高等級公路拓寬中新舊路基處治的施工技術(shù)要點分析

收稿日期：2024-02-23

作者簡介：趙大磊（1986—），男，本科，工程師，從事公路工程施工管理工作。

摘要 文章結(jié)合某公路項目，對高等級公路拓寬施工技術(shù)展開分析，包括新舊路基拼接技術(shù)、新舊路基常見病害處治技術(shù)。通過明確高等級公路拓寬施工技術(shù)要點，解決新舊路基差異沉降、邊坡塌陷等質(zhì)量風險，加強高等級公路改擴建項目質(zhì)量控制。舊路基處理、路基壓實、新舊路基銜接處病害防治是影響高等級拓寬施工質(zhì)量的重要因素，應(yīng)進一步規(guī)范新舊路基施工流程，保障路基銜接效果，提升高等級公路建設(shè)水平。

關(guān)鍵詞 高等級公路；公路拓寬；新舊路基；施工技術(shù)

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）11-0162-03

0 引言

為滿足城市間交通運輸需求，高等級公路建設(shè)規(guī)模擴大。拓寬、拼接是高等級公路改擴建的主要形式，但高等級公路拓寬時新舊路基銜接處施工難度大、病害多，應(yīng)明確新舊路基處治要點，靈活運用新舊路基施工技術(shù)，減少拓寬公路質(zhì)量隱患，滿足高等級公路建設(shè)質(zhì)量要求，促進城市高等級交通體系的完善。

1 項目概況

某高等級公路改擴建項目，起止樁號為K469+875～

K481+726，全長21.35 km，采用雙向2車道高等級公路標準，設(shè)計行車速度40 km/h。由6.5 m雙向2車道拓寬為10 m雙向2車道，主要工程數(shù)量，如表1所示。高等級公路后段需跨越國道，K460+570～K473+455右側(cè)與既有高速公路平行。沿線縱向地形起伏小，自然坡度＜20 °，平原區(qū)占總線長度55%，丘陵占線45%。

表1 項目標段主要工程量

序號 項目名稱 單位 數(shù)值

1 路基土石方 m3 826 757

2 不良地段 m3 10 215

3 沿河塘路段 m3 2 826

4 防護工程 m3 328 500

5 大橋 m/座 180/1

6 中、小橋 m/座 86/2

7 涵洞 道 27

8 通道 道 10

9 互通式立交交叉 處 2

10 分離式立交 上跨/處 5

11 下穿/處 3

拓寬線路包含軟弱地基，拓寬區(qū)域需提前處理：①K471+500～K472+055，路床頂面下?lián)Q填80 cm厚級配碎石，下設(shè)滲溝，長度555 m。②K472+055～K472+175，挖除非適用材料，換填20 cm土+40 cm透水性材料，處理長度120 m。③K472+175～K472+355，換填80 cm級配碎石，下設(shè)滲溝，處理長度185 m。④K472+355～K472

+400，挖除非適用材料，換填20 cm土+40 cm透水性材料，處理長度45 m。

2 高等級公路新舊路基常見病害

2.1 路基失穩(wěn)

新建路基滑移、失穩(wěn)，新舊路基沉降差異明顯為主要表現(xiàn)形式。高等級公路陡坡、路堤拓寬區(qū)域，路基失穩(wěn)風險較大，部分路基滑移量會產(chǎn)生“錯臺”現(xiàn)象，路面開裂、雨水下滲，路基整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，原因如下：

（1）新建路基穩(wěn)定性不足。部分工程包含特殊地質(zhì)，路基拓寬改建時，路基填筑設(shè)計不合理，填筑后既有地基邊坡不穩(wěn)，結(jié)構(gòu)伴有破裂面，拓寬后路基則會沿該截面滑移，引起路基失穩(wěn)。錯臺引起裂縫后，雨水下滲使新舊路基結(jié)構(gòu)凍融循環(huán)，隱患擴大，路基失穩(wěn)嚴重[1]。

（2）變形不協(xié)調(diào)。拆沉降、銜接處處置不良、施工質(zhì)量隱患都會導(dǎo)致新舊路基變形不協(xié)調(diào)。如：長期荷載下，舊路基結(jié)構(gòu)固結(jié)，沉降量小。新建路基土體結(jié)構(gòu)壓縮性較大時，汽車荷載作用后，新建路基沉降量大，二者沉降差異明顯，導(dǎo)致路基失穩(wěn)。

