高速公路拓寬路基差異沉降分析

王現(xiàn)方

摘 要：當(dāng)前，我國(guó)高速公路交通量日益增長(zhǎng)，為保證通行順暢，減少交通壓力，可在原有公路上拓寬路基進(jìn)行工程改擴(kuò)建施工。拓寬路基雖緩解了交通壓力，但極易出現(xiàn)路基差異沉降問(wèn)題，甚至?xí)绊懶熊?chē)安全，為此，如何控制高速公路拓寬路基差異沉降成為了關(guān)鍵。本文在充分了解拓寬路基差異沉降機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)高速公路拓寬路基試驗(yàn)段施工要點(diǎn)及沉降觀(guān)測(cè)進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：高速公路;拓寬路基;差異沉降

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）09-0114-02

0 引言

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)公路建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，面對(duì)日益增長(zhǎng)的交通量，早期修建的高速公路工程已不堪重負(fù)，為有效緩解道路交通壓力，解決擁堵問(wèn)題，如何更好地提升高速公路通行能力成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)話(huà)題。高速公路改擴(kuò)建施工，可選用單側(cè)加寬、雙側(cè)加寬等施工方案，加寬路基的構(gòu)成部分包括原有路基、新填筑路基，老路基通車(chē)運(yùn)營(yíng)多年，在自身重力與行車(chē)荷載長(zhǎng)期影響下，已處于土體完全固結(jié)沉降狀態(tài)。相反，新建路基經(jīng)碾壓施工后，其密實(shí)度雖已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，當(dāng)與老路基還未有效銜接。這種情況下，極易產(chǎn)生新老路基差異沉降，隨著行車(chē)荷載的反復(fù)作用，很可能出現(xiàn)路面早期病害，如縱向裂縫等，從而嚴(yán)重影響道路的行車(chē)速度、行車(chē)舒適性及安全。相比新建工程，高速公路拓寬工程施工更難，工藝更復(fù)雜，且具有較高質(zhì)量要求。為此，必須做好高速公路拓寬路基施工技術(shù)研究，這對(duì)解決新老路基差異沉降具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

某高速公路工程全長(zhǎng)54.623km，起訖樁號(hào)為K56+920 ～K102+570，屬于雙向四車(chē)道。為滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的交通量需求，現(xiàn)決定對(duì)本路段進(jìn)行改擴(kuò)建施工，通過(guò)雙側(cè)加寬方式將原有雙向四車(chē)道改造為雙向八車(chē)道。其中部分路段采用單側(cè)分離加寬，或新建。本路段所處山區(qū)，地質(zhì)地形復(fù)雜，多山、丘陵地貌，地勢(shì)起伏變化大。若施工不當(dāng)，極易出現(xiàn)滑坡、崩塌等危害。

2 高速公路拓寬路基試驗(yàn)段施工要點(diǎn)分析

2.1 路基試驗(yàn)段施工

為保證施工質(zhì)量，可從標(biāo)段內(nèi)選擇具有代表性的路段作為試驗(yàn)段。本文選擇2路段進(jìn)行填筑對(duì)比分析，其一，普通土填筑路基試驗(yàn)段（左幅）起訖樁號(hào)為K96+600～K96+ 800;其二，3%灰土填筑路基試驗(yàn)段（右幅）起訖樁號(hào)為K96+ 800～K97+000，均為200m長(zhǎng)。確定8m填筑路基高度，60cm清表厚度，并針對(duì)路基填料具體情況，合理選擇壓實(shí)試驗(yàn)，從而確定松鋪厚度等參數(shù)。

2.2 換填3%石灰土填筑

基于經(jīng)濟(jì)性原則，就近選擇石灰土材料，根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求，可選用液限較低的黏土或粉質(zhì)黏土。按照施工技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)合理控制石灰材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，保證在規(guī)范要求范圍內(nèi)。按照以往經(jīng)驗(yàn)。在填筑、壓實(shí)填料前期，可先確定松鋪系數(shù)，即1.20、1.25，經(jīng)計(jì)算可設(shè)定24cm、25cm為單層填料松鋪厚度。按照50m等距離間距在試驗(yàn)段控制松鋪厚度。

