路基拓寬工程設(shè)計方法

劉 寧，吳軍軍，李大明，張培賢

(山東中咨公路咨詢設(shè)計有限公司，山東 東營 257091)

路基拓寬工程設(shè)計方法

劉 寧，吳軍軍，李大明，張培賢

(山東中咨公路咨詢設(shè)計有限公司，山東 東營 257091)

針對目前路基拓寬工程設(shè)計建設(shè)過程中存在的損壞問題，分析了路基拓寬工程損壞類型，并提出了路基拓寬工程的設(shè)計方法，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。結(jié)果表明，路基拓寬工程設(shè)計方法的應(yīng)用準(zhǔn)確性，應(yīng)在分析損壞類型出現(xiàn)原因的基礎(chǔ)上，來提高設(shè)計作用于實(shí)踐的效果價值。

路基拓寬工程；路面加筋；路基加筋；玻璃纖維格柵加筋

1 路基拓寬工程損壞類型分析

研究表明，路基拓寬工程施工建設(shè)出現(xiàn)的損壞問題主要集中在四個方面，即路基失穩(wěn)、路面損壞、支擋結(jié)構(gòu)損壞以及路面整體性能下降。這里的路基失穩(wěn)是指，拓寬路基會沿新老路基結(jié)合面發(fā)生滑移，進(jìn)而引起整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)坍塌問題。該病害主要發(fā)生在地質(zhì)環(huán)境惡劣區(qū)域，如軟弱地基、陡坡地形以及高填方路堤等。具體來說，如果拓寬路基沿著新老路基結(jié)合面發(fā)生較小程度的滑移，其結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)錯臺問題，進(jìn)而導(dǎo)致路基結(jié)合部位的路面出現(xiàn)開裂問題。此時，雨水就會由裂縫進(jìn)入，通過降低新老結(jié)合面的強(qiáng)度，從而給路基結(jié)構(gòu)的作用穩(wěn)定性帶來嚴(yán)重影響。如發(fā)生的滑移程度增大，或是出現(xiàn)了整體坍塌現(xiàn)象，拓寬路面的整體效果就會受到影響，進(jìn)而使原有路基也出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，如使用功能下降與結(jié)構(gòu)損壞等。

以最常出現(xiàn)的瀝青路面損壞為例，其主要表現(xiàn)為結(jié)合料松散、面層破碎以及道路橫坡改變等。個別情況，路基拓寬工程路面還會沿著新老路基的結(jié)合面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。而對于水泥混凝土路面來說，其損害現(xiàn)象主要集中在脫空，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)斑塊斷裂、錯臺或是裂縫進(jìn)一步的擴(kuò)展等現(xiàn)象。

支擋結(jié)構(gòu)損壞的具體表現(xiàn)為：墻體整體滑移、擋墻墻面開裂以及傾覆等。例如，如果墻底受到水浸泡、沖刷或是墻體處在滑坡體內(nèi)部，擋墻將受到土體壓力的影響，而產(chǎn)生墻體開裂、繞墻趾傾覆以及整體滑移等問題。此支擋結(jié)構(gòu)受損，拓寬路基結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)不同程度的穩(wěn)定性問題，從而給拓寬路面的運(yùn)行使用帶來安全隱患。

而路面整體性能下降，則是隨著路面病害與道路橫坡變化出現(xiàn)的，其不僅會降低公路工程的結(jié)構(gòu)性能，還會對其整體的建設(shè)使用服務(wù)性能造成影響。此狀態(tài)，當(dāng)拓寬路面的狀態(tài)指數(shù)、平整度以及整體結(jié)構(gòu)的承載能力下降到極限值時，就會對路面行車安全帶來威脅。

針對上述問題影響，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)在結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，從最初的設(shè)計階段入手，即在采用具有針對性的優(yōu)化設(shè)計方法，來實(shí)現(xiàn)路基拓寬工程作用于道路網(wǎng)路環(huán)境的可持續(xù)性目標(biāo)。

2 優(yōu)化路基拓寬工程設(shè)計方法應(yīng)用策略

2.1 材料及施工參數(shù)設(shè)計策略

路面結(jié)構(gòu)對路基剛度突變現(xiàn)象的力學(xué)響應(yīng)，使得變形或是基層層底彎拉應(yīng)力會在新老路基模量小于1.0時，隨著模量比的增加而呈現(xiàn)出明顯減小趨勢。而當(dāng)新老路基模量比大于1.0，結(jié)構(gòu)減小速率會明顯降低。為此，路基拓寬工程設(shè)計人員應(yīng)在充分考慮路基自身壓縮變形和剛度突變兩個因素影響的情況下，通過控制路基填料與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，來實(shí)現(xiàn)上述作用穩(wěn)定性控制目標(biāo)。如表1所示，為拓寬路基填料與壓實(shí)度設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn)。

