山區二級公路改建過程中的新老路基銜接問題初探

■黃振亨

（古田縣交通運輸局，寧德 352200）

1 問題分析

1.1 銜接問題的表現形式

在山區二級公路改擴建工程中，新老路基銜接問題主要體現在以下幾個方面：

（1）路基失穩。該問題的表現形式為擴寬路基沿著新老路基的結合面出現滑移現象，當滑移達到一定程度時，便會導致整體坍塌。該問題在山區陡坡地形的路段上比較常見。通常情況下，擴寬路基沿著結合面的滑移量相對較小時，會造成新老路基的結合面出現錯臺，由此會導致新老路基結合位置處的路面發生開裂，這樣一來雨水便會從裂縫位置處滲入到路基當中，從而導致結合面的強度大幅度下降，給路基的穩定性埋下了較大的隱患。當滑移量達到一定程度時，會導致擴寬路面整體破壞，嚴重時甚至會造成原路基整體失穩，路面結構也會隨之被破壞，公路的使用功能顯著下降。

（2）支擋結構損壞。這是路基損壞的一種特殊表現形式，即擋墻墻體開裂、整體滑移或是傾覆。通常情況下，擋墻都是設置在原地面邊坡較陡的位置處，它的主要作用是平衡新填路堤的下滑力，若是支擋結構損害，則會直接影響拓寬路面的使用性能。

（3）路面損壞。主要表現為面層破碎、結合料松散、道路橫坡變形等等，損壞程度比較嚴重時，會沿著新老路基的結合面走向產生出裂縫，這樣一來，會造成道路的性能下降，當PCI 降低到一定程度時，會對公路的行車安全造成影響。

1.2 問題成因分析

導致上述問題的主要原因如下：

1.2.1 新路基的穩定性不足

一方面是拓寬部位的地基過陡。山區公路最為顯著特點之一是地形條件較為復雜，改擴建工程中，常常需要在較陡的地基上對路基進行拓寬，為確保拓寬后的路堤穩定性，一般在工程中都會采用重力式擋墻或是柔性擋墻。如果原有地基的邊坡存在滑移面或是破裂面時，新路基將會沿著滑移面或是破裂面產生滑移，這樣一來便會引起路基整體失穩。不僅如此，地基土的抗剪強度會受到外界各種因素的影響而降低，從而導致地基土松動；另一方面是拓寬部位的地基較為軟弱。當地基中存在軟土層時，會導致新老路基結合強度不足，由此會形成滑動面，同時軟土層具有流變性的特點，其側向變形相對較大，土體會向路堤的外側擠出，進而引起拓寬路基坡腳起拱，最終會造成邊坡失穩。

1.2.2 新老路基不協調變形

這是地基與路堤沉降的空間差異在路基頂面上的具體體現，主要包括縱向和橫向的不協調變形，路基拓寬引起的變形基本都是橫向變形。具體原因如下：①新老路基差異沉降。當地基下部土體的固結時間加長且壓縮性較大時，在新路基荷載的作用下，地基仍然會發生較大的固結沉降，而老路基卻基本不會再出現固結沉降，這樣一來，便會引起不協調變形，最終會導致路面結構損壞。②填方高度差異。通常情況下，在拓寬路堤上都會設置邊坡，這會造成路堤沉降在橫斷面上分布不均勻，從而產生變形，該情況在路堤較高或是軟土地基上較為突出，如圖1 所示。

圖1 新老路堤壓縮引起的不協調變形 （高填方路基）

1.2.3 新老路基結合不良

在對新路基進行填筑的過程中，由于路基表面的植土或是松散土體未清除干凈，致使形成薄弱面，嚴重時甚至會造成路基失穩坍塌。同時因新老路基的結合部位施工工藝較為復雜，機械壓實效果難于控制，容易影響施工質量。此外，在山區公路填方路基施工時，臺階的數量和尺寸在結合面上一般都不按照規范的規定要求進行開挖，從而導致新老路基的結合部位不良，形成了潛在的滑裂面。

2 解決問題的有效途徑

2.1 新老路基結合面的處治措施

2.1.1 原位處理

該方法具體是指在拓寬部分的原地面上進行處理。為了確保新老路基的有效銜接，可在路基拓寬施工前，對拓寬部位的地面進行清理，并將重點放在草根、樹皮、腐殖土的清除上。

2.1.2 老路基邊坡覆土的處理

由于老路基的邊坡長期暴露在外界的環境當中，不可避免地會受到雨水沖刷和大氣侵蝕，導致老路基的強度大幅度降低，如果拓寬過程中不對其進行有效處理，則會導致路基的抗變形能力下降，從而增大不協調變形的可能性，容易引起新老路基結合不良的情況發生。為此，在對山區公路進行改擴建時，應當將老路與新路交界位置處的邊坡坡面在0.3m 左右厚度內及外側路肩0.5m 范圍內的覆土全部挖除，并進行換填。