經(jīng)檢測(cè)，當(dāng)填料含水率過(guò)高或過(guò)低，都需選取措施進(jìn)行處理，若高了，可選擇翻曬法;若低了，可選擇灑水法。此外，在拌和過(guò)程中，同樣要做好混合料含水率檢測(cè)，確保在最佳含水率允許范圍內(nèi)合理控制混合料含水率。則檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

按照控制值進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)可知，碾壓遍數(shù)為3遍時(shí)，91.2%為壓實(shí)度平均值;遍數(shù)為4遍時(shí)，93.30%為平均值;此時(shí)壓實(shí)度可提升2.08%。碾壓遍數(shù)為5遍時(shí)，94.94%為平均值，此時(shí)壓實(shí)度較4遍時(shí)提升了1.84%，可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。碾壓遍數(shù)為6遍時(shí)，95.52%為平均值，僅提升了0.58%。由此得出，伴隨碾壓遍數(shù)的不斷增多，石灰土壓實(shí)度越高，但增加幅度卻在不斷縮小，表明填料壓實(shí)度要求越高，所需碾壓的遍數(shù)越多，則壓實(shí)難度更大。

2.3 路基素土填筑

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可在29～31cm間控制素土路基單層填料松鋪厚度，且在最佳含水率-1%～+1%之間確定填料含水量。按照上述步驟2內(nèi)含水率控制法對(duì)本填料含水率進(jìn)行控制。檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

按照控制值進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)可知，碾壓遍數(shù)為3遍時(shí)，91.00%為壓實(shí)度平均值;遍數(shù)為4遍時(shí)，93.12%為平均值;此時(shí)壓實(shí)度可提升2.12%。碾壓遍數(shù)為5遍時(shí)，94.58%為平均值，此時(shí)壓實(shí)度較4遍時(shí)提升了1.46%。碾壓遍數(shù)為6遍時(shí)，95.50%為平均值，僅提升了0.92%，碾壓6遍后可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。由此得出，伴隨碾壓遍數(shù)的不斷增多，素土壓實(shí)度越高，但增加幅度卻在不斷縮小，這與石灰土壓實(shí)情況一致。

3 高速公路拓寬路基沉降觀(guān)測(cè)分析

3.1 路基試驗(yàn)段位移觀(guān)測(cè)

根據(jù)施工具體情況，基于路堤位移觀(guān)測(cè)便捷性，決定以4個(gè)斷面填筑路堤作為試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行觀(guān)測(cè)，其中2個(gè)斷面為石灰土填筑，即K96+670、K96+708，另2個(gè)斷面為素土填筑，即K96+673、K96+705。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，可在新、舊路基結(jié)合部附近設(shè)置舊路基沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)。測(cè)試段的橫斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)如圖1所示。

在觀(guān)測(cè)新路基沉降過(guò)程中，設(shè)置沉降板時(shí)，嚴(yán)禁臺(tái)階開(kāi)挖到拼接處，可在新路基中心部位設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。一般可選用自制沉降板、測(cè)管等進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，可選擇沉降板觀(guān)測(cè)新地基沉降或新老地基交界面位置的沉降。此次監(jiān)測(cè)選擇矩形鋼板類(lèi)沉降板，尺寸為50cm×1cm。

為確保沉降板平穩(wěn)，在放置沉降板之后，可在地基表面挖設(shè)基坑，并將砂墊層鋪設(shè)到基底位置，為10cm厚。保證墊層鋪設(shè)密實(shí)，隨后在砂墊層上放置沉降板，將第一節(jié)PVC管套好，隨后回填基坑土，并夯實(shí)，要保證沉降管不會(huì)碰撞機(jī)械，避免機(jī)械設(shè)備損壞。

3.2 路基沉降觀(guān)測(cè)及分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，在老路基坡頂向內(nèi)20cm位置設(shè)置老路基檢測(cè)點(diǎn)，根據(jù)觀(guān)測(cè)結(jié)果可知，伴隨時(shí)間的不斷增加，新路基填筑高度也將隨之增高，這種情況下，老路基頂面沉降值也會(huì)隨之增加。當(dāng)路基拓寬時(shí)間為4個(gè)月情況下，兩類(lèi)填筑土的沉降平均值也存在一定差異性，分別為0.380cm（石灰土）、0.416cm（素土），兩者相差0.036cm。

