舊路改擴建的幾點關鍵問題

龐贊龍

（華藍設計(集團)有限公司，廣西 南寧 530011）

0 引 言

隨著城市化進程的加快，城市范圍不斷擴張，一些城市邊緣的公路特別是進城公路被納入到城市道路系統。而原有的進城公路路幅寬度小，車道數較少，只有雙向2車道或雙向4車道，納入城市道路系統后，由于交通量的增加及交通特性的改變，往往需要擴建為雙向4車道或雙向6車道，且需增設必要的非機動車道和人行道，有些道路還設置有綠化帶。

因此，舊路擴建最重要的是解決好新舊路基、路面的銜接問題，必須保證新舊路基路面銜接緊密，使兩者聯接成一個整體，使兩者具有良好的穩定性。

1 新舊路基銜接技術

拓寬后路基如果沿新舊路基銜接處出現破壞，往往是由于新舊路基出現了沉降差，引起路基的開裂、滑移和失穩。為此必須采取技術措施確保新舊路基的良好銜接。

1.1 地基處理

舊路地基在建設時期已進行過不同程度的處理，且由于舊路已使用多年沉降已基本完成，因此舊路地基、路基已基本穩定。舊路拓寬重點應處理好拓寬部分的地基問題。

不同的地質情況應采取不同的地基處理方法。地質情況良好的路段采用特殊的碾壓方式或提高壓實度即可，對地基不需特殊處理。軟基路段則需要進行重點處理，常用的處理方法有：換填法、拋石擠淤法、超載（等載）預壓法、復合地基法、設置排水板排水砂樁等排水固結法、設置隔離墻法等。

由于拓寬部分填筑后舊路的附加沉降量主要發生在舊路邊坡范圍內的地基，因此通常是在舊路邊坡清坡后將坡度削陡，以增加地基的可處理范圍。

1.2 新舊路基搭接

（1）臺階開挖

為確保新舊路基的良好搭接，將舊路基削坡清除坡面松散土后開挖成臺階狀，臺階寬度一般不小于1.0 m。開挖臺階后應及時回填，若不能及時回填時應采取防水措施以免雨水沖刷開挖的邊坡面。

（2）土工格柵鋪設

由于土工格柵與土體摩擦的存在，加強了抵抗土體下沉的能力，同時提高了土體的承載力，還增強土體的整體性減少了不均勻沉降。另一方面由于土工格柵的嵌鎖作用使土體抗剪切能力增加，也就增強了其抗水平移動的能力。所以在路基拓寬中采用土工格柵可以有效預防和減少新舊路基的沉降差異。

根據路基高度的不同，土工格柵的鋪設位置主要有以下幾種方式：鋪設于路基底部；鋪設于每個臺階頂；鋪設于路基頂面；以上方法混合使用。

1.3 填料選擇

筑路材料的選擇應根據項目所在地的填料來源選用，一般宜與舊路填料相近。為減少新舊路基的沉降差，在筑路材料的選擇上主要考慮選用強度較高的填料或輕質材料。

選用強度較高的填料主要是利用填料的高強度提高路基的承載能力，減少新路基的沉降從而減少新、舊路基的沉降差。沈大高速公路在拓寬時要求使用碎石土、砂礫土、山皮土等強度較高的填料；填土高度小于1.5 m的路段，新建路基部分采用石渣填筑，直至路基頂面[1]。石黃線舊路改建工程中采用二灰土填筑新路堤，二灰土強度高，可以有效抵抗荷載作用下產生的變形，同時其自重較輕，可以減輕自身的重量，從而減少工后差異沉降[2]。

選用輕質材料作為填料，是由于輕質材料自重輕，能有效減少地基、新路基沉降及舊路基的附加沉降。常用的輕質材料主要有粉煤灰、EPS材料等。粉煤灰顆粒均勻，空隙率大，組織結構疏松，干密度小，是一種良好的輕質筑路材料。近年來，EPS輕質材料也開始用于舊路拓寬部分的路基填筑，并取得了良好的效果。EPS輕質材料是發泡聚苯乙烯(expanded po1ystyrene)的簡稱，俗稱聚苯泡沫塑料，由聚苯乙烯樹脂顆粒發泡而成，在成型過程中形成了許多均勻的封閉空腔[3]。由于EPS密度小，重量小，由其引起的新路基沉降及舊路基的附加沉降相對其他材料有所減小。

1.4 路基填筑

（1）壓實度控制

為減少新舊路基的沉降差可采用提高壓實度的方法，在碾壓上可采用常見的振動碾壓、夯擊壓實，也可以采用沖擊碾壓的方法。沖擊碾壓指沖擊壓路機的沖擊能以低頻大振幅的方式作用在路基填料中，產生強大的沖擊波向深層填土傳播，使疏松的土顆粒變得緊密．小的土顆粒逐漸填充到大的土顆?？紫吨校固盍系玫綁簩?，從而達到快速高效的壓實路基土的目的，避免由于壓實度不夠、壓實不均勻等引起的路基較大變形及路面開裂[4]。

