高速公路改擴建工程加寬拼接技術綜述

夏樹崢 姜景山

摘 要：高速公路是我國重要的基礎設施，隨著交通量的日益增長，我國逐漸進入公路拓寬改建的重要階段。本文綜述了目前我國公路改擴建工程建設的現狀、加寬方式、關鍵問題、施工步驟、地基處理、路基施工、路面施工等問題。并針對目前公路加寬拼接存在的一些問題提出了一些建議，為類似工程建設提供參考。

關鍵詞：公路；加寬；地基處理；路基拼接；路面施工；變形

1 前言

近年來，隨著我國經濟快速發展，汽車保有量持續增長，由于受修建時技術水平、經濟水平和建設思想的限制，有相當一部分的公路，尤其是一些早期修建的高速公路的車流量在通車后20年左右就已經達到了飽和狀態，車多擁堵、行駛緩慢已經影響到人們的正常出行和社會經濟的健康快速發展，有的甚至還出現了比較嚴重的道路病害，進一步加劇了通行與需求之間的矛盾[1]。因此，提高公路的通行能力，加快公路的改擴建工作成為全社會的呼聲，這也將對我國以后的經濟發展起到重要影響，而其中高速公路的改擴建工程將是我國目前公路建設發展的重要組成部分。

2 我國高速公路改擴建工程的現狀

在我國已經建成的高速公路工程中，大多數形式為雙向四車道。隨著交通通行量的快速增加，交通擁堵現象加劇，原有的高速公路已經不能滿足人們出行或交通運輸的需求，這就要求我們對高速公路進行改擴建，增加車道。經過調查研究以及結合國外成功經驗，我國主要經濟帶內的高速公路將來會有十車道左右的交通需求[2]。已有車道如何改建，是舊路加寬還是另辟新線，是一個重要的研究課題。因為新建高速公路需要大量的資金，同時占用大量耕地，而且還會造成路網分布不均，客流及物流需要長時間培養，不能充分利用原有線路豐富的客流和物流資源，造成很大的浪費。因此，結合我國國情，我國高速公路大都采用擴建加寬的方式，老路加寬就是在已有高速公路的兩側或一側增加幾條車道的建設方案，此外還可以考慮采用高架和中間分隔帶預留等方案。

3 高速公路改擴建加寬的方式

目前常見的高速公路的改擴建方式主要有：單側分離、單側加寬、兩側加寬、兩側分離及混合加寬等多種方式。綜合我們國家的高速公路的改擴建經驗、地質地貌及實際情況，建議：在平原微丘區應該采用兩側加寬為主，局部分離的方式，如滬寧高速改擴建工程；而山區由于高填深挖路段多、橋隧結構物多及施工期間保通分流困難等，大都采用單側加寬的方式，如連霍高速鄭州至洛陽段[3]。

4 高速公路改擴建加寬的關鍵問題

新老路基的拼接是高速公路改擴建工程的關鍵問題，因為老路在運行一段時間后逐漸達到沉降穩定或趨于穩定狀態，而拓寬新路不僅在拓寬施工過程中對原有路基產生附加應力，使老路發生附加變形，同時在拓寬新路建成后仍會產生較大沉降，因此，造成新老路基沉降量不同，特別是新老路基結合部，容易產生裂縫和錯位，一旦雨水進入會軟化路基，加劇病害的發展，形成惡性循環。因此新老路基的拼接是公路改擴建工程加寬拼接的關鍵，新老路基拼接的要點主要體現在：（1）在路基加寬之后，新建的路基與原有的路基之間沉降不同，所以要采用各種方法，減少新建路基的沉降量，縮小新舊路基的沉降差距，這又涉及到拓寬新路的地基處理和路基本身的拼接處理問題。（2）路基填料的質量控制要求較高，因為當填料的強度不足或壓實不夠時，新老路基結合處產生較大應力會形成局部應力集中，導致路面開裂[1-6]。

5 高速公路改擴建加寬的施工步驟

高速公路改擴建工程主要的施工步驟有：（1）削坡，先將原有路基邊坡區域的雜草、腐殖土或表層松軟土等雜質移除，集中堆放或者挖出之后直接運離現場。如路基的填筑高度不大于3m，開挖施工工作應盡量一次完成。當遇到填筑高度在3m以上的情況時，開挖工作要按照2m深度、3m寬度的方式進行，并向搭接方向傾斜2%或3%橫坡的臺階，最后在臨近路基不到3m 的一次性挖除。削坡的深度應在對老路邊坡綜合檢測和評價的基礎上論證確定，如采用DCP檢測評價等，削坡過多或過少都會帶來安全性或經濟性方面的問題。（2）地基處理，對于軟土或其他特殊土地基還需進行一定的處理措施才能滿足工程沉降的要求，應根據地基土的地質情況、路基變形和穩定性的要求確定。（3）路基施工及拼接，場地清理后，進行路基的填筑工作，接著在老路基上開挖臺階，使新建路基與原有路基拼接牢靠。（4）路面施工，主要分為水泥混凝土路面施工和瀝青混凝土路面施工[7]，路面施工之前應根據前期老路綜合檢測結果確定路面施工形式，如原有路面結構質量較好，則新老路可采用臺階錯縫拼接的方式，一方面對交通影響較小，同時也較為經濟；若老路路面結構質量較差，則新路面施工時可將原有老路路面結構清除或銑刨后重新鋪筑路面，這種方式鋪筑的路面質量較好，但對交通影響較大，也會增加工程投資。

