高速公路改擴(kuò)建工程路基拼寬施工技術(shù)研究

陶云平

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司,江蘇 南京 210019）

0 引言

高速公路改擴(kuò)建是一種以運(yùn)輸通道資源、土地和道路資源為基礎(chǔ)，以最大限度地提高運(yùn)輸能力和服務(wù)質(zhì)量為目標(biāo)，對運(yùn)輸通道資源、土地和道路資源進(jìn)行有效的綜合開發(fā)。相比新開辟線路，改擴(kuò)建具有占地面積少、耗費(fèi)資金少等特點(diǎn)。該文以滬武高速太倉—常州段為依托，最大限度利用現(xiàn)有的公路，在原有的路幅寬度下加寬，太倉至常州段改擴(kuò)建段落134.865 km。該文結(jié)合工程實(shí)例，對高速公路改擴(kuò)建工程路基拼寬施工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

1 公路舊路基拼寬施工難點(diǎn)分析

路基作為公路的重要承重層，在公路改擴(kuò)建工程中首先要確保新舊路路基拼接工程的施工質(zhì)量。因此，必須對公路改擴(kuò)建過程中新舊路路基拼寬技術(shù)展開深入分析。通過改進(jìn)改擴(kuò)建公路路基拼寬技術(shù)，可以優(yōu)化公路服務(wù)水平，減少車輛擁堵情況，提升交通量，優(yōu)化公路整體的布局[1]。這樣一方面能提高我國公路工程的整體建設(shè)水平，另一方面可以從根本上滿足新時代的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和日益增加的交通需求。

舊路路基經(jīng)過長時間的固結(jié)沉降，基本不再變形，而改擴(kuò)建路基填土的沉降時間較短，新拼寬路堤自重將以偏心荷載作用于老路基，使老路基產(chǎn)生新的附加應(yīng)力。與老路基的應(yīng)力疊加后，會產(chǎn)生新的不均勻沉降，兩側(cè)對稱加寬后，兩側(cè)的附加應(yīng)力作用形式相同。所以，相對于老路基，新拼寬路堤沉降呈“W”形分布，在道路中央最小，拓寬路基部分最大，如圖1所示。

圖1 路基加寬前后不均勻沉降示意圖

在路面結(jié)構(gòu)鋪筑后，新舊路基間的不均勻沉降會使路面結(jié)構(gòu)層間的附加應(yīng)力大于路面材料的抗拉強(qiáng)度，從而使路面出現(xiàn)裂縫等病害。路面降雨會沿著裂縫滲入路基內(nèi)部，影響路基的穩(wěn)定性，導(dǎo)致公路的病害增多，降低道路的服務(wù)水平[2]。

2 公路改擴(kuò)建工程路基拼寬技術(shù)工程應(yīng)用

近年來，為了緩解現(xiàn)有的交通量飽和現(xiàn)象，高速公路改擴(kuò)建因其少投資、少占地等優(yōu)勢滿足當(dāng)前的需求。該文結(jié)合筆者參與的滬武高速公路太倉至常州段擴(kuò)建工程，深入分析工程路基拼寬施工技術(shù)，以保證新舊路基拼接工程的施工質(zhì)量[3]。

工程簡介：滬武太倉—常州高速（G4221）是滬武高速（G4221）的一條主要道路，是蘇滬交界處董浜樞紐段與沈海高速（G15）的共線，路線走向如圖2所示。該工程是江蘇省高速公路網(wǎng)絡(luò)（2017—2035）中“橫八”線的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，它將蘇南與上海相連，是江蘇省通往上海市的主干道。此次擴(kuò)建工程從瀏河蘇滬界開始，往西經(jīng)過太倉、常熟、張家港、江陰、惠山、武進(jìn)、常州南互通，長134.865 km。目前蘇滬界—瀏河大橋北橋首段為六車道高速，設(shè)計(jì)車速100 km/h，路基寬34 m；瀏河橋頭—董浜連接工程是六車道快速路，設(shè)計(jì)車速120 km/h，路基寬35 m；董浜—常州南橋立交互通段為四車道高速，設(shè)計(jì)車速120 km/h，路基寬28 m。

圖2 路線走向示意圖

新老路基銜接應(yīng)從多個方面著手，采取綜合的處治方法，主要包括加寬拼接的形式、施工工藝、土工合成材料的應(yīng)用方面。

（1）加寬拼接的形式。從壓實(shí)效果、施工機(jī)械及施工期間易發(fā)病害等方面綜合考慮，豎向采用豎傾式，橫向選用水平式，便于銜接部位碾壓密實(shí)，防止臺階在施工期間積水。

（2）施工工藝。路基拼寬施工，在拆除老路邊溝及圬工防護(hù)的基礎(chǔ)上，對老路邊坡削坡35 cm，沿老路坡面開挖臺階，開挖臺階按平臺寬度進(jìn)行控制。頂層臺階為便于鋪設(shè)土工合成材料，寬度設(shè)為2 m；中部臺階按不小于1 m控制；底部臺階按不小于1.5 m控制。臺階自下而上開挖，采用豎向外傾式，橫向水平，同時設(shè)置傾角防止臺階積水，開挖后及時回填。

（3）土工合成材料的應(yīng)用。新老路基結(jié)合部土工合成材料的使用，可增強(qiáng)新老路基結(jié)合部的橫向連接，對避免產(chǎn)生不均勻沉降有明顯的效果。根據(jù)滬武高速公路太倉至常州段擴(kuò)建工程的成功經(jīng)驗(yàn)，在路基底部、路床中或底部進(jìn)行加筋處理。

