌握現(xiàn)場的地質(zhì)水文情況以及舊路存在的病害之后才能進行工程設計。在進行工程設計的過程中首先要考慮的就是公路建成之后的使用，根據(jù)使用情況進行工程設計工作；其次要考慮施工現(xiàn)場的地質(zhì)水文，當?shù)氐耐临|(zhì)是否適合對道路進一步加寬，根據(jù)土質(zhì)的強度選擇合適的施工方案，如雨水充沛的地區(qū)在進行基底處理時要鋪設透水材料，在腐質(zhì)土上方施工時要進行一定的基底加強等；最后是要充分考慮舊路的病害，舊路的病害種類、規(guī)模以及成因都對路基加寬工作的推進有重要的影響，以常見的伸縮縫破壞病害為例，設計不當、選型不當、施工操作失誤等多種原因都會導致伸縮縫破壞病害，因此在進行施工設計之前必須先對舊路進行翔實的調(diào)查。以公路病害中較為嚴重的路面沉陷為例，公路路面沉陷大都是工程設計不合理導致的，由于工程設計不合理，道路在長期使用中路面結(jié)構層遭到破壞，出現(xiàn)局部的位移或者沉陷。在設計階段對于路基設計不合理會導致路基出現(xiàn)不均勻的沉陷進而導致路面結(jié)構層遭到破壞；路面基層受到雨水侵蝕也會導致路面結(jié)構層底部出現(xiàn)空陷進而導致路面結(jié)構層的破壞。路基的不均勻沉降問題一般是路基土質(zhì)過軟導致的，路基受到雨水侵蝕也大都是因為公路路線選擇導致的，因此這兩種問題都可以通過優(yōu)化公路工程設計的方式得以解決。

3.2 在施工前科學處理公路基底

我國很多國省干線公路兩側(cè)都是排水溝或者碎落臺，公路在長時間的使用過程中，兩側(cè)邊溝經(jīng)過長期的雨水侵蝕，其底部的土質(zhì)已經(jīng)異常松軟，甚至有部分公路兩側(cè)由于常年都是綠化帶其基底土質(zhì)已經(jīng)變?yōu)楦|(zhì)土。這兩種情況下基底都難以滿足施工要求，因此在施工之前需要對其進行清除再進行填埋，在地下水較為豐富的地區(qū)還需要鋪設透水材料。進行路基加寬施工時要考慮三個方面的內(nèi)容，首先是臺階的設計，我國公路基邊坡坡率大都為1∶1.5，因此為了保障路基強度在進行施工時需要將舊的邊坡挖成臺階狀，在兩臺階中間進行新路基的施工，保障新舊路基的交錯結(jié)合，進而保障路基加寬之后的強度。同時現(xiàn)在的道路加寬大都是機械化操作，因此臺階在設計階段應保留至少2 m的寬度以滿足相關設備的操作。其次是路基填筑材料的選擇，不同的公路設計載重都有所不同，為了滿足工程的載重需求，在設計階段應對施工過程中的填筑材料進行明確的規(guī)定，而且雖然新舊路基交錯布局可以減少新路基后期的形變，但新路基地沉降現(xiàn)象不可避免，因此在進行路基填筑材料選擇時應在保障透水性的前提下盡量選擇較好的材料。在進行路基填筑作業(yè)前施工單位應對所選擇填筑材料的承載比、液塑性以及抗打擊性進行測試，保障填筑材料各項指標都符合設計要求。路基填筑施工過程中填筑速率也會對道路的強度產(chǎn)生影響，如填筑速率過快會導致地基產(chǎn)生較大的剪切形變。路基填筑速率影響因素較多，每個施工段應結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況對填筑速率進行控制，一般24 h內(nèi)地面沉降率不應大于10 mm，坡角的水平位移速率應小于5 mm。最后是路基的碾壓施工，在進行正式施工前應先進行碾壓試驗，影響路基碾壓施工效果的因素較多，包括含水量、壓實設備、碾壓次數(shù)、碾壓速度等，在碾壓試驗階段技術人員應結(jié)合工程設計要求選擇最佳的組合方式保障碾壓施工的各項指標符合設計要求。針對碾壓設備的選擇應在臺階施工之前就確定，以保障臺階寬度滿足設備要求，針對施工過程中分層碾壓作業(yè)，應控制好每一層的碾壓厚度以及壓實度，尤其是在新舊路基相交的位置要保障碾壓作業(yè)后路基的平整光滑[4-5]。