2.2 路面損壞

路基差異沉降會改變路面結(jié)構(gòu)層受力改變，路面伴有裂縫，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞問題，如圖1所示。路面損壞包括面層松散、橫向坡度變化、橫縱向裂縫等。病害產(chǎn)生后，道路性能下降，行車安全無法保障。

3 高等級公路拓寬中新舊路基處治的施工技術(shù)要點

根據(jù)該項目工況，新舊路基處軟土區(qū)域需加固，使用雙側(cè)拓寬形式拓寬路基，實現(xiàn)施工目標，主要施工技術(shù)要點如下。

3.1 軟土地基處理

路基拓寬新舊路基處治技術(shù)換填法、排水固結(jié)法、拋石擠淤法、粉噴樁、路基加筋等[2]。該項目采用“換填法”“拋石擠淤”“路基加筋”處理拓寬范圍內(nèi)軟基區(qū)域，共清除淤泥1 218.56 m3，換填石渣1 230.9m3。

（1）軟基換填。軟土層厚度＜3 m，處置方法：挖除淤泥，壓實，檢驗換填材料，分層填筑至拓寬路基設(shè)計標高頂。施工前測量放樣，明確換填深度、范圍，預(yù)留20～30 cm保護層人工處理。

1）清理基地。去除積水、泥漿、浮土。清淤后滲水區(qū)，設(shè)置滲溝、盲溝，或鋪設(shè)50～100 cm片石，回填碎石層＜原地面標高，＞水位標高20～30 cm。

2）分層鋪筑換填材料，分層厚度＜30 cm，封底厚度30～50 cm，填前壓實度85%。步驟如下：①一次性全幅填筑，推土機攤鋪、整平，排水橫坡坡度2%。②靜壓換填區(qū)域，速度3～3.5 km/h。弱振1遍，速度2～2.5 km/h，強振2～3遍，速度1.5～2 km/h。注意控制碾壓走線，輪跡重疊40～50 cm[3]。③按要求碾壓密實，填方深度、材料粒徑、最小強度、壓實度應(yīng)符合高等級路基換填施工質(zhì)量要求，如表2所示。

表2 新舊路基換填施工質(zhì)量要求

項目分類 路床頂面

下深度/cm 填料最大

粒徑/cm 填料最小強度

（CBR）/% 壓實度

填方路基 0～80 10 8 ≥96

80～150 15 4 ≥94

150以下 15 3 ≥93

零填及路墊 0～30 10 8 ≥96

30～80 10 5 ≥96

3）選用礦渣為路基填料時，路基分層填筑、壓實厚度應(yīng)＜25 cm。細粒土填筑時，注意控制路基最小強度，材料塑性指數(shù)應(yīng)＜26，液體極限＞50%。路床下路基需加寬，加寬寬度約30 mm，后調(diào)整材料，可用50 mm厚砂礫填料，沖擊碾壓后壓實，壓實度＞93%。

（2）拋石擠淤。采用較難風化石料擠出淤泥，特殊路基深度＜3 m時，可應(yīng)用拋石擠淤技術(shù)治理。

1）換填材料為片石，30 cm粒徑石料含量＜20%。從路堤中部開始拋石，橫坡坡度＞1∶10時，于高側(cè)拋石。首層片石大面朝下，石間人工塞縫、整平，碾壓。沉入基底后，第二次拋石。

2）各區(qū)分層攤鋪、碾壓，攤鋪厚度＜50 cm，兩側(cè)＞路堤設(shè)計寬度2 m。需記錄石塊沉降量，＜5 mm即合格。壓實后，鋪設(shè)50 cm碎石反濾層。

（3）土工格室。土工格室是通過路基加筋方式，處治新舊路基病害。主材料為高強度HDPE材料，抗老化性能良好，折疊、張拉方便，適用于各類土質(zhì)條件，70 ℃狀態(tài)下拉伸屈服強度＜70%，材料性能如表3所示。

1）土工格室為立體網(wǎng)狀加筋材料，可限制路基填縫材料側(cè)脹，改進填料抗拉性能，提升新舊路基黏結(jié)強度。項目新舊路基拓寬去鋪設(shè)土工格室約12 m2，材料技術(shù)指標如表4所示。

