公路拓寬改造工程中新舊路基拼接施工技術(shù)研究

段云峰

摘要 常規(guī)的新舊路基拼接施工臺階開挖形式多為目標(biāo)挖掘，效率較低，為此，文章提出了對公路拓寬改造工程中新舊路基拼接施工技術(shù)進(jìn)行研究。先根據(jù)當(dāng)前的測試需求進(jìn)行工程概況簡述，再對老路基進(jìn)行檢測及路面清除回填處理，并實現(xiàn)臺階多目標(biāo)開挖，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行液壓強(qiáng)夯機(jī)補(bǔ)強(qiáng)處理，以堆載預(yù)壓和沉降觀測實現(xiàn)拼接施工。實例分析結(jié)果表明：新舊路基拼接荷載比均可以達(dá)到5以上，所提的拼接施工技術(shù)更為高效、細(xì)化，具有實際的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞 公路拓寬；改造工程；新舊路基；路基拼接；施工技術(shù)；公路建設(shè)

中圖分類號 U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0074-03

0 引言

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展在一定程度上推動了交通流量的增加，導(dǎo)致人們對公路路況的要求不斷升高，給公路的修建帶來極大壓力[1]。在這樣的背景條件下，公路路基的拓寬改造工作成為保障道路通行能力的重要措施之一[2]。在新舊路基拼接施工過程中，由于原有路基與新路基的材料、施工工藝和地質(zhì)條件等方面的差異，會導(dǎo)致新舊路基之間出現(xiàn)裂縫、沉降不均等問題，嚴(yán)重影響公路的質(zhì)量和安全[3]，故針對新舊路基拼接進(jìn)行研究非常重要，對于提高公路拓寬改造工程的質(zhì)量和安全性具有重要意義[4]。在該背景下，該文提出對公路拓寬改造工程中新舊路基拼接施工技術(shù)進(jìn)行設(shè)計與驗證研究，結(jié)合新舊路基拼接施工中的難點和問題，對新舊路基拼接施工中的材料選擇和施工工藝進(jìn)行深入分析，制定相應(yīng)的裂縫控制措施。在此基礎(chǔ)之上，利用現(xiàn)場試驗驗證新舊路基拼接施工技術(shù)的可行性和有效性[5]。最后，利用數(shù)值模擬方法對新舊路基拼接過程進(jìn)行模擬和分析，揭示拼接過程中的應(yīng)力、應(yīng)變和位移變化規(guī)律，以完成拼接工程的建設(shè)，為后續(xù)相關(guān)施工處理與技術(shù)的創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)[6]。

1 工程概況

此次主要是對公路拓寬改造工程中新舊路基拼接施工技術(shù)的實際建設(shè)結(jié)果進(jìn)行分析與驗證研究，考慮最終測試結(jié)果的真實性與可靠性，采用比對的方式展開分析。選定岳池縣嘉陵江大瀑布旅游公路建設(shè)項目作為測試的主要目標(biāo)對象，接下來，對該工程的基礎(chǔ)概況進(jìn)行簡述。此工程的地點位于岳池縣S208至景區(qū)游客中心段、石龍場至董家坳段（恐秦路）、八角亭至黃花街段（興黃路），均為新改擴(kuò)建道路，其中，新建蘭海高速與S208立交處至低坑瀑布景區(qū)游客中心段5.66 km，改擴(kuò)建恐龍至秦溪道路長度8.18 km，興隆至黃龍道路6.38 km，路線全長20.21 km。項目的預(yù)設(shè)總投資為6 900萬元，資金來源為上級專項資金，建設(shè)工期為12個月[7]。當(dāng)前工程建設(shè)處于新舊路基的拼接環(huán)節(jié)，初期按照預(yù)設(shè)的施工方案，建設(shè)效果較好[8]，但是在后期路段建設(shè)的過程中，內(nèi)部的拼接結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致后續(xù)的路段拼接支撐效果下降，再加上外部環(huán)境因素的影響，對后續(xù)的施工造成了一定程度的阻礙，施工現(xiàn)狀亟待改變與調(diào)整。

