高速公路路基加寬拼接施工技術(shù)研究

鄧國軍

摘要：為探究高速公路路基加寬拼接施工關(guān)鍵技術(shù)，控制新舊路基拼接處差異沉降，文章剖析了舊路加寬差異沉降機理及其主要影響因素，并依托實際工程，分析了新舊路基加寬拼接過程中的施工要點，提出了結(jié)合CFG樁復(fù)合地基與土工格柵搭接新舊路基的新舊路基拼接處治措施。沉降檢測結(jié)果表明：地基沉降在運營18個月后開始收斂，運營30個月后最大沉降為38mm，滿足施工要求（<50mm），該處治方法施工效果良好。

關(guān)鍵詞：路基加寬;拼接施工;沉降控制

0 引言

隨著區(qū)域經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步完善，高速公路作為地區(qū)物質(zhì)基礎(chǔ)聯(lián)系的紐帶之一，對社會進步起著至關(guān)重要的作用。然而，經(jīng)濟發(fā)展的同時，交通量也隨之急劇增長，高速公路運輸能力滯后于運輸需求，無法滿足社會發(fā)展需要，因此制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，改善高速公路通車能力成為亟待解決的問題。相對于新建高速公路，對原有高速公路進行拓寬建設(shè)既能提高道路通行能力，又能夠充分利用原有路基、顯著降低資源消耗、縮短建設(shè)工期、減少土地占用面積，具有高度的經(jīng)濟及環(huán)境效益，受到廣泛青睞[1]。高速公路拓寬建設(shè)中，新舊路基拼接是施工過程中的重點和難點，若處理不當(dāng)，極易造成新舊路基銜接處的不均勻沉降，嚴(yán)重影響道路耐久性及行車安全性。因此，探究高速公路路基拼接技術(shù)對減少道路養(yǎng)護成本、提高公路服務(wù)水平、降低行車風(fēng)險具有重要意義[2]。本文匯總高速公路舊路路基加寬拼接差異沉降機理及其主要影響因素，并根據(jù)實際工程，提出CFG樁復(fù)合地基與土工格柵相結(jié)合的新舊路基拼接處治措施，介紹具體施工細(xì)節(jié)與注意事項，以期為今后高速公路改擴建工程路基加寬施工提供理論與實例參考。

1 舊路加寬差異沉降機理及主要影響因素

原路拓寬建設(shè)中，新舊路基拼接處可能產(chǎn)生不同程度的沉降，這種差異沉降使得路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)附加應(yīng)力過大，造成拼接處路面結(jié)構(gòu)層破壞，引發(fā)縱向裂縫，進而導(dǎo)致更多的路面病害，嚴(yán)重影響路面耐久性。以下將簡要介紹舊路加寬建設(shè)中差異沉降機理及主要影響因素。

1.1 差異沉降機理

新舊路基差異沉降與新舊路基地基固結(jié)程度、路基自身變形差異及施工質(zhì)量有關(guān)[3-5]：

（1）地基的固結(jié)沉降：由于舊路運營多年，舊路基范圍內(nèi)地基土基本固結(jié)完畢并趨于穩(wěn)定，而新路基建成時間短，地基固結(jié)程度較低。同時，新路基填筑后，新路基附加荷載大于舊路基，使得新路基地基土固結(jié)時間較長、變形較大，而舊路基地基土固結(jié)變形有限，最終引起新舊地基拼接處差異沉降。

（2）路基自身變形：舊路基經(jīng)長期車輛荷載作用，沉降基本完成，路基在高度方向基本穩(wěn)定;而新路基填筑后工期較短，即使過分壓實也只能盡量接近于舊路基的壓實度，二者剛度存在差異。新路基在運營期間仍會產(chǎn)生較大沉降，而舊路基在附加應(yīng)力作用下沉降量較小，從而造成拼接處差異沉降。

（3）施工質(zhì)量問題：新舊路基拼接處強度不足，造成新路基平行于舊路基坡面方向產(chǎn)生滑移。其原因可能有：①松鋪厚度過大，壓實功能較低，造成新路基壓實不足，新路基在自重及車輛荷載的作用下產(chǎn)生較大塑性變形，引發(fā)滑移;②新舊路基結(jié)合處邊坡削坡和清表厚度不足、臺階設(shè)置不當(dāng)、土工格柵銜接不足，造成拼接處粘結(jié)力較低，路基整體性較差，產(chǎn)生滑移;③由于路基填料級配設(shè)計不當(dāng)、填料離析過重等，造成路基局部壓實不足，從而引發(fā)差異沉降。

1.2 主要影響因素

高速公路差異沉降影響因素較多，例如拓寬方式、土體土質(zhì)、路基高度等，準(zhǔn)確掌握不同因素對路基拼接處差異沉降的影響，不僅是控制施工質(zhì)量、提高施工效率的有效手段，也是高速公路正常運營的保障。路基拓寬拼接處差異沉降影響因素主要有以下幾種：