（2）填筑方法

填筑方法上可采用傳統的水平填筑方法也可采用間隙法（Gap-method）5]。 間隙法是一種二步填筑法，先在距離老路基一定距離外填筑部分新路基，新老路基之間留有一定間隙，然后再填筑新老路基之間的間隙。由于在第一階段新路基填土自重作用下的固結會使新老路基間隙下的軟土強度和水平應力提高，因而可以有效減小第二階段填土對老路基產生的附加變形，而且這種分步填筑法要比一次性整體填筑對老路基產生的變形要小。

2 新舊路面銜接技術

舊路擴建對舊路面的利用情況，一般有以下4種常用情形：（1）全部利用舊路面并在舊路面的基礎上拓寬，此方案主要需解決好新舊路面結構層的搭接問題；（2）全部利用舊路面并在舊路面上加鋪瀝青層，此方案需解決好新舊路面結構層的搭接及反射裂縫的問題；（3）對局部破壞的舊路面進行修補后加鋪瀝青層；此方案要對舊路面進行修補，并解決好新舊路面結構層的搭接及反射裂縫的問題；（4）將舊路面全部挖除重新建設，此方案適用于舊路面已完全無法利用的情況。

由此可見，舊路面拓寬主要需解決好新舊路面結構層的搭接及反射裂縫的問題。

2.1 新舊路面結構層的搭接

新舊路面搭接處是路面拓寬的薄弱點，應采取有效措施避免出現縱向開裂或銜接處碎裂的病害。

（1）墊層及基層搭接

墊層及基層搭接應采用臺階搭接方式。新舊墊層及基層相接處是壓路機碾壓的死角，可采用人工夯實、澆筑低標號混凝土等方案。人工夯實的方案投資較省但施工工期長，人工費用大。澆筑低標號混凝土的方案雖然投資較大但施工簡便，施工工期短。

（2）面層搭接

舊水泥混凝土面層——新水泥混凝土面層的銜接可采用植筋法，即在舊水泥混凝土面板上按一定的間隔鉆孔，清除孔內混凝土碎屑后，向孔內壓入環氧砂漿（環氧樹脂），再插入拉桿，最后在拓寬側澆筑新的混凝土路面板。

舊水泥混凝土面層——瀝青面層的銜接可在新建瀝青面層下設置不小于3 m的水泥混凝土過渡段。舊水泥混凝土面板與水泥混凝土過渡段的銜接與舊水泥混凝土面層—新水泥混凝土面層的處理方式一樣。

舊瀝青面層——瀝青面層的銜接一般不需要在結構上進行處理，只須解決好銜接處的反射裂縫的問題即可。

2.2 反射裂縫的預防

舊路拓寬的反射裂縫主要是由于舊路上原有裂縫或新舊路銜接處的接縫的存在，引起應力集中導致瀝青加鋪層底部出現裂縫，裂縫向上擴展最終貫穿加鋪層結構。從瀝青加鋪層斷裂特性來看，反射裂縫的斷裂形式主要為由溫度變化引起的張開型裂縫（Ⅰ型）及由交通荷載引起的剪切型裂縫（Ⅱ型），或由Ⅰ型及Ⅱ型構成的復合型裂縫。因此舊路面瀝青加鋪層設計主要從減低溫度及交通荷載的影響這兩方面考慮?？赏ㄟ^設置土工合成材料、應力吸收層、裂縫緩解層及增厚加鋪層等措施來防止或控制反射裂縫的出現。

（1）鋪設土工合成材料

土工合成材料可將舊路面接縫或裂縫與瀝青加鋪層隔離，降低了接縫或裂縫尖端的拉應力集中程度，從而減緩反射裂縫擴展的速度。同時土工合成材料具有一定的強度，可承受一定的裂縫拉應力，提高瀝青加鋪層的抗拉強度，減少裂縫張開變形量。再者鋪筑于接縫上的土工合成材料，可提高接縫處的傳荷能力，當荷載作用在接縫一側時，能將部分荷載傳遞至另一側，減小接縫的彎沉差，降低裂縫尖端的剪應力集中程度。

（2）設置應力吸收層

應力吸收層是在舊路面與新加鋪層之間鋪設的一層特殊聚合物改性瀝青混合料。應力吸收層能降低舊面層與加鋪層之間的粘附阻力，使兩者易于滑動，從而減少溫度下降引起的反射裂縫[6]。

（3）設置裂縫緩解層

裂縫緩解層是指在舊路面與加鋪層之間鋪設的一層粗粒徑瀝青碎石層。粗粒徑瀝青碎石層礦料粒徑大，空隙率大，可消弱或阻斷拉應力、拉應變的傳遞，可充分吸收接縫釋放的應變能，有效地阻斷裂縫尖端的擴展路徑，從而減少反射裂縫的產生。

（4）加厚瀝青加鋪層

加鋪層越厚其隔離作用越明顯，加厚加鋪層可以減少舊面層的溫度變化，從而降低加鋪層底面的拉應力。同時加鋪層越厚其抗彎能力越強，從而能減少接縫或裂縫處的彎沉量，也減少了加鋪層的剪切應力。再者加鋪層越厚裂縫由底面擴展到頂面需要的距離越長，歷時也越長，從而減緩裂縫的發展。