3.3 在施工過程中進行補強

道路的補強可以通過兩方面實現(xiàn)，分別是鋪設土工積物和沖擊夯實。首先是土木格柵作業(yè)，土木格柵是道路補強的一種常用方式，由于土木格柵具有強抗拉性、低伸縮性等特點，使得其在作業(yè)過程中不易發(fā)生形變，能夠與土體進行有效的連接，約束土體的側(cè)向位移。在土工格柵中填充粗顆粒（如圖2）可以有效提高路基加寬后的承載力和穩(wěn)定性。土工格柵在路基加寬工程中能夠得到廣泛應用除了其自身性能優(yōu)越外，更重要的是土工格柵施工便捷，可以滿足不同路況的施工需求，如路基填筑1.5 m以內(nèi)一般3層的土工格柵就能夠滿足施工需求；當路基填筑在1.5~10 m時，需要設置6層土工格柵，分別在路基底層和路基頂層設置3層土工格柵；當填筑高度大于10 m時需要設置9層土工格柵，確保土工格柵施工能夠滿足道路加寬的需求。在選擇土工格柵時，需要結(jié)合具體的施工要求進行選擇，一般建議采用鋼塑雙向土工格柵，此類格柵能夠滿足120 kN/m的施工需求，且能夠滿足大部分路段的施工技術要求。

圖2 土工格柵施工

其次是沖擊夯實作業(yè)，路基的密實度會直接影響后期道路在使用過程中出現(xiàn)的沉降現(xiàn)象，通過沖擊夯實作業(yè)可以有效提高道路的密實度，使得道路在使用過程中的沉降降到最低，而且通過沖擊夯實可以促進新舊路基的結(jié)合，減少新舊路基連接處由于密實度不同導致的裂縫[6-7]。

3.4 加強對公路使用過程中的保養(yǎng)維護

公路的保養(yǎng)維護不僅可以減少公路出現(xiàn)病害的可能，更重要的是通過科學的保養(yǎng)維護可以延長公路的使用壽命。經(jīng)過統(tǒng)計，通過科學保養(yǎng)的公路使用壽命要明顯長于未經(jīng)過保養(yǎng)或者保養(yǎng)不到位的公路，如圖3。公路的保養(yǎng)維護可以從四方面入手：一是加強公路預防性養(yǎng)護，是延長公路使用壽命，保持公路良好使用功能的前提，遵循“精確預判、未壞先補”的原則。在我國部分地區(qū)的公路養(yǎng)護工作中預防性養(yǎng)護工作缺乏科學的指導，難以實現(xiàn)其“預防”的效果，很多地區(qū)都是在公路出現(xiàn)病害之后進行搶救性維護，不僅增加了公路的養(yǎng)護成本，還會影響到道路的運輸能力，難以發(fā)揮公路最大的經(jīng)濟效益。二是需要保持排水系統(tǒng)完好順暢，保證路基的良好。我國相當一部分地區(qū)公路的病害都是由于排水系統(tǒng)間接或者直接導致的，由于排水不暢導致水流沖積公路底部的基底的填土，最終導致公路底部土質(zhì)松軟影響公路的安全性，更嚴重的會導致公路的塌陷。三是保持沿線設施功能完善是日常養(yǎng)護工作的一項重要內(nèi)容。公路的保養(yǎng)維護工作會直接影響到公路的使用，因此在規(guī)劃公路的保養(yǎng)維護工作時可以沿線架設自動化檢測設備對公路的使用情況進行檢測，在出現(xiàn)問題時及時處理，因此在進行公路的保養(yǎng)維護工作時還應加強對公路沿線設備的維護。四是加強綠化管護。公路的綠化建設也是公路日常養(yǎng)護的重要內(nèi)容之一，通過在公路兩旁進行綠化建設可以有效減少公路基底的水土流失，保障公路的強度，在一些山區(qū)通過綠化建設還可以鞏固山體結(jié)構，減少泥石流等災害的發(fā)生。

圖3 公路發(fā)生病害時間統(tǒng)計圖

4 結(jié)束語

綜上所述，公路的改建加寬不僅關系到居民的日常出行，而且關系到我國的經(jīng)濟發(fā)展，通過科學設計、合理施工可以在公路投入使用前保障公路的安全性、可靠性，在公路投入使用后可以通過加強養(yǎng)護的方式來延長公路的使用壽命，提高公路的經(jīng)濟效益。