舊路改擴建工程若干問題的探討

孫國紅,李麗珍,呂 婧

內(nèi)蒙古交通設(shè)計研究院有限責任公司,內(nèi)蒙古呼和浩特 010010

1 概述

隨著公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，未來的幾年或幾十年，舊路的改擴建工程必然增多，公路拓建必然要考慮線型限制、路基拓寬以及新老路基結(jié)合等問題，保證新老路基協(xié)調(diào)變形，共同承擔荷載，減少新老結(jié)合部位的路面開裂、路基失穩(wěn)等病害的發(fā)生。

近幾年，國內(nèi)其它省份完成的改擴建工程較多，供借鑒的經(jīng)驗較多，但是針對每個項目的獨特性，項目之間必然存在諸多差異需要補充和完善，本文結(jié)合我區(qū)集寧至呼和浩特段改擴建工程、呼和浩特至武川公路兩個擴建（二級改造一級）項目的實施以及在設(shè)計過程中討論的一些問題為例加以闡述。以期項目在實施階段能夠引起項目相關(guān)方足夠的重視，同時也將對與之相近的工程提供一些借鑒經(jīng)驗。與新建路基相比，新老路基結(jié)合部處治設(shè)計施工技術(shù)中除了需遵守一般規(guī)定外，還應(yīng)著重考慮路基拓寬工程特殊性對設(shè)計和施工的要求。其特殊性主要表現(xiàn)在：

1）新老路基的差異

（1）老路基由于承受多年自重和行車荷載作用，地基的固結(jié)沉降和路基的壓縮變形已完成或基本完成，而新路基施工結(jié)束后會產(chǎn)生進一步的地基固結(jié)沉降和路基壓縮變形；

（2）路基填料或壓實度不同會引起新老路基的回彈模量存在差異；

（3）上述因素將導致新老路基在拓寬道路運營中的工程響應(yīng)存在差異。

2）新老路基的相互作用

（1）拓寬改建施工過程中和施工后，新路基填土會通過老路邊坡將部分荷載傳遞給老路基，會導致老路基發(fā)生二次沉降和壓縮變形；

（2）新路基發(fā)生沉降時，通過新老路基界面的負摩阻力也會促使老路基發(fā)生變形；

（3）老路基發(fā)生的變形反映到路基頂面，會在老路路面結(jié)構(gòu)中形成附加應(yīng)力，可能導致老路路面結(jié)構(gòu)的損壞。

3）老路基對新路基設(shè)計和施工的制約與限制

（1）老路的斷面形式和邊坡類型限制新路基的拓寬方式和施工場地；

（2）新老路基結(jié)合部處治技術(shù)，如老路邊坡臺階開挖，加筋材料鋪設(shè)等受到老路基的限制；

（3）設(shè)置新路基的排水設(shè)施時，需要對老路基原有的排水設(shè)施進行改造和銜接利用；

（4）結(jié)合部新路基填土的填筑和壓實相對困難，壓實度難以保證；

（5）若地基下臥層土質(zhì)較差，對拓寬路基范圍地基進行處理時，需考慮施工對老路基的影響；

（6）為不影響老路的交通狀況，新路基的施工受到限制。

2 工程概況及主要問題探討

2.1 國道110線呼集二期改擴建項目

國道110線集寧至呼和浩特段二級公路是自治區(qū)首府呼和浩特市通往京、津、冀地區(qū)重要的出口公路，也是蒙西地區(qū)的重要資源運輸通道。2006年9月～2007年10月進行了一期改造，大部分路段在原路基上進行加鋪路面或補強處理，局部段落對原路基進行了挖除換填，大中橋進行了橋面鋪裝、防護、防撞設(shè)施進行了修繕處理，小橋、涵洞在一期改建過程中，采取了換板或拆除新建等相應(yīng)措施，目前國道110線使用情況良好。

由于地形、地質(zhì)以及現(xiàn)有高速公路、鐵路、舊國道以及文物等因素的限制，二期改擴建項目在初步設(shè)計階段提出了7條比較線加以綜合比較定線，推薦線位與舊路相互交叉跨越7次，路基型式包括整體式與分離式。其中，整體式包括舊路單側(cè)加寬及雙側(cè)加寬（如圖a、b所示）；分離式包括新舊路分幅以及兩幅均需新建的分離式斷面（如圖c、d所示）。

針對這種新老路基的結(jié)合以及本項目重輕載具有明顯的方向性，左幅去往北京方向以運煤車輛為主，右幅多為返程的空車，因此左右幅路面根據(jù)實際情況采取不同的結(jié)構(gòu)和厚度。設(shè)計過程中必然需要多元多因素考慮。該項目中大多是分離式斷面，部分分離式斷面其實一樣存在問題，當然如果邊坡坡腳沒有交叉就應(yīng)該沒有多少問題，但是如果坡腳交叉，排水與路基壓實成了兩大難題，這些問題在初步設(shè)計階段已經(jīng)進行了多方案論證，分離式路基中間設(shè)置了淺碟式排水溝等排水構(gòu)造物。

2.2 工程實施中遇到的問題及處理對策

1）關(guān)于舊路邊坡的處理問題

舊路邊坡填土的壓實度大都達不到路基設(shè)計要求，必須予以清除，然后將邊坡挖成臺階（臺階寬度不小于1m），按照新建一級公路的標準分層填筑及碾壓。為了減少新舊路基的不均勻沉降，每填筑三層素土加設(shè)一層3m寬8%灰土，覆蓋接茬位置?；彝?、素土壓實度均按現(xiàn)行規(guī)范提高一個百分點。

