高速公路舊路加寬施工措施的若干探討

隨著國民經濟的快速發展，道路交通運量迅猛增長，既有公路、城市道路等舊路加寬加鋪改造工程也隨著大量的付諸實施。對舊路進行加寬加鋪改造時要特別注意:①新舊路基間的不均勻沉降以及新路基的塑性累積變形對路面結構響應的影響。②新舊路基間的剛度差異對路面結構響應的影響，③面層反射裂縫的防治等。為此，在舊路加寬改造工程的實施之前必須進行先期的方案試驗研究。通常可采用軟弱地基處理、基底清淤換填、舊路路堤臺階開挖、土工合成材料加筋墊層和加筋土路堤、土工織物防滲和排水、改良土高強路堤和輕質路堤、鋪設土工合成材料防裂層或增大加鋪層厚度等工程技術措施。

一、舊路加寬的地基沉降與路基穩定性分析

在舊路加寬改造中，地基沉降和路基穩定性分析無疑是非常重要的，沉降的處理就是在路基施工過程中加速因新修路基而引起的地基沉降，或者采取有效措施控制路基由于剪切變形而產生的側向位移，從而減小路基的工后沉降。對于穩定性的處理則必須增大新修路堤及地基的強度，提高其抗剪切變形的能力。

由均質粘性土填筑的路堤的穩定性根據Fellenius滑動圓弧法進行分析，路堤坍塌破壞時，其滑動面為一曲面，假定其為圓弧形，圓弧滑動面的位置用4.5H法確定。土工合成材料的加筋作用按在常規的圓弧穩定分析方法中增加一個拉力的辦法進行考慮，把加筋力作為水平力施加于滑動土體，來計算其穩定性和確定加筋層數。

在舊路加寬改造工程中，由于新舊路基的固結程度不同，將會導致路基的橫向不均勻沉降，從而造成路面的開裂破壞。因此，必須準確掌握加寬路基的最終沉降量及固結度，并驗算其剩余沉降量是否滿足工后沉降量的要求。在沉降分析中，可假定舊路路基下的地基已趨于完全固結，采用分層總和法計算新加寬部分路基的地基總沉降量。

二、舊路加寬的路基土壓縮變形分析

路基土在其自重和路面結構等靜荷載作用下的變形主要表現為土體的壓縮變形，可通過室內試驗測定土的相應變形指標，選取適宜的力學模型采用有限元法分析路基土的應力狀態，從而得到路基與地基的總變形量、不均勻變形量、不均勻變形范圍以及變形與時間的變化關系等控制指標。

在路基土壓縮變形的有限元法分析中，將新填筑的路基土視為彈塑性材料，采用鄧肯非線性模型。而將舊路路基視為彈性材料，將土工織物視為線彈性材料，按平面應變問題求解。其中，路基和地基采用平面四邊形等參單元、土工織物采用接觸面單元、路面結構層采用彈性梁單元進行模擬，假定土工織物與土體的界面間無相對位移。

三、舊路加寬的基本措施

1、基底清淤與換填

舊路修筑時因就地取土而在路基邊坡外側形成了沿路線走向約1.5m深的積水溝，溝底堆積了大量的淤泥。因此，必須徹底清除邊溝內的淤泥以提高路基基底強度，減小由此而造成的新舊路基間的不均勻沉降。邊溝清淤后換填天然砂礫，砂礫層頂面需高出常水位20cm以上，并在其上設置3%的橫向排水坡以利排水。

2、臺階開挖與構筑

為增加新舊路基的整體穩定性，在填筑前須先將舊路路基邊坡面開挖成臺階狀。單側加寬部分第一級臺階寬350cm，高100cm，其上三級臺階的寬×高均為150cm×100cm。雙側加寬部分均開挖成寬120cm，高分別為12cm、80cm、80cm的三級臺階。

3、舊路路基單側加寬方案

方案一(s1):二灰填筑方案，即:基底換填天然砂礫+土工網+天然砂礫+粉質土+土工網+粉質土+二灰。

在路基頂面以下1.0m范圍內采用粉煤灰:熟石灰=0.9:0.1(質量比)的比例均勻拌和后填筑，以構成輕質路堤。二灰作為輕質路堤填料具有很好的工程性質:其后期強度高、整體穩定性好，能夠有效地減小新舊路基間的剛度差，其自重荷載小，能有效地減小路堤因自重荷載作用而產生的壓縮變形，對確保路基的容許工后沉降非常有利。

方案=(s2):三層土工網方案，即:基底換填天然砂礫+土工網+天然砂礫+粉質土+土工網+粉質土+土工網+粉質土。

土工合成材料(本試驗路用土工網)加筋路堤不僅可以增強新舊路基間的整體穩定性，而且還可以使新加寬路基的強度和剛度得到很大的提高，從而可有效地減小新舊路基間的剛度差異。土工合成材料還具有減小新加寬路基的不均勻沉降和側向位移的作用，從而使得路基橫斷面上的沉降趨于均勻。

方案三(s3):兩層土工網方案，即:基底換填天然砂礫+土工網+天然砂礫+粉質土+土工網+粉質土。

3、舊路路基雙側加寬方案

方案一(D1):粉質土填筑方案，即:基底換填天然砂礫+粉質土+不透水土工布+粉質土+不透水土工布。

在粉質土路堤的內部和頂面各鋪設一層不透水土工布，可起加筋和隔離防滲的作用。由于不透水土工布的加筋作用可增強新舊路基間的整體穩定性好，減小路基的不均勻沉降·由于不透水土工布的隔離防滲作用，可防止墊層砂礫料的陷入，并能防止雨水浸入對路基的破壞，同時也可在一定的程度上減少路堤自身的壓縮變形。

方案二(D2):粉煤灰填筑方案，即:基底換填天然砂礫+粉煤灰+二灰+不透水土工布。

D2方案的地質條件相對較差，采用粉煤灰+二灰的輕質填料填筑路堤，不僅可以降低新路堤自重，減小路堤的壓縮變形，而且還可以提高新路堤的強度和剛度，并可減小路基在行車荷載作用下的塑性累積變形。輕質填料路堤同時起到了減小新舊路基間剛度差異和不均勻沉降的作用，從理論分析和工程實踐上來看，是舊路加寬方案中較為理想的一種綜合處治措施。

舊路加寬處治的方案很多，各種方案都具其自身的優缺點和適用條件。在進行具體的方案設計時，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條件、道路等級標準和使用要求、現場施工條件，以及對周圍環境的影響等因素，選擇最適宜的方案。