2.3 路拱橫坡及標高

當擴建后的道路中心線與舊路道路中心線不重合時需調整原道路路拱橫坡。同時，由于舊路在使用過程中發生不均勻沉降，舊路面出現不規則變形，舊路面標高實際上與原設計值出現大小不一的差異，為此在鋪筑加鋪層前需設置調平層。

縱斷面設計高程應以調平后的舊路面高程及擬加鋪厚度為設計依據。

3 工程實例

（1）概述

隨著某縣城市范圍的不斷擴張，擬將現有的進城二級公路擴建為城市進城大道。舊路于2003年建成通車，路基寬15 m，經多年使用路基沉降已基本完成。路面寬12 m，水泥混凝土路面，路面完好基本無破損。設計擬采用保留原有的路基路面，拓寬部分采用瀝青路面并在舊路上加鋪瀝青層的方案。

（2）路線設計

由于道路規劃紅線以外兩側土地已劃定出讓，且起點附近有一座小山擬作為景觀山體保留，因此在確定擴建后的路線時，盡量按照規劃線位，僅在局部路段進行微調，導致拓寬后道路中心線與舊路并不完全重合，偏移值在1～8 m之間。擴建后道路寬55 m而舊路僅寬15 m，拓寬后的道路基本上覆蓋舊路，且基本上為兩側加寬（左右拓寬寬度不等）。

（3）地基處理

據鉆探資料揭示，道路沿線上覆土層除新近堆積形成的耕表土、素填土（舊路范圍內）外，尚分布有第四紀（Q）地層：紅黏土，下伏地層為二迭系灰巖。耕表土呈可塑狀，主要為粘性土夾植物根莖，局部含少量有機質。該層在場地內大面積分布，平均層厚0.51 m，屬高壓縮性土。紅黏土呈硬塑狀態，結構較緊密，局部含少量未完全風化的灰巖碎屑和少量粉砂，該層分布于整個場地，是該場地的主要土層，該層最大揭露深度為7.70 m，平均層厚5.02 m，屬中等偏低壓縮性土，承載力特征值達240 kPa。局部路段有小水塘，軟土層厚度約0.5 m左右，淤泥下為黏土層，承載力高。

由此可見，作為路基持力層的紅黏土壓縮性低，承載力高，完全能滿足筑路要求，不需要進行特別處理，只需將上覆的耕表土全部清除即可。過水塘路段，由于軟土層薄且下臥層為承載力高，壓縮性低的紅黏土，因此只需將淤泥全部清除后分層回填片石（雜砂石填隙）至水位以上0.3 m，采用振動壓路機碾壓至不發生明顯沉降為止，然后再回填砂性路基填料。

（4）新舊路基銜接

舊路路基高度不大，全線約為1～2 m，且地基地質情況較好，削陡舊路邊坡的意義不大，因此在舊路清坡后直接開挖成臺階，臺階高0.8 m、寬1.2 m，并在臺階頂面鋪設土工格柵。搭接設計見圖1。為節省工程投資，路基填料就地取材。為減少新填路基的沉降，填土壓實度在規范要求的基礎上提高1個百分點。

圖1 新舊路基銜接設計圖（單位：cm）

（5）新舊路面銜接

由于銜接處新路床頂面與舊路面高差達約0.6 m，成為施工碾壓的死角，為此在施工完墊層、下基層、上基層后分別在各層與舊路銜接處采用人工開挖寬0.5 m深度與各層等厚的溝槽，回填C15無砂大孔混凝土。

銜接處在新建瀝青面層下設置不小于3 m的水泥混凝土過渡段。在舊水泥混凝土面板上按一定的間隔鉆孔，清除孔內混凝土碎屑后，向孔內壓入環氧砂漿（環氧樹脂），再插入拉桿，最后在拓寬側澆筑水泥混凝土過渡段。

為使加鋪的瀝青層與舊混凝土路面粘結牢固，在施工加鋪層前要求清掃舊路上的灰塵和雜物，后澆灑乳化瀝青粘層+黏層0.8 cm。

為避免舊路面上的裂縫及新舊路接縫反射到建成后的路面，在舊路面頂面鋪設玻纖土工格柵，玻纖土工格柵完全覆蓋新舊路接縫且深入拓寬部分不小于2 m。

由于道路中心線與舊路中心線并非完全重合，同時由于舊路在使用過程中發生不均勻沉降，舊路面出現不規則變形，舊路面標高實際上與原設計值出現大小不一的差異，為此在鋪筑加鋪層前設置瀝青混凝土調平層5 cm。縱斷面設計高程以調平后的舊路面高程及擬加鋪厚度10 cm為設計依據。搭接設計見圖2。

圖2 新舊路基銜接設計圖（單位：cm）

4 結 語

本文結合工程實例對公路改擴建為城市道路的關鍵問題進行了分析，提出新舊路基、路面的銜接處理措施，為道路的改擴建的設計及施工提供了參考。