2）普通填土區(qū)域，為控制路基拓寬后差異沉降，基底、路床底設(shè)置1層土工格室。邊坡坡度＞4 m，每2 m增加1層土工格室。

3）格室填縫材料最大粒徑＜4 cm，虛填厚度控制在15～25 cm內(nèi)。壓路機不得直接碾壓，路基填筑厚度＞60 cm可開始碾壓。

表3 新舊路基加筋土工格室材料性能

產(chǎn)品規(guī)格 格室高度/

mm 板材抗拉

強度/MPa 延伸率/

% 接點強度/

（kN/m）

TGGS50-500 50 ≥500 ≤3 ≥15

TGGS100-500 100 ≥510 ≤3 ≥16

TGGS150-500 150 ≥520 ≤3 ≥17

TGGS200-500 200 ≥530 ≤3 ≥18

TGGS250-500 250 ≥540 ≤3 ≥19

TGGS300-500 300 ≥550 ≤3 ≥20

表4 新舊路基土工格室鋪設(shè)技術(shù)指標

技術(shù)指標 單位 數(shù)值

格室片高度 mm 50

格室片厚度 mm —

網(wǎng)格尺寸 mm 400×400

抗拉強度 MPa ≥200

伸長率 % ≤10

連接點抗拉強度 kN/5 cm ≥4

3.2 拼寬施工處理

該項目采用單側(cè)+雙側(cè)拓寬相結(jié)合的形式，橋梁結(jié)構(gòu)區(qū)域設(shè)計為雙側(cè)分離式拓寬，拓寬技術(shù)要點如下：

（1）開挖臺階。①開挖臺階，擴大新舊路基接觸面積，保證路基結(jié)構(gòu)整體性。開挖作業(yè)注意協(xié)調(diào)氣溫，臺階暴露時間不宜過長，避免影響邊坡、臺階結(jié)構(gòu)承載力。②臺階開挖寬度＞2 m，分層開挖，便于舊路路緣填筑。舊路路基底密實度較低時，檢查臺階立面穩(wěn)定性，可清除老路基邊坡土、其他松散區(qū)域。含水量過高時，翻松表層土層20～30 cm，摻灰壓實[4]。③開挖首層臺階后，臺階平面填筑片石、級配碎石，后用高速液壓強夯機壓實，碾壓平整，監(jiān)測壓實度。

（2）排水設(shè)計。①舊路路肩設(shè)攔水埂，修筑坡面急流槽，修補材料為高防水性碎石混凝土、水泥混凝土。開口對接新建路基，引流雨水，從路堤外側(cè)排出。②地表設(shè)置橫坡，引排雨水，橫坡坡度2%～4%。新建區(qū)開挖排水槽，梯形斷面，尺寸0.7 m×0.3 m×0.3 m。邊坡每20 m設(shè)急流槽，匯水、擋水[5]。③設(shè)置分隔帶，優(yōu)化排水。通過中央分隔帶、土體壩阻擋地表水，設(shè)置高度約35～

40 cm。填方區(qū)設(shè)置橫坡，坡率為2.5%～3%，拓寬區(qū)布設(shè)橫向盲溝，連接縱坡，導(dǎo)出路基改造區(qū)域積水、雨水如圖2所示。及時完善分隔帶防排水措施，預(yù)防雨水下滲，降低病害風險。如布設(shè)盲溝、排水管、隔水土工布橫縱向排水，攔截雨水，避免積水[6]。

圖2 新舊路基拼寬區(qū)域分隔帶示意圖

（3）液壓強夯。①調(diào)整夯錘，記錄試驗夯點下沉量。3錘1組，夯點“橫平豎直”排列。選用1 000 mm直徑高速液壓強夯設(shè)備，工作質(zhì)量參數(shù)7.5 t，額定沖擊量設(shè)置為40 kJ。夯錘下落間距0.8 m，夯擊2次后記錄沉降量，補強效果明顯即可。②明確舊路基臺階面寬度，液壓強夯機補強。夯點呈梅花形狀排列，夯實鄰近夯坑相交處。碎石、改良土填筑夯坑，碾壓平整。夯擊次數(shù)以實際沉降量為準，沉降量＞設(shè)計值20%時，相鄰夯點減少錘擊次數(shù)，沉降量＞設(shè)計值20%～50%時，相鄰點補夯。