2.1 合理進(jìn)行施工準(zhǔn)備

在施工前，必須對道路紅線內(nèi)的地下管線、光纜、地面附著物等進(jìn)行確認(rèn)，尤其要重視地下暗埋管（高壓線、水管、燃?xì)夤艿龋┑木唧w位置、埋深，不得在未確認(rèn)地下暗埋管線位置、埋深的情況下貿(mào)然施工，避免造成國家財(cái)產(chǎn)的損失和對人民群眾的生產(chǎn)生活造成不利影響。路基在填筑前應(yīng)對道路紅線范圍內(nèi)的耕植土進(jìn)行清除，清除的耕植土應(yīng)設(shè)置臨時堆土場集中堆放。短期不用，應(yīng)做好篷布覆蓋，防止水土流失。邊坡坡腳外側(cè)開挖臨時排水邊溝，用于紅線范圍內(nèi)降水的集中收集，保證路基填筑過程中場地不會積水，而且臨時排水溝一般不得與地方排、灌溝渠合用，并且每隔500 m左右設(shè)置排水口出口，排至地方水系內(nèi)，避免引起臨時排水溝的淤積和路基沖刷[4]。

2.2 路基填筑施工

路基填筑施工必須對路基邊緣線進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，明確拼寬路基的填筑范圍，并對范圍內(nèi)路基進(jìn)行統(tǒng)一壓實(shí)。在對路基范圍內(nèi)的原地面進(jìn)行清耕壓實(shí)后，要進(jìn)行路段的分層填筑、分層壓實(shí)，并且路基填筑分層的最大松鋪厚度不應(yīng)超過30 cm。路基填筑由于沿線的構(gòu)造物及施工計(jì)劃等原因，會分段施工。兩段交接處，不在同一時間填筑的，對于先施工路段，應(yīng)分層留臺階。若分段的兩個路段同時填筑路基，應(yīng)分層相互交疊填筑，并保證搭接處的壓實(shí)質(zhì)量。在壓實(shí)過程中，為保證壓實(shí)質(zhì)量，應(yīng)經(jīng)常檢查壓實(shí)土的含水量，讓其在最佳含水量的狀態(tài)下壓實(shí)。對于難以壓實(shí)的邊角部位，應(yīng)以小型壓實(shí)機(jī)具輔助，保證壓實(shí)質(zhì)量，壓實(shí)度應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)文件的要求。

2.3 舊路基邊坡臺階拼寬合理施工

（1）新老路基拼寬臺階施工要求。新老路基拼寬臺階施工質(zhì)量是提高道路擴(kuò)建質(zhì)量的重要保證[5]，臺階開挖的技術(shù)要求如下：

①臺階尺寸按上文要求開挖；②臺階內(nèi)側(cè)重型壓路機(jī)碾壓不到的部位，須采用小型振動夯機(jī)輔助壓實(shí)，并夯壓密實(shí)，保證壓實(shí)度滿足要求；③臺階自下而上逐層開挖，在完成臺階開挖后，及時填筑新路基；④臺階坡面要求設(shè)置傾角防止臺階積水，同時也便于施工期排水；⑤臺階開挖時若老路堤出現(xiàn)滲水或路堤不穩(wěn)定的情況，應(yīng)及時報告現(xiàn)場監(jiān)理，在監(jiān)理同意的基礎(chǔ)上可繼續(xù)施工。若需要采取處理措施，應(yīng)加固老路堤后才可繼續(xù)施工。

（2）拼寬路基路床頂部高程，應(yīng)以施工時實(shí)測的老路路面高程順接來控制，避免老路拼寬部分的路面由于沉降而產(chǎn)生路面需要加厚的現(xiàn)象出現(xiàn)[6]。

2.4 路基填料的合理控制

對于路基施工，路基填料的來源非常重要，應(yīng)合理選擇路基填料。首先對于路基取土，應(yīng)盡量選擇項(xiàng)目周邊取土，便于施工，減少運(yùn)輸成本。如路基填料不能滿足道路的填筑要求，應(yīng)根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，采取摻石灰的方法對其進(jìn)行改善，摻灰比例根據(jù)路基不同層位而定。現(xiàn)場土工試驗(yàn)結(jié)果如表1、圖3～圖5所示。路基填料摻灰后的相關(guān)土工試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范及技術(shù)文件的要求后，方可用于路基的填筑施工。

表1 路基填料土工試驗(yàn)結(jié)表

圖3 擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

圖4 承載比試驗(yàn)結(jié)果

圖5 路基填料的自由膨脹率

3 公路改擴(kuò)建工程路基拼寬的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

高速公路改擴(kuò)建工程路基拼接完成之后，會存在路基沉降問題，改擴(kuò)建路基的沉降會對路面縱坡、橫坡以及平整度產(chǎn)生不利影響。路基拼接完成之后，最大主應(yīng)力位置并不是處于新老路基頂部結(jié)合處，而應(yīng)當(dāng)處在偏向新拓寬路段約1 m范圍[7-9]。

4 結(jié)論

綜上，隨著交通量的不斷增加，老路的公路設(shè)計(jì)通行能力已經(jīng)不能滿足要求，導(dǎo)致其在路網(wǎng)中的地位與實(shí)際運(yùn)輸能力不匹配，所以當(dāng)前公路改擴(kuò)建項(xiàng)目逐漸增加。路基拼寬技術(shù)的對整個公路改擴(kuò)建工程的建設(shè)質(zhì)量都起著至關(guān)重要的作用。該文結(jié)合具體工程實(shí)例，主要分析了路基拼寬施工的關(guān)鍵技術(shù)，為類似工程實(shí)踐提供了參考和借鑒。