表1 拓寬路基填料與壓實(shí)度控制標(biāo)準(zhǔn)

2.2 路面加筋設(shè)計

拓寬路面工程的加筋設(shè)計，就是在基層底面鋪設(shè)加筋材料，通過增加基層抵抗不協(xié)調(diào)變形的能力，從起到延緩結(jié)構(gòu)開裂變形以及應(yīng)力分散的作用效果。此設(shè)計方法的應(yīng)用，主要用于提升路面結(jié)構(gòu)對不協(xié)調(diào)變形的適應(yīng)能力。研究表明，當(dāng)路基拓寬工程的路面結(jié)構(gòu)采用加筋設(shè)計后，基層底面的彎拉應(yīng)力會減小10%～20%。為此，路基拓寬工程設(shè)計人員要采用路面加筋設(shè)計方，來提高公路改擴(kuò)建工程建設(shè)使用的安全穩(wěn)定性。值得注意的是，實(shí)際設(shè)計應(yīng)用過程，還要控制好魄力纖維格柵和上下結(jié)構(gòu)粘結(jié)的完全效果，以使其加筋能力得到充分發(fā)揮。

2.3 地基設(shè)計處理

路基拓寬工程進(jìn)行地基處理設(shè)計方法的目的為，提高地基結(jié)構(gòu)的抗變形能力，即通過減少新老路基的不協(xié)調(diào)變形問題，來增加地基的承載能力。具體來說，由于地基處理技術(shù)的應(yīng)用，均會或多或少的對路基產(chǎn)生較大的擾動和影響，因此，設(shè)計人員應(yīng)將控制工作集中在堆載、強(qiáng)夯以及預(yù)壓等幾個方面。例如，設(shè)計人員可采用豎向增強(qiáng)體，來提高拓寬路基部分的壓縮模量與地基承載力。這是因為，此設(shè)計施工過程對舊路基的影響較小，較為適用于公路的路基拓寬工程。

2.4 支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計

支擋結(jié)構(gòu)主要設(shè)置在拓寬路基工程的以下情況，如：拓寬路基高度太大，其所產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)變形問題嚴(yán)重，需通過設(shè)計支擋結(jié)構(gòu)，來降低拓寬路基填土的自身重量；拓寬路基的作用穩(wěn)定性達(dá)不到要求，需通過設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)，來提高其穩(wěn)定運(yùn)行效果。拓寬路基放坡因土石方開挖工程量大，需要通過設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)來收縮邊坡，進(jìn)而起到節(jié)約造價成本的目標(biāo)價值。研究表明，作用于路基拓寬工程的支擋結(jié)構(gòu)，與其他支擋結(jié)構(gòu)存在差異，即穩(wěn)定驗算的滑裂面是從新舊路基結(jié)合面中進(jìn)行獲取，其材料參數(shù)應(yīng)設(shè)計為新填材料與界面材料的低值，從而控制墻后拓寬路基的回填壓實(shí)效果。

2.5 路基加筋設(shè)計技術(shù)

路基加筋設(shè)計技術(shù)，就是通過增強(qiáng)拓寬路基的抗變形能力，來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的控制目標(biāo)。具體倆說，要進(jìn)行新老路基不協(xié)調(diào)變形室內(nèi)模擬試驗，如表2所以，為某工程采用的路基加筋模擬試驗結(jié)果。

表2 工程路基加筋模擬試驗結(jié)果

由上表可以看出，如果采用兩層玻璃纖維格柵加筋，即使不協(xié)調(diào)變形發(fā)生后，路基頂面回彈模量較未加筋部分仍會有較大幅度增加。

3 結(jié)束語

綜上所述，路基拓寬工程的設(shè)計方法應(yīng)用，要在明確設(shè)計控制方向的基礎(chǔ)上，才能保證實(shí)際作用的科學(xué)合理性。為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)通過路基拓寬工程施工建設(shè)過程出現(xiàn)的損壞問題，來找出設(shè)計應(yīng)用的重點(diǎn)。事實(shí)證明，只有這樣才能使路基拓寬工程的建設(shè)使用效果發(fā)揮出真正的作用價值，即緩解當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展給交通運(yùn)輸業(yè)建設(shè)運(yùn)行過程所帶來的壓力影響。

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U412

C

1008-3383(2017)10-0035-02

2017-08-01

劉寧(1985-)，男，工程師，研究方向：路基、路面、排水、交通安全設(shè)施。