2 設(shè)計公路拓寬新舊路基拼接施工技術(shù)

2.1 老路基檢測及路面清除回填

在進(jìn)行新舊路基的拼接之前，需要先結(jié)合實際的施工需求及標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行老路基檢測，同時對建設(shè)的路面進(jìn)行清除回填處理。通過現(xiàn)場試驗，測定舊路典型斷面路堤邊坡坡度、邊溝土體含水率和壓實度等數(shù)據(jù)信息，根據(jù)實際情況對基礎(chǔ)的拼接方案做出定向調(diào)整，營造穩(wěn)定的施工環(huán)境。測定當(dāng)前路基的含水率，如果超出標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)行處理，應(yīng)避免路基在拼接時出現(xiàn)淤泥、斷底等問題。

一般情況下老路基的邊溝土體最低含水率控制在13.5%～18.6%之間為最佳。在對老路基進(jìn)行基礎(chǔ)檢測的過程中，應(yīng)盡量遵循“邊溝都挖除、邊坡都補(bǔ)強(qiáng)”的施工原則。接下來，對路面進(jìn)行清除處理，同時，完成回填工作。

路面清除后，先進(jìn)行路基土取樣工作，針對含水率超標(biāo)的路基路段，應(yīng)先采用5.5%～8.3%的石灰進(jìn)行改良，碾壓控制以加強(qiáng)新填土與邊溝側(cè)壁的結(jié)合，在此基礎(chǔ)之上，對位于路基范圍外側(cè)的位置做好排水設(shè)施，分段填筑，完成新舊路基拼接基礎(chǔ)環(huán)境的搭建。

為了確保新舊路基拼接的質(zhì)量和安全性，需要進(jìn)行全面的排水設(shè)計。在新舊路基拼接處設(shè)置合理的排水設(shè)施，如排水溝、排水管等，以避免積水對新舊路基造成損害。排水設(shè)施的設(shè)計和施工需充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地形地貌以及水文環(huán)境等因素，以確保排水設(shè)施的有效性和可靠性。此外，在完成新舊路基拼接后，應(yīng)進(jìn)行專業(yè)的檢測和驗收工作。通過使用專業(yè)的檢測設(shè)備和方法，對新舊路基的拼接處進(jìn)行全面檢測，包括壓實度、平整度、穩(wěn)定性等方面的檢測。如果檢測結(jié)果不符合要求，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理和修復(fù)工作，直至滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求。

2.2 臺階多目標(biāo)開挖

臺階開挖是當(dāng)前公路拓寬改造工程中新舊路基拼接施工中最為關(guān)鍵且重要的一個環(huán)節(jié)，是后續(xù)建設(shè)的支撐結(jié)構(gòu)。臺階開挖能增加新老路基的接觸面積，增加路段自身的整體性與連貫性，便于拓寬部分路堤下地基。該次設(shè)計的開挖結(jié)構(gòu)如圖1所示：

根據(jù)圖1，設(shè)計一個能夠滿足多個目標(biāo)的臺階開挖結(jié)構(gòu)，確定每個路段的設(shè)置。改建路段的整體截面占比為3∶2，其中水泥穩(wěn)定基層位于基礎(chǔ)層級，對新舊路基的拼接影響最大。為解決這一問題，該次在施工路基的表面上鋪設(shè)混凝土層，以形成由上下兩層混凝土構(gòu)成的路面，并將厚度控制在15～20 cm之間。對于新建和加寬路段，路面結(jié)構(gòu)的厚度與瀝青厚度保持2∶1的比例。在該路段，使用6.5%的水泥穩(wěn)定碎石來填充加固，以增加路基的穩(wěn)定性和安全性。隨后，根據(jù)上述路基改建條件，確定臺階基礎(chǔ)的開挖寬度，具體如下公式（1）所示：