（1）拓寬方式：拓寬寬度相同時，雙側(cè)拓寬方式下的舊路基中心線沉降往往比單側(cè)拓寬小。

（2）拓寬寬度：隨著拓寬寬度的增加，拼接處差異沉降量呈降低趨勢。

（3）填筑高度：路基高度越高，累計沉降越大，拼接處可能出現(xiàn)的差異沉降越大。

（4）施工質(zhì)量：填料選擇、壓實功能等直接影響路基壓實度，處理不當(dāng)則易產(chǎn)生差異沉降。

2 工程實例

2.1 工程概況

某高速改擴建工程全長309km，設(shè)計時速為100km/h，原為雙向四車道，路基寬度為26m，預(yù)拓寬為雙向八車道，路基寬度增至42m，路基填筑高度為8m，坡率為1：1.5，加寬方式主要為兩側(cè)拼寬，局部采取單側(cè)分離或新建的方式。

2.2 路基施工

為減小新舊路基拼接處差異沉降，增強路基整體性，該工程結(jié)合CFG樁復(fù)合地基與土工格柵搭接的新舊路基拼接處治措施，施工詳情如下：

2.2.1 地基處理

對于一般地基，須拆除邊溝圬工防護，對路基拓寬范圍內(nèi)基底頂面清表30cm，采用沖擊碾壓的方式壓實基頂，要求壓實度≥91%，若周邊存在重要管線、房屋及其他構(gòu)筑物時，換用高速液壓夯實機壓實。對于軟弱土地基，為提高地基承載力，減弱地基沉降，[JP4]在高填方路基地段采用CFG樁網(wǎng)式復(fù)合地基，樁長為12m，樁徑為0.4m，普通路段樁距為1.5m，橋頭路段樁距為1.3m。樁頭上部先填筑一層40cm厚碎石墊層，再鋪設(shè)土工格室，形成褥墊層，以減弱樁間土應(yīng)力集中。

2.2.2 開挖臺階

為加強新舊路基銜接，提高施工安全性，舊路基削坡厚度≥30cm，并由舊路基坡腳處自下而上開挖臺階。坡腳開始第一級臺階寬度為2m、高度為1.36m，其余臺階寬度為1.2m、高度為0.9m。臺階高度<0.9m時作一級臺階開挖，>0.9m時應(yīng)作兩級臺階開挖，路床作單獨一級臺階處理。所有臺階表面內(nèi)傾角控制在3%±1%以內(nèi)。

2.2.3 新路基填筑

為提高新路基壓實度，減小新舊路基差異沉降，采用開挖一級填筑一級的方法，并根據(jù)填筑層所在路基層位調(diào)整壓實標(biāo)準(zhǔn)，每壓實一層對其壓實度與含水率進行實時抽檢，合格后方能填筑上一層。當(dāng)填筑高度≤8m時，分別于路床頂部30cm及120cm處鋪設(shè)一層土工格柵;若填筑高度>8m，則還需在變坡點8m位置增設(shè)一層。要求路基拓寬高度范圍內(nèi)土工格柵數(shù)量≥3層，格柵搭接寬度>1.0m，用[WTBX]10mm鋼筋固定，固定間距≤10m。

2.2.4 埋設(shè)U型沉降管

樁頭碎石墊層及加鋪填土壓實后，反挖溝槽至碎石墊層底部，在U型剖面管中預(yù)穿好鋼絲測繩后放入溝槽中，用接頭將剖面管逐根連接，并采用螺絲固定。埋設(shè)剖面管時應(yīng)使其導(dǎo)槽于水平或豎直方向穿出。

2.3 沉降檢測

（1）隨著時間的推移，路基各測點沉降量逐漸收斂。如圖1所示，根據(jù)時間先后，縱向?qū)Ρ雀鳒y點沉降量可知，沉降量增量呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。高速公路運營6～18個月期間，在車輛荷載作用下，路基各測點沉降量增量逐漸增大，路基尚未穩(wěn)定;而運營18～30個月期間，地基沉降量增量逐漸減小，沉降速率放緩，說明地基沉降趨于穩(wěn)定。

（2）地基沉降量滿足施工要求。由圖1可知，地基沉降量隨距舊路基中心線的距離增大呈先增大后減小的趨勢，各測點在運營30個月期間內(nèi)，沉降量最大值為38mm，<50mm，滿足施工要求。最大值位于距舊路基中心線14m處，為新舊路基拼接處，同時也是新路行車道，車輛荷載較大，故沉降相對較大，但仍然滿足施工要求，說明結(jié)合CFG樁復(fù)合地基與土工格柵搭接的新舊路基拼接處治措施，能夠有效控制路基拼接處差異沉降。

3 結(jié)語

為探究高速公路路基加寬施工中新舊路基拼接處差異沉降控制方法，本文剖析舊路加寬差異沉降機理及其主要影響因素，并依托實際工程，詳述新舊路基加寬拼接過程中的施工要點，提出結(jié)合CFG樁復(fù)合地基與土工格柵搭接的新舊路基拼接處治措施，經(jīng)沉降檢測，結(jié)果表明：地基沉降在運營18個月后開始收斂，最大沉降38mm，滿足施工要求，該處治方式施工效果良好。

參考文獻：

[1]王 珂.高速公路改擴建工程新舊路基差異沉降發(fā)生模式與控制標(biāo)準(zhǔn)研究[D].濟南：山東大學(xué)，2018.

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