2）路基加寬問題

對于幫寬寬度≤1m路段，考慮到幫寬部位將來較少受力和施工的方便性，從舊路瀝青路面外邊緣向下以1:0.3坡度開挖50cm，夯實基底后，再用15cm石灰（或二灰穩(wěn)定土）穩(wěn)定土及35cm C15水泥混凝土補至所需寬度并與舊路同高，再統(tǒng)一進行其上層施工。

對于幫寬寬度≥1m的段落，按1:0.3坡度對舊路路面結(jié)構(gòu)進行開挖，開挖寬度≥2.5m以滿足施工機攤鋪和碾壓的要求，用20cm石灰穩(wěn)定土（或二灰穩(wěn)定土）加上30cm水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)補足路面所需寬度并與舊路同高，再統(tǒng)一進行其上層結(jié)構(gòu)層施工。

3）路面結(jié)構(gòu)方案

根據(jù)本項目建成后運營車輛的特點，結(jié)合當?shù)刂凡牧系姆植记闆r，路面采用瀝青混凝土高級路面。同時考慮到本項目建成后行駛車輛左右兩幅區(qū)別較大，左幅去往北京方向以運煤車輛為主，右幅多為返程的空車，因此左右幅路面根據(jù)實際情況采取不同的結(jié)構(gòu)和厚度。左幅重車一側(cè)路面選用兩個結(jié)構(gòu)方案進行了比選。

粗粒式密級配瀝青碎石（ATB-30）柔性基層是一種新興的路面結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可有效地減少路面溫縮裂縫，提高路面的抗疲勞能力和水穩(wěn)性能，同時該結(jié)構(gòu)具有維修費用低、抗剪強度和抗彎拉強度高、路面使用壽命長的優(yōu)點；其主要缺點是施工工藝較為復雜，施工時容易產(chǎn)生離析不易控制，造價較高。通過優(yōu)缺點分析，結(jié)合本項目重載運煤車輛多的特點，從遠期的綜合效益考慮，擬采用該結(jié)構(gòu)作為本項目左幅重車一側(cè)路面結(jié)構(gòu)的推薦方案。

表1 路面結(jié)構(gòu)方案

2.3 省道104線呼和浩特至武川一級公路工程項目

呼和浩特至武川段一級公路是呼和浩特市公路網(wǎng)遠景規(guī)劃的重要組成部分，是內(nèi)蒙古自治區(qū)首府呼和浩特通往二連浩特口岸的一條南北大通道?，F(xiàn)有舊路于2002年8月建成通車，該段公路是由原有三級公路改造而成，所以平縱指標較低，路線全長41.979km，采用標準為山嶺重丘區(qū)二級公路，路基寬度12m，路面寬11m，9cm瀝青混凝土高等級路面，全硬化路肩，現(xiàn)有路面技術(shù)狀況良好。本次實施項目大部分段落為利用舊路新建一幅，達到山嶺重丘區(qū)一級公路標準。工程規(guī)模：路線總長37.464km，其中分離式斷面長27.61km、整體式斷面長9.854km，大橋8座，中橋2座，小橋7座，涵洞72道，隧道3座，分離立交1座，平交21處。如此復雜的項目在設(shè)計之初必然會考慮很多問題并做出相應(yīng)解決措施，現(xiàn)僅對如下問題加以論述：

2.4 工程實施中遇到的問題及處理對策

關(guān)于半填半挖老路基加填方新路基結(jié)合的問題

如圖e所示，為山區(qū)陡坡道路單外側(cè)填方拓寬型式。老路基為半填半挖型式，新路基為填方。這類拓寬方式的核心問題在于同一斷面上的路基土存在較大差異，即老路基挖方部分為山體開挖的原狀土且經(jīng)多年行車荷載作用，老路基填方部分也經(jīng)過多年固結(jié)和行車荷載作用，而新路基則是自然放坡的新填路基，固結(jié)度小，潛在變形較大針對這種路基，項目實施過程中主要考慮了以下幾個問題：

1）如果新路基采用自然放坡，必然會壓縮河道，導致泄洪不暢，所以采用重力式擋土護肩墻收腳，以減少河道壓縮，同時也增加了新路基的穩(wěn)定性，減少沉降。

2）由于山區(qū)地形所限，出現(xiàn)了如圖e所示新路基壓縮老路基邊坡的情況。新老路基結(jié)合面為舊路自然邊坡，相對薄弱。針對這種情況在新老路基結(jié)合部位設(shè)置加筋混凝土墻，在確保舊路基穩(wěn)定，而且收縮了坡腳，同時，也對新路基起到了防護作用。由于在施工期間，舊路處于營運狀態(tài)，在動荷載作用下開挖邊坡，施工難度可想而知，而且新老擋墻間的墻背填筑施工難度較大，通常不易壓實，拓寬路基易形成工后壓密變形，所以設(shè)計時對施工工藝多方討論，提出了較高要求。

3）新路基低于老路基的安全措施問題

新老路面標高落差較大，行車安全措施必須予以考慮，所以在舊路設(shè)置矮墻式與加強性護欄，確保上路基行車不會因事故跌落到下路基。

3 結(jié)論

舊路加寬處治的方案很多，各種方案都具其自身的優(yōu)缺點和適用條件，在進行具體的方案設(shè)計時，要對各種方案進行充分的研究，然后綜合考慮具體工程的地質(zhì)條件、道路等級標準和使用要求、現(xiàn)場施工條件，以及對周圍環(huán)境的影響等因素，選擇最適宜的方案。項目大段落利用舊路進行公路升級改造成高等級公路在我區(qū)剛剛起步，這兩個項目的實施，必然會積累一些寶貴的經(jīng)驗。方案實施成效有待時間的考證。

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