6 高速公路改擴建地基處理

6.1地基的影響

在進行高速公路的加寬擴建過程中，特殊土經常會遇到，尤其是軟土地基，在東南沿海和內陸湖盆地區難以避免。軟土地基的處理是高速公路改擴建工程的重點難點。在軟土地基上建設的高速公路的路基、橋梁、涵洞的基礎、邊坡、擋土墻等結構對設計和施工有較高要求，因為軟土地基對這些結構的影響較大，具體來講有以下幾個方面：（1）軟土地基厚度不均，因為軟土地基土質較軟，受外界荷載作用軟土容易產生不均勻的變形，使得軟土地基出現差異沉降，造成地基縱向、橫向的滑動偏移。（2）軟土承受荷載和外界沖擊力的能力較差一般在兩三米之間，并且高速公路對施工技術和要求都要高于一般公路，所產生的影響和危害都較大。（3）不均勻沉降，容易造成道路開裂及橋頭跳車是高速公路在軟土地基上最經常遇到的質量問題。高速公路路面的開裂主要是因為公路的縱向路堤的軟土地基處理的方式或強度不同，造成地基剛度差異較大，使得路堤的沉降不均。軟土地基與橋體地基的沉降量不同是造成橋頭跳車的主要原因，由于橋梁對沉降的要求很高對橋梁墩臺基礎處理非常嚴格，而與之相鄰路基地基即使經過處理后沉降仍遠遠大于橋體的沉降量，所以橋頭跳車問題是高速公路軟土地基的一大通病。（4）當橋臺附近的軟土地基受荷載作用之后，土體會擠向橋臺，使得橋臺軟土滑動偏移，既影響了橋梁結構的安全性，也影響行車舒適性和安全性[2-3，7-9]。

6.2地基的處理措施

目前公路工程中常用的地基處理措施主要有水泥攪拌樁復合地基、預制管樁復合地基、CFG樁復合地基等[10]。（1）水泥攪拌樁復合地基，是半剛性復合地基，通過水泥與土的各種物理反應，強化地基的物理力學性質，提高其承載力并降低壓縮性，進而減少地基的沉降。優點：研究理論較為成熟且處理效果明顯。缺點：處理的深度有限，當軟土深度為20m以上時處理效果不易保證。（2）預制管樁復合地基，此種方法使樁-承臺-地基土-土工織物-路堤協調共同作用。荷載大都由樁體承擔并且也發揮了樁間土的承載作用。優點：施工方便，工期較短且處理效果顯著（3）CFG樁復合地基，是一種剛性復合地基，由水泥、粉煤灰和碎石或石屑形成。減小沉降效果明顯，極大提高地基的承載力。優點：承載力高，沉降變形小，變形穩定快。缺點：施工技術較復雜，效果難以保證且成本相對較高[11]。

7 高速公路改擴建路基施工

7.1處理原則

在高速公路改建加寬的過程中，新老路基連接部位的處理是重中之重，在長期的工程實踐之中，對拓寬路基的處理主要有以下幾個方法：（1）對基地進行清淤之后換填強度高的土體。（2）對軟土地基進行加固處理。（3）在原有路堤進行臺階開挖。（4）在原有路基和拓建路基的結合部位設置土工合成材料（如土工格柵），防水層及防排水措施等。確保新拓寬路基的處理質量的主要思路有以下方面：首先要盡量減少新拓寬路基的沉降量，為了保證新拓寬路基的強度和剛度，減少工后沉降，需要對軟土地基進行處理，常見的方法有，換填法，樁基處理等，同時也要保證路基填料的質量。其次要對原有路基和新建路基的結合部位進行處治，在原有路基處開挖臺階，使原有路基和新建路基有效的融為一體，保證路基的整體性，在選擇路基填料的時候要盡量選擇輕質高強的填料進行填筑，使新建路基自重減小，從而減小沉降和不均勻沉降，同時在填筑的時候要注意控制填料厚度并且保證每層填料的壓實度[11]。