（1）

式中，C——臺階基礎(chǔ)開挖寬度；D——定向挖掘均值；I——挖掘頻次；ε——改建寬度；β——覆蓋截面。依據(jù)計算的基坑開挖寬度，規(guī)避老路基邊緣部分的填筑潛在的安全風(fēng)險，并對臺階立面松散區(qū)域做出處理。此時，設(shè)定不同的挖掘高度，每一個高度相當(dāng)于一個對應(yīng)的臺階開挖目標(biāo)位置，結(jié)合邊坡臺階水含量，將最上層土翻松20 cm并平整壓實，并在表面增設(shè)填筑碎石，以增加臺階表面的穩(wěn)定性。

2.3 液壓強(qiáng)夯機(jī)補(bǔ)強(qiáng)處理

完成對臺階多目標(biāo)開挖的設(shè)定之后，接下來，對新舊路基進(jìn)行液壓強(qiáng)夯機(jī)補(bǔ)強(qiáng)處理。液壓強(qiáng)夯機(jī)是一種利用液壓系統(tǒng)將夯錘提高到一定高度后，迅速墜落產(chǎn)生沖擊力，進(jìn)行地基夯實處理的機(jī)械設(shè)備。這種設(shè)備具有強(qiáng)大的適用性，可根據(jù)不同的施工要求調(diào)整夯擊能量和次數(shù)，以適應(yīng)各種復(fù)雜的地基條件和施工要求。在道路修筑中，液壓強(qiáng)夯機(jī)特別適用于對弱碾壓區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，其沖壓補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)能有效地減少壓實時形成的表面硬結(jié)，使路基在更大深度內(nèi)的壓實度分布均勻，達(dá)到更好的壓實效果。此外，對于小范圍的回填區(qū)域，液壓強(qiáng)夯機(jī)也展現(xiàn)出高效率的夯實能力，能減少傳統(tǒng)夯實方法的弊端。同時，液壓強(qiáng)夯機(jī)的沖擊力強(qiáng)但噪聲相對較小，能有效減少施工噪聲對周圍環(huán)境的影響。

當(dāng)前的路線擬采用三級公路，設(shè)計單向速度為25 km/h。由于當(dāng)前路段的寬度較大，所以為保證新舊路基拼接的穩(wěn)定與可靠，需要在車道的中心位置標(biāo)定補(bǔ)強(qiáng)處理對稱軸線，下方增設(shè)支撐結(jié)構(gòu)與輔助框架。在施工過程中需要使用液壓強(qiáng)夯機(jī)不斷壓實處理，進(jìn)而提升路基的平整度。結(jié)合實際的強(qiáng)夯處理需求，先對路面路塹進(jìn)行設(shè)定，具體如表1所示：

依據(jù)表1，完成對當(dāng)前施工路段路塹基礎(chǔ)情況的分析，進(jìn)行液壓強(qiáng)夯機(jī)的設(shè)定與實踐應(yīng)用。在此路塹背景下，需要確保該機(jī)器的額定沖擊能量為42 kJ、垂體質(zhì)量為4.35 t、工作質(zhì)量為6.5 t、可控的最大夯擊深度為1 150 mm、夯板直徑為1 200 mm的高速液壓強(qiáng)夯機(jī)?；诖?，對當(dāng)前選定的新老路基位置標(biāo)定，液壓強(qiáng)夯機(jī)以梅花形狀排列，兩個鄰近的夯坑相切夯實3次，測定出此時的夯坑沉降量，具體如下公式（2）所示：

（2）

式中，L——夯坑沉降量；η——強(qiáng)夯范圍；B——補(bǔ)強(qiáng)距離；θ——沉降節(jié)點；E——臺階深度。依據(jù)計算得出的夯坑沉降量判定液壓強(qiáng)夯機(jī)補(bǔ)強(qiáng)效果。接下來，對新舊路基的拼接位置進(jìn)行特殊標(biāo)定，同時使用填補(bǔ)土料。使用重型機(jī)器對路基進(jìn)行壓實處理，以確保前后之間的夯機(jī)補(bǔ)強(qiáng)壓實差在1.25 MPa以內(nèi)。