2.1.3 在老路基的邊坡臺階位置處進行開挖

為有效避免新老路基結合部位出現滑移面，并進一步增強拓寬路基的整體穩定性，可在施工中對老路基的邊坡臺階進行開挖，這不但有助于提高新路基的壓實質量，而且還能防止因壓實度不足導致結合部位強度不足的情況發生，開挖要求如圖2 所示。

圖2 老路基邊坡臺階開挖的基本要求

從結構安全和工程經濟性的角度出發，應針對不同的老路基坡度設置高寬比，具體如表1 所示。

表1 開挖臺階高寬比設置原則

需要特別注意的是，當臺階的開挖高度超過0.6m且不足1m 時，若是采用的細粒土填料應當取下限，如果采用土石混合填料則應當取上限，即土石混合填料的開挖高度為1.2～1.5m。

2.1.4 優選填料

相關研究結果表明，拓寬路堤填料的容重增加，拓寬路基對老路基的附加應力會隨之增大，進而造成老路基的沉降增大。由此可見，填料容重對老路堤頂面的沉降具有一定的影響作用。同時，若是填料的質量不合格，還可能引起路基變形等問題。為了減少新老路堤不均勻沉降及變形，應當優選填筑材料。在山區中，優質填料的分布相對比較廣泛，絕大部分填料都是通過山體內側挖方獲得，且以土石混合填料為主，這種填料是一種天然的筑路材料，它的顆粒組成差異非常大，且具有良好的壓實特性，當混合料中的粗顆粒含量≤70%時，最大干密度會隨著粗顆粒含量的增加而增加，若是含量超過70%，最大干密度則會隨著含量的增大而減小。鑒于土石混合填料的這些特性，加之材料本身比較容易獲得，故此可將之作為路堤填筑的首選材料。

2.2 應用土工格柵解決新老路基銜接問題

土工格柵是一種合成材料，其在土木工程中的應用非常廣泛，這種材料主要是由高分子聚合物或是天然材料加工制作而成，它能夠顯著增大路基的承載能力，延長路基的使用壽命，降低路面裂縫的出現幾率。不僅如此，土工格柵便于施工，有助于加快施工進度，降低工程造價。在山區公路改擴建工程中，應用土工格柵能夠有效解決新老路基的銜接問題，但前提是必須確保土工格柵的施工鋪筑質量，這樣才能使其作用得以充分發揮。土工格柵的施工技術要點如下：（1）應當將土工格柵水平鋪設在新老路基結合部位兩側的一定范圍以內，并將一端伸入至老路基的整個臺階寬度當中，另一端在新路基中的鋪設長度應當達到車道線的外緣，每個臺階均應當鋪設一層。為避免格柵蠕變的情況發生，應確保其延伸率≤10%。（2）在山區較為平緩的路段上，且邊坡坡腳未受到水流沖刷，僅需將地面上的雜草和植物根莖清除干凈；若是在低洼積水的地段上施工，則需要進行排水清淤，然后再對新路基的地基表面進行整平處理。（3）老路基邊坡削坡后，可采取自下向上的方式對臺階進行開挖，確保臺階的寬度≥1.0m，最下層的臺階寬度不得＜2.5m。若是在地基條件較差的路段上進行施工，則必須在地基表層上加鋪一層墊層，所選的墊層材料應具備良好的透水性，如粒徑為3～6cm 的碎石、砂礫等等，需要特別注意的是，墊層的含泥量不得超過5%。（4）在格柵鋪筑的過程中，應當盡可能使其強度較高的方向垂直于路基的軸線方向，并一次性鋪設到底；在路基軸線的方向上，可采用搭接的方式進行鋪筑，搭接寬度應當控制在0.3～0.5m，采用U 型柱釘對格柵進行錨固時，可減小搭接長度，但最低不得＜0.1m。（5）為了避免格柵被填料刺穿，應當確保埋置在填料中的格柵層上下8cm 內的填料粒徑＜6cm。同時，還應當避免格柵直接在陽光下暴曬，必須將之存放在陰涼、干燥處，格柵鋪筑完畢后，應當立即進行路基填筑。

3 結論

綜上所述，在山區二級公路的改擴建過程中，新老路基的銜接問題是影響公路改擴建質量最主要的因素之一，若是處理不當，則會造成新老路基出現不均勻沉降，進而引起結合部位的路面開裂，嚴重影響了公路的使用性能。為此，在實際工程中，可以采取原位處理、老路基邊坡覆土的處理、在老路基的邊坡臺階位置處進行開挖、優選填料以及應用土工格柵等措施，解決新老路基的銜接問題，以此來確保山區公路改擴建工程的順利進行。

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