施工過(guò)程中，伴隨填土高度、時(shí)間的不斷變化，沉降板所測(cè)沉降量各有所不同，即0.378cm為老路基沉降量平均值;1.027cm為新路基沉降量平均值;0.665cm為新舊路基交界位置沉降值。由此可見(jiàn)，老路基沉降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于新路基沉降。

4 高速公路拓寬路基差異沉降控制分析

根據(jù)上述分析，為有效控制新舊路基差異沉降，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理選擇控制措施。

4.1 一般地基處理

為控制差異沉降，需做好地基處理工作，根據(jù)地基情況合理選擇處理方法。因本工程為拓寬工程，需將原路邊溝圬工防護(hù)拆掉，并做好清理工作。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，必須在91%以上控制拓寬部位基底壓實(shí)度。為保證壓實(shí)質(zhì)量，可選擇沖擊式壓路機(jī)施工。針對(duì)碾壓死角，可結(jié)合人工進(jìn)行處理。為有效控制新老路基不均勻沉降，可在碾壓施工后，將一層高強(qiáng)土工格室鋪設(shè)其上，并向臺(tái)階內(nèi)緣深入。

4.2 新舊路基拼接處理

為保證新舊路基形成一個(gè)整體，避免縱向裂縫等產(chǎn)生，可在填筑路基加寬處理前，先做清坡處理，隨后沖擊碾壓基底，并根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，合理確定壓實(shí)度。因本工程選擇開(kāi)挖臺(tái)階的方法進(jìn)行拼接部施工，待臺(tái)階開(kāi)挖之后，應(yīng)立即填筑拼接部位，路基拓寬后是否穩(wěn)定，由新舊路基結(jié)合部的強(qiáng)度決定，為避免對(duì)路基拓寬的沉降情況造成嚴(yán)重影響，一般可選擇路基加筋技術(shù)進(jìn)行處理，可通過(guò)土工材料和新舊路基填料的摩擦阻力作用，減小位移，增強(qiáng)穩(wěn)定性。本工程選用了土工格柵材料，可在拓寬路基高度范圍內(nèi)進(jìn)行三層加筋材料鋪筑。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)交通運(yùn)輸網(wǎng)基本完善。面對(duì)日益增加的交通量需求，為緩解通行壓力，高速公路拓寬工程得到了廣泛應(yīng)用與推廣。新舊路基差異沉降是高速公路拓寬路基常見(jiàn)病害，老路基經(jīng)多年擠壓固結(jié)，已無(wú)壓縮變形，而新建路基還未進(jìn)行沉降固結(jié)，從而產(chǎn)生不均勻沉降，如何避免或減小沉降成為了關(guān)鍵。為此，必須根據(jù)工程建設(shè)實(shí)際情況，合理選擇施工方案，做好監(jiān)測(cè)工作，只有這樣才能保證采取的控制措施科學(xué)有效，才能更好地提升工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡志文.高速公路拓寬工程路基差異沉降分析與控制技術(shù)研究[D].重慶交通大學(xué)，2017：1-96.

[2] 崔偉，呂高航，劉春陽(yáng).高速公路拓寬新路基差異沉降計(jì)算分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2017（34）：326-331.

[3] 宋辭，何平.高速公路拓寬路基差異沉降有限元模擬及控制指標(biāo)分析[J].中外公路，2012（2）：29-32.

[4] 王航線(xiàn).高速公路拓寬工程路基差異沉降及控制技術(shù)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（5）：1710-1710.

[5] 范黎明.高速公路拓寬軟土路基差異沉降分析理論與工程實(shí)踐現(xiàn)狀[J].城市道橋與防洪，2015（5）：43-47.

[6] 黃寫(xiě)勤，高志偉，王選倉(cāng). 高速公路拓寬路基差異沉降處治措施[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2013（8）：71-75.