（4）壓路機補強。①32 t重型壓路機碾壓2次，碾壓寬度4 m，碾壓范圍為舊路基臺階面2 m，新建路基拓寬拼接面2 m。②設(shè)置斷面測點，測點、臺階面間距約0.4 m、1.0 m、1.8 m、2.4 m、2.8 m、3.5 m。③記錄補強后壓實度，壓實度增加2%～4%表示補強效果明顯。拼寬路基區(qū)底、頂面高填方路段，壓路機補強、壓實次數(shù)應(yīng)＞3遍，輪寬重疊1 m。

4 高等級公路新舊路基施工質(zhì)量控制措施

4.1 路基壓實

（1）路堤上端路床壓實度大于路基區(qū)域，壓實度指標滿足設(shè)計、承載力要求。避免路基下端荷載變形過大，控制通行后沉降水平。

（2）壓實作業(yè)自兩側(cè)過渡至中間，新舊路基銜接處碾壓輪跡重合寬度＞2/3輪寬，全斷面均勻壓實。鋪設(shè)土工格室區(qū)域，加筋土體壓實后需封閉交通，避免內(nèi)部鋼筋錯動。壓實厚度應(yīng)控制在200～300 mm左右。

（3）組合應(yīng)用多類壓實工藝，液壓強夯、重型壓路機補強處理新舊路面拼接面，提升新舊路基密實度，確保結(jié)合位置結(jié)構(gòu)承載能力、穩(wěn)定性。

4.2 接縫處理

（1）冷接縫。新舊路基拼接后，面層混合料溫度差明顯，黏結(jié)性差。雨水、地表水滲透會對路面平整度產(chǎn)生影響?？刹捎谩袄浣涌p熱處理”，沿碾壓區(qū)域，加熱縱向拼接截面瀝青混凝土混合料，溫度值約140～160 ℃。加熱前涂刷5 mm熱瀝青，加熱后，攤鋪前接縫區(qū)域。注意控制攤鋪機行走速度、新舊接縫黏結(jié)后密實度。

（2）新舊接縫灑熱瀝青。拓寬拼接后，加鋪10 cm瀝青混凝土面層，側(cè)面噴灑40 cm熱瀝青，封閉接縫。灑布量1～1.2 kg/m2，熱瀝青溫度160 ℃。具體要求如下：①新建路基≤舊路基高程區(qū)域，人工清掃基面，后噴灑熱瀝青。②新建路基＞舊路基高程時，刨除表面松散粒料，人工清掃，噴熱瀝青。③灑布時勻速前進，保證線形直順，無漏灑多灑情況。

4.3 差異沉降監(jiān)測

工后加強新舊路基不均勻沉降監(jiān)測，記錄新舊路基沉降量變化。具體要求如下：①選取填方＞8 m路段埋設(shè)橫剖管，監(jiān)測新舊路基沉降變形。地表填筑1 m后，反開挖40～35 cm，鋪設(shè)橫剖管。管一端連接鋼絲繩，底部田中密實。②填平頂面，管口設(shè)40 cm×40 cm平臺，50 m外布設(shè)水準點，觀測沉降數(shù)據(jù)，記錄新舊路基標高變化。路基斷面日沉降量＞5 mm表示路基失穩(wěn)，需調(diào)整新舊路基拼寬工藝設(shè)計，改進各項參數(shù)，或采用新舊路基處治技術(shù)，結(jié)合病害機理，協(xié)調(diào)新舊路基結(jié)構(gòu)，預(yù)防差異沉降風險。

5 結(jié)語

綜上所述，高等級公路是我國城市間交通體系的關(guān)鍵工程，為提升公路承載量，需通過改造、拓寬增強高等級公路通行能力。但公路拓寬后新舊路基銜接處質(zhì)量隱患較多，路面損壞風險大，應(yīng)從新舊路基拓寬施工、路基病害治理方面，防控拓寬區(qū)域路基質(zhì)量風險，增強新舊路基黏結(jié)性，使高等級公路改擴建后的穩(wěn)定性、荷載能力符合預(yù)期要求，為今后高等級公路改造提供技術(shù)支持。

參考文獻

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