2.4 安裝格柵

完成液壓強(qiáng)夯機(jī)補(bǔ)強(qiáng)處理之后，依據(jù)新舊路基的施工需求及標(biāo)準(zhǔn)變化，在路基的外圍支撐結(jié)構(gòu)中設(shè)置加固格柵。該次需要在原有路基路面上施工格柵結(jié)構(gòu)，在新舊路基的頂部60～85 cm位置設(shè)置7.5 m的處聚丙烯單向塑料土工網(wǎng)，為確保格柵對于新舊路基的支撐以及外圍加固效果，采用疊層的方式進(jìn)行單元格柵的鋪設(shè)，具體如圖2所示。

結(jié)合圖2，實現(xiàn)對疊層單元格柵結(jié)構(gòu)的設(shè)計與實踐分析。接下來，將“U”形結(jié)構(gòu)用在路基拼接處完成新舊路基的搭接，使用鋪料+格柵鋪設(shè)的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到對應(yīng)的拼接效果，最大限度上避免出現(xiàn)多對拼接移位的效果。需要注意的是，拼接的過程中，應(yīng)該盡量選擇低干密度的鋪層材料，降低新舊路基拼接的壓力，同時強(qiáng)化新舊路基拼接位置的支撐強(qiáng)度，提高施工效果。

2.5 堆載預(yù)壓和沉降觀測實現(xiàn)拼接施工

所謂堆載預(yù)壓處理，需要先選定堆載預(yù)壓路基段，設(shè)置預(yù)壓松方高位為0.45 m，段長控制在105～125 m之間為最佳，過程中為防止拼接異常情況的出現(xiàn)，還要預(yù)留12 cm 的距離，為拼接調(diào)整設(shè)定擴(kuò)展空間。

備土堆載預(yù)壓后，過程中對此時新舊路基的沉降情況進(jìn)行觀測，并采集對應(yīng)的數(shù)據(jù)、信息，以待后期的分析與調(diào)整。一般需要確保沉降量在15 mm，沉降速率低于10 mm/d的標(biāo)準(zhǔn)為最佳。完成測定之后，清理施工現(xiàn)場，并進(jìn)行數(shù)據(jù)歸納匯總，達(dá)成施工目標(biāo)。需要注意的是，當(dāng)前所設(shè)定的沉降觀測比對標(biāo)準(zhǔn)并不是固定的，相關(guān)人員可以結(jié)合實際需求，做出調(diào)整以及整合處理，降低拼接缺陷及問題的出現(xiàn)，強(qiáng)化整體的拼接效果，從多個角度進(jìn)一步擴(kuò)大新舊路基的拼接范圍。

3 施工結(jié)果分析

結(jié)合上述的施工建設(shè)，針對當(dāng)前新舊路基的拼接路段，隨機(jī)選定5個區(qū)段測定荷載比，即在每個選定的區(qū)段上安裝荷載傳感器，使用載重車輛施加荷載，并對最終得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，得到結(jié)果如表2所示：

結(jié)合表2，得出以下結(jié)論：針對選定的5個路段，經(jīng)過3個工期的施工建設(shè)，最終得出的新舊路基拼接荷載比均可以達(dá)到5以上，這說明此次所設(shè)計的拼接施工技術(shù)更為高效、細(xì)化，具有實際的應(yīng)用價值。

4 結(jié)束語

綜上所述，該文對公路拓寬改造工程中新舊路基拼接施工技術(shù)進(jìn)行了分析與實踐研究。在當(dāng)前的施工背景下，針對新舊路基拼接施工中的材料選擇、施工工藝、裂縫控制技術(shù)以及數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗等方面，設(shè)計更加靈活、多變的施工結(jié)構(gòu)，過程中融合數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗等方式進(jìn)行輔助，驗證了新舊路基拼接施工技術(shù)的可行性。實驗結(jié)果表明，應(yīng)用所提方法施工后，其新舊路基拼接荷載比均可以達(dá)到5以上，應(yīng)用效果較好，拼接效果得到進(jìn)一步提升，可為提高公路拓寬改造工程的質(zhì)量和安全性作出更大貢獻(xiàn)。

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