7.2路基施工

（1）路基施工時要根據設計的斷面，分層填筑， 分層壓實。劃分多個作業段施工，在兩段交接的地方，填筑時間不同時，應該先填低填方段，按1：1坡度分層留置臺階，如果兩個地段填筑同時進行，則應分層相互交疊銜接，其搭接長度不低于2m，不同層次的搭接縫應錯開。（2）在開挖臺階的時候若遇到含水較多的土層，要對其進行排水處理，雨季施工，臺階表面0.5m以上的土體不要清理，要作為臺階的保護層，抵擋雨水的沖刷，保證路基的穩定性。要根據路線縱坡大小，沿著路線的走向在臺階上每10 到15 m挖一道臨時橫向排水溝，排除臺階內的積水[12]。（3）新路基的鋪筑要緊接著臺階的后面，為了形成反壓荷載，并用來穩定老路基，在碾壓完畢之后可將上一層的填料堆放在已開挖的邊坡處，不要長時間的暴露邊坡開挖面，使其受到雨水的沖刷或產生軟化或卸荷回彈。在多雨季節施工時，應備有充足的防水布對暴露在外的地段進行大面積的覆蓋保護。（4）施工期間要對路基基底和路床底面各沖擊碾壓一次，沖擊碾壓遍數應根據路基的填料和基底土的試驗確定。（5）施工時應重視原地基的排水壓實工作，尤其是低填路段和地形低洼地下水位較高路段，確保地基壓實度符合規定要求。路基碾壓的寬度應比設計寬度要多出0.5m，以確保路基填筑的質量[12]。（6）其他正常碾壓工序參照《公路路基施工技術規范》施工[13]。

8 高速公路改擴建路面施工

改建拓寬路面與老路面的拼接是高速公路改擴建的難題之一，路面拼接的好壞直接影響后期的行車舒適感和安全性及路面的耐久性。

路面的拼接主要有以下步驟：（1）老路面銑刨，通俗說就是把損壞的老路面刮一層，再鋪新面層。目的是消除老路面破壞松散部分，或為了新老路面結合良好。（2）基層拼接，拼接處老路基層臺階處理→新舊路基臺階拼接→新舊路基側向拼縫拼接→碾壓→用聚酯玻纖布處理上基層接縫[14]。（3）柔性面層拼接及側面涂熱瀝青。拼縫側面涂刷熱瀝青，新建面層與原有面層的接縫處使用SBS改性熱瀝青粘結且由人工涂刷均勻。（4）聚酯玻纖布的鋪設，聚酯玻纖布具有防水、抗拉的能力，可以有效的增加路面的韌性，是一種全新的土工材料。（5）冷接縫熱處理，在進行路面拼接過程中，原有路面與新建路面的瀝青混合料存在溫度差，粘結性較差，而且會使雨水滲透造成先期的破壞，為了減少這個現象，可采用冷接縫熱處理技術。（6）新舊接縫灑熱瀝青，新老路面縱向接縫的優劣對公路以后的使用有重要影響，在冬季雨雪會由接縫下滲，凍融后對道路產生很大危害，為了避免這種情況的發生，要在接縫處灑熱瀝青來補縫。

9 結語

隨著中國經濟的飛速發展，交通量迅速增長，我國早期建成的高速公路因為通行車道少而不能夠滿足如今日益增長的交通需求，嚴重的交通擁堵已經使高速公路的改擴建成為了一個迫在眉睫的任務，如何找到最優的改擴建方式是改擴建項目能否成功的關鍵步驟，而路基的處理尤其是新老路基的處理及特殊地基的處理是核心問題， 只有充分重視及解決這些問題才能保證改擴建后公路的質量。

【基金項目：南京工程學院大學生科技創新基金項目資助（TB20160921；TB20160925）。】

參考文獻

[1] 杜艷軍.高等級公路路堤加寬理論分析[D].哈爾濱：東北林業大學，2005.

[2] 李世緯，廖朝華，劉利民.高速公路改擴建工程路線設計探討[J].中外公路，2010（3）： 63-64.

[3] 周恒.軟土地基上高等級公路拓寬工程設計方法研究[D].南京：東南大學，2005.

[4] 王慶波.舊路加寬綜合處治技術的研究與應用[D].哈爾濱：東北林業大學，2004.

[5] 游燕燕，陳君朝.高速公路路基加寬拼接及施工控制技術[J].公路交通科技，2010，（12）：43-44.

[6] 高翔.高速公路新老路基相互作用分析與處理技術研究[D].南京：東南大學，2006.

[7] 王蘇兵.高速公路路基拼接路段的病害及其防治措施[J].交通標準化，2014，42（4）：100-102.

[8] 劉桂強.軟弱地基上舊路加寬路基綜合處治的設計[J].中外公路，2004，24（4）：1-4.

[9] 李芾，趙德華.橋頭跳車的成因及防治措施[J].廣西交通科技，2000，25（增刊）：26-34.

[10] 王輝.三元復合地基在加固復雜軟弱地基土中的應用[J].科技情報開發與經濟，2008，18（23）：215-216.

[11] 龔曉南.高等級公路地基處理技術在我國的發展[A]，高速公路地基處理理論與實踐--全國高速公路地基

處理學術研討會論文集（廣州）[C].2005.

[12] 郁光耀.高速公路改擴建工程加寬路基施工技術[J].鐵道建筑技術，2011，（2）：71-76.

[13] 中華人民共和國交通部.公路路基施工技術規范（JTJ F10-2006）[S].北京：人民交通出版社，2006.

[14] 陳志明.高速公路改擴建瀝青路面拼接施工質量控制[J].低碳世界，2015，（5）：269-270.