公路改擴(kuò)建工程路基路面搭接技術(shù)

張 艷

（湖南高速華達(dá)工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙）

引言

我國(guó)的公路先后歷經(jīng)了起步、探索前進(jìn)、曲折發(fā)展、改革創(chuàng)新、快速增長(zhǎng)和飛速發(fā)展六個(gè)階段。雖然建設(shè)時(shí)間較短，但由于最初設(shè)計(jì)、資金以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等諸多因素的影響，同時(shí)加之車(chē)輛荷載及車(chē)流量的不斷增大，使得大部分地區(qū)先前建設(shè)的公路已無(wú)法滿足現(xiàn)階段交通運(yùn)輸?shù)男枰?，在極大程度上制約著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，所以必須要對(duì)其實(shí)施改擴(kuò)建。路基路面加寬為改擴(kuò)建項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，但在實(shí)際施工中還存在一些缺陷和不足，所以必須要對(duì)其實(shí)施特定分析。文章由路基路面加寬技術(shù)的選取入手，探究了在路基路面加寬過(guò)程中出現(xiàn)的諸多缺陷，并制定出了行之有效的處理措施[1]。

1 路基加寬技術(shù)

1.1 路基加寬方式

（1） 我國(guó)現(xiàn)階段公路改擴(kuò)建工程主要有一側(cè)加寬與雙側(cè)加寬之分，在橫向上可分為直接搭接與分離擴(kuò)建[2]。

（2） 一側(cè)面搭接拓寬：該方法對(duì)于原路基進(jìn)行改造難度較大，另外還需對(duì)中央隔離帶進(jìn)行改造，很難確保新老路基強(qiáng)度一致。

（3） 分離拓寬：該方法新路基建設(shè)工程量大，工程全部工程量和用地面積與工程重建幾乎相等。

（4） 雙側(cè)搭接拓寬。這種擴(kuò)建方式雖然工程量較小，但新老路基從設(shè)計(jì)到施工很多方面都存在著明顯的差異，兩者的結(jié)合緊密程度不能得到保障，且結(jié)合部位經(jīng)常存在著很多的質(zhì)量問(wèn)題[3]。

（5） 目前國(guó)內(nèi)已建成的改擴(kuò)建公路工程，多采用雙側(cè)搭接拓寬方法，有些路段由于受外界因素限制采用一側(cè)搭接或者分離拓寬。新老路基之間如何緊密連接，充分連接為一體就成了工程成功與否的關(guān)鍵所在，所以以下針對(duì)路基加寬過(guò)程中產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷進(jìn)行全面探索，并且制定有效的應(yīng)對(duì)策略來(lái)保證新建路基與原始路基可以緊密結(jié)合在一起，從而組成整體共同承擔(dān)荷載[4]。

1.2 路基臨時(shí)排水

（1） 雨季容易出現(xiàn)短時(shí)間強(qiáng)對(duì)流天氣狀況，短時(shí)間的強(qiáng)降雨容易沖刷路基，影響路基強(qiáng)度，因此，為了保證路基加寬施工質(zhì)量，在施工過(guò)程中必須做好防排水處治，增設(shè)必要的排水溝、截流槽、盲溝等排水基礎(chǔ)設(shè)施，以及時(shí)疏導(dǎo)或阻截降雨積水。

（2） 挖方路堤段采用分層施工技術(shù)，以保證拓寬施工質(zhì)量，施工過(guò)程中，應(yīng)保證中部作業(yè)面標(biāo)高大于兩側(cè)，以避免形成積水坑；此外，為了及時(shí)疏散既有積水，應(yīng)布置臨時(shí)排水邊溝。臨時(shí)排水設(shè)施與永久性排水設(shè)施應(yīng)組合使用，且排水設(shè)施施工應(yīng)與主體工程同步開(kāi)展。

1.3 老路基開(kāi)挖

（1） 為了提高加寬部分與原路基之間的貼合性，挖方路堤的邊坡應(yīng)開(kāi)挖成臺(tái)階狀，以增加貼合面積，從而強(qiáng)化新舊路基的整體性能。

（2） 將待拓寬路基邊坡按照1：0.5 的坡率開(kāi)挖成臺(tái)階狀，總開(kāi)挖深度為800 mm，其中，開(kāi)挖臺(tái)階中心底面至中心位置橫坡坡率為3%，將路基臺(tái)階開(kāi)挖到與原地面相平，具體開(kāi)挖形式詳見(jiàn)圖1。

圖1 老路基開(kāi)挖（單位：cm）

（3） 如果沿路基縱向需劃分多個(gè)施工標(biāo)段時(shí)，也應(yīng)開(kāi)挖成階梯狀，以提高層間的相互作用力；依靠臺(tái)階狀路基實(shí)現(xiàn)相互搭接壓實(shí)，提高新舊路基的相互貼合性，從而加強(qiáng)拓寬后路基的整體性和穩(wěn)定性。

1.4 路基沉降

（1） 長(zhǎng)期服役的公路在車(chē)輛荷載的長(zhǎng)期、反復(fù)作用下，自然沉降及路基土體固結(jié)已基本完成，填方路堤與原始填土已結(jié)合為完整的剛體結(jié)構(gòu)，如果選用兩側(cè)非同步拓寬改造技術(shù)，新攤鋪路基自重以偏心荷載的形式作用在原始路基層上，在荷載不均勻作用條件下，將導(dǎo)致路基整體出現(xiàn)非均勻沉陷，沉陷值和偏心荷載作用位置與舊路基的距離有關(guān)，且距離與偏心荷載作用呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。如果采用兩側(cè)同步拓寬改造施工方式，則整體沉陷曲線呈“盆”形分布，沉陷最小位置位于路基整體的中心處。圖2 為新舊路基沉陷示意。

圖2 新老路基沉降分布示意圖

（2） 為了控制路基的非均勻沉陷水平，在新舊路基搭接對(duì)應(yīng)位置的頂面以下的臺(tái)階面上增設(shè)復(fù)合土工格柵網(wǎng)，以提高新舊路基接觸面之間的摩阻力系數(shù)，從而控制早期的非均勻沉陷病害，具體施工位置詳見(jiàn)圖3 所示。

圖3 新舊路基結(jié)合處鋪土工格柵（單位：cm）

（3） 結(jié)合施工技術(shù)規(guī)范要求，新填筑路基填料應(yīng)使用砂礫、碎石等作為主料，以保證填料的強(qiáng)度和可靠性；新填筑路基壓實(shí)過(guò)程中應(yīng)采用振動(dòng)壓實(shí)，以提高新填筑路基的強(qiáng)度和平整度，實(shí)際壓實(shí)度指標(biāo)應(yīng)略高于規(guī)范要求1%～2%。

（4） 路基填料類型直接關(guān)系到路基填筑及壓實(shí)施工質(zhì)量；尤其在新舊路基銜接段，應(yīng)重點(diǎn)處理好路基間的貼合與密實(shí)問(wèn)題，切實(shí)控制不均勻沉陷水平和規(guī)模。本項(xiàng)目中使用的新舊路基搭接處治方案示意詳見(jiàn)圖4。

圖4 建議新舊路基搭接方案（單位：cm）

2 路面加寬技術(shù)要點(diǎn)

（1） 充分利用原路面，新建路面等級(jí)不能低于原路面等級(jí)，路面質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)選用實(shí)測(cè)彎沉值，根據(jù)彎沉指標(biāo)制定路面補(bǔ)強(qiáng)處治方案，如果補(bǔ)強(qiáng)后的彎沉指標(biāo)仍不合格，則應(yīng)將原路面全部銑刨后，重新攤鋪。

（2） 新鋪裝路面選用瀝青混凝土。

（3） 廣泛推廣使用抗裂新技術(shù)，在路面層中增加抗裂性能更高的玻纖層或者土工格柵層，以提高新攤鋪路面的承載強(qiáng)度和抗裂性能。

（4） 最大程度利用原路面，提高工程經(jīng)濟(jì)性，廣泛推廣路面可再生技術(shù)。

3 橋梁結(jié)構(gòu)物加寬技術(shù)

（1） 橋梁結(jié)構(gòu)加寬技術(shù)難度較路基路面加寬技術(shù)要求更高，依靠后期搭接建成的公路橋梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)重新評(píng)估結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、基礎(chǔ)沉降、混凝土收縮徐變等內(nèi)容。

（2） 橋梁主體結(jié)構(gòu)受力分析：通過(guò)綜合對(duì)比分析，并換算為新荷載標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估，得到了改造后橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力水平，其水平基本滿足承載要求，表明通過(guò)搭接改造的方式加寬既有橋梁結(jié)構(gòu)的方案總體可行。通過(guò)工程實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)加寬改造后的新橋，搭接位置是整個(gè)橋梁受力的薄弱點(diǎn)，為了提高改造后橋梁的承載能力，保證橋梁安全運(yùn)營(yíng)，應(yīng)對(duì)新舊結(jié)構(gòu)搭接位置進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算校核，分析改造后橋梁在搭接位置的荷載橫向分布形式、截面剛度等參數(shù)的變化規(guī)律。

（3） 基礎(chǔ)非均勻沉陷：新舊結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的非均勻沉陷對(duì)結(jié)構(gòu)搭接面的整體性影響顯著，為了降低因基礎(chǔ)不均勻沉陷引起的搭接面內(nèi)應(yīng)力超限風(fēng)險(xiǎn)，必須加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的基礎(chǔ)沉降觀測(cè)水平，嚴(yán)控樁基礎(chǔ)底部的沉淀土厚度。搭接段施工完畢后，當(dāng)二者間的現(xiàn)澆段強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后，應(yīng)再次觀測(cè)搭接段的沉降情況，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)現(xiàn)澆段是否有開(kāi)裂等病害出現(xiàn)。

（4） 混凝土結(jié)構(gòu)收縮徐變：混凝土結(jié)構(gòu)收縮徐變將導(dǎo)致新舊搭接段出現(xiàn)變?yōu)椴?，新搭接段在收縮應(yīng)力影響下，容易發(fā)生彎曲、局部翹曲等變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力多次重分布，一旦局部應(yīng)力水平超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度限值，將誘發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。此外，原始梁板約束了新搭接梁段的自由變形，在現(xiàn)澆段內(nèi)產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，一旦剪切應(yīng)力超過(guò)鋼筋骨架的抗剪強(qiáng)度，將導(dǎo)致現(xiàn)澆段被“剪碎”。故在加快橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)細(xì)化對(duì)不同澆筑齡期混凝土收縮徐變問(wèn)題的研究，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工控制和監(jiān)測(cè)水平，新澆筑段應(yīng)自由收縮一段時(shí)間且自然沉降基本完成后，再澆筑現(xiàn)澆段，從而釋放大部分內(nèi)應(yīng)力。

（5） 橋梁梁板用料：當(dāng)前，橋梁主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆混凝土用水泥材料通常為普通硅酸鹽水泥，此外，部分大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)為了提高混凝土標(biāo)號(hào)，常選用添加混合料的復(fù)合硅酸鹽水泥，復(fù)合硅酸鹽水泥拌合的混凝土施工和易性良好，強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，且水化熱值較低，工程性價(jià)比較高。但該混凝土的早期強(qiáng)度稍顯不足，抗?jié)B性和耐久性與同類混凝土相比較差。

（6） 橋梁拓寬改造應(yīng)遵循“最大程度保留原結(jié)構(gòu)，盡可能控制工程量”的基本原則，箱梁橋搭接改造示意詳見(jiàn)圖5。

圖5 建議箱梁搭接示意圖（單位：cm）

4 交通安全保障體系

（1） 目前，大部分公路橋梁改擴(kuò)建施工采取不封閉交通的形式，由于施工區(qū)域和行駛區(qū)域存在局部的交叉現(xiàn)象，不僅影響了正常施工進(jìn)程，還給公路橋梁的正常通行造成較大的影響，埋下了一定的安全隱患；因此，在未來(lái)的公路橋梁改擴(kuò)建施工過(guò)程中，施工與通行安全保障成為時(shí)下急需解決的工程問(wèn)題。

（2） 結(jié)合改擴(kuò)建工程項(xiàng)目特點(diǎn)、當(dāng)?shù)亟煌ㄐ问胶徒煌刻攸c(diǎn)等因素，針對(duì)性制定妥善、可靠的施工與通行安保體系，以切實(shí)提高公路改擴(kuò)建工程項(xiàng)目的總體安全性和可靠性。

5 結(jié)論

本文從公路工程改擴(kuò)建工程項(xiàng)目實(shí)踐出發(fā)，針對(duì)改擴(kuò)建工程項(xiàng)目特點(diǎn)制定了具體的施工及保障方案，在后續(xù)的工程應(yīng)用中，應(yīng)強(qiáng)化改擴(kuò)建公路橋梁搭接部位的設(shè)計(jì)與施工之間的相互聯(lián)系，建立新建與改擴(kuò)建深度融合的公路工程改擴(kuò)建方案體系。

通過(guò)上述施工技術(shù)和施工效果進(jìn)行了分析和總結(jié)，結(jié)論如下：

（1） 在新舊路基搭接處，可以進(jìn)行開(kāi)挖臺(tái)階，然后分層填筑并進(jìn)行碾壓，這樣可以有效地提高路基搭接處的穩(wěn)定性，減少搭接處出現(xiàn)裂縫和病害的可能性。

（2） 在路基加固中，一種行之有效的方法是采用土工格柵來(lái)鋪設(shè)在結(jié)合部路床頂面以及強(qiáng)度較低的部位，這樣能夠顯著提高路基的強(qiáng)度，并減少不均勻沉降的發(fā)生。

（3） 某公路采用以上技術(shù)方案進(jìn)行改擴(kuò)建施工，通過(guò)對(duì)運(yùn)營(yíng)以后連續(xù)兩年的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)本文采用的擴(kuò)建路面新舊路面搭接處路面防裂技術(shù)取得了很好的效果，證明了這項(xiàng)技術(shù)是可行的。為后續(xù)其他項(xiàng)目的施工提供參考的能力。