公路擴建工程路基施工技術要點分析

陳靜 河南通源高速公路養護工程有限責任公司

一、工程概況

某公路改擴建工程全長46.2km，為雙向四車道，本地區位于暖溫帶半濕潤季風氣候帶，四季分明，雨熱同期。全年氣溫平均為12～14℃。降水量年平均為600.8mm。據地質勘查結果顯示，本路段第四系地層覆蓋層厚，巖層出露不多，地表耕土量大，素填土、粘土、粉土等為地層巖性土質。根據交通量觀測資料可知，本路段通行大型車輛較多，所占比例高達35%左右，且呈不斷增長趨勢。介于道路狹窄，大型車輛行駛速度較慢，將嚴重影響交通流通行速度，大幅降低公路通行水平。目前來看，部分路段已經出現了擁堵問題，若不及時解決，勢必會嚴重影響道路服務質量。基于當前交通量增長需求，決定改擴建為雙向八車道，加寬方式主要以雙側拼寬，且局部采用單側或兩側分離加寬。42m為路基標準寬度。本項目沿線旅游資源豐富，若實施擴建改建施工，可進一步推進本地區旅游行業發展，有利于區域經濟增長。

二、公路擴建施工問題及控制要點

（一）地基沉降

填筑路基時，路基填料需通過壓路機碾壓，可有效提升土基的變形性能。施工過程中，對于地基剛度提高來講，碾壓作用不大。也就是說，地基土是導致工后沉降的主要原因。原有公路地基通車運行多年，已完成固結沉降，幾乎不存在未完成沉降現象。然而，在行車荷載等多種因素影響下，新建公路地基仍會產生很大沉降量，勢必會引發新舊路基差異沉降。

（二）土基沉降

相比地基沉降，在自重和行車荷載等作用下，土基的沉降量相對較小。

（三）新舊路基不協調變形

新舊路基所采用的填料不同，則其剛度、密實度也會存在一定差異。在行車荷載等作用下，很可能會產生不協調變形問題。路基土需承受剪應力，路面結構則需承受彎拉應力。作為非結合材料，相比路面結構層抗彎拉承載力，路基土的抗剪承載力較低，這種情況下，路基土必定會產生裂縫，甚至在搭接處進一步導致路面結構層應力集中，從而產生反射裂縫，病害愈加嚴重。

（四）新舊路基搭接處施工控制

公路擴建工程施工關鍵點在于搭接臺階開挖尺寸和新路基搭接處的壓實質量控制等等，但是在碾壓施工中，搭接處土基往往很難完全碾壓，極易成為薄弱帶。

（五）新舊路基邊坡穩定性不足

一般情況下，新舊路基整體性較差，差異沉降量過大，這種情況下，很容易導致新舊路基邊坡穩定性不足，從而出現坍塌、滑移等問題。為了更好地提升工程質量，必須針對常見問題采取一定措施。根據本工程實際情況，需做到以下幾點：

第一，可采用復合地基有效減小新建公路地基沉降，在15cm以內合理控制新路基總沉降，在5cm以內控制工后沉降。

第二，路基填料可采用低液限粘土材料，保證碾壓施工質量。

第三，加筋材料鋪筑到土基頂部，有效提升土體抗剪強度。

第四，做好排水設施處治，有效降低水分滲入的概率。

第五，做好搭接處施工質量控制，保證新舊路基搭接質量。

三、公路填料試驗及路用性能分析

本工程屬于道路擴建工程，路基填料性質、填筑質量對公路耐久性、安全性影響巨大，因此，在選擇填料時，需通過各類室內試驗對其物理力學性能進行分析，并做好路用性能進行檢測與評價。

（一）填料試驗分析

（1）顆粒及物質組成試驗

按照試驗要求進行分析，可得1#土樣內≥2mm粒組含量為0.6%；2～0.075mm粒組含量為1.1%；＜0.075mm粒組含量為98.3%。2#土樣內≥2mm粒組含量為0；2～0.075mm粒組含量為3.8%；＜0.075mm粒組含量為96.2%。由此可見，兩個土樣的顆粒組成基本相同，且多以＜0.075mm的細粒土為主。

（2）液塑限試驗

通過試驗規程規定，通過液限塑限聯合測定法進行填料液限、塑限檢測，所得結果如下：1#土樣的液限為30.2%，塑限為19.1%，塑限指數為11.1；2#土樣的液限為36.1%，塑限為20.0%，塑限指數為16.1。由此可見，兩種土樣的液限均在50%以內，說明均為低液限土。

（3）擊實試驗

通過輕、重型擊實試驗分析，可得1#土樣最佳含水率為12.1%，最大干密度為1.95g/cm3；2#土樣最佳含水率為13.4%，最大干密度為1.94g/cm3。由此可見，兩者相差不大，通過壓實指標分析，土料具有較小最佳含水率，及較大最大干密度的情況，壓實后土料密實度越好，越能充分發揮材料的力學性能。

（4）浸水CBR試驗

材料強度的水穩定性可通過浸水CBR試驗真實反映出現，同時還能間接體現土料的膨脹特性。作為非粘結結構，土基受環境影響很大，尤其是地下水、路面裂縫等影響。當土料浸水之后，其水穩定性將越來越差，嚴重影響其強度，最終危害行車安全。因此，于土基填料而言，浸水CBR值極為關鍵。通過試驗檢測可知，1#土料的膨脹量在0.85～1.99%，CBR值為7.6～9.9%；2#土料的膨脹量在0.86～1.98%，CBR值為10.0～11.4%。由此可見，兩種土料的CBR值都可達到規范要求，且具有良好的水穩定性。此外，相比膨脹量規定值（＜4%），膨脹性較弱，同樣可滿足要求。

（二）土料路用性能分析

本文選取貝克曼梁法檢測上路床的回彈模量，分別以土樣編號1#和2#土上路床進行彎沉試驗分析研究。

（1）1#土料上路床彎沉測點取16個，回彈彎沉范圍為26～90（0.01mm），平均值為59.12（0.01mm），代表值為102.44（0.01mm）。

（2）2#土料上路床彎沉測點取22個，回彈彎沉范圍為16～92（0.01mm），平均值為54.73（0.01mm），代表值為96.13（0.01mm）。

根據現行規范規定，容許彎沉值為＜155.3（0.01mm），上述兩種土料均可滿足要求，說明土料具有較高強度。

四、試驗段路基施工工藝流程

根據工程實際情況，本文選取兩個試驗段進行鋪筑，即試驗段I采用1#土填筑，上路床采取6%石灰改性。試驗段II采用2#土填筑，上路床采取6%石灰改性。經填土物理力學性質和路用性能分析，上述兩種土料均為低液限粘土，兩者各項性能基本相同，因此，兩個試驗段屬于平行試驗組，希望能夠得出具有代表性的數據結果，用于公路擴建施工指導。

（一）試驗段地基施工

結合本工程具體情況，軟土埋設小于10m，樁長可設置在6～8m，因此，水泥攪拌樁可采用6m長、0.5m樁徑即可。在平面上按照等邊三角形進行水泥攪拌樁布設，1.1～1.4m為中間布設間距，60kg為單樁每延米漿噴水泥用量。針對復合地基的各項情況，可通過重型重力觸探試驗進行檢測。具體結果如表1所示。

由表1可見，通過重力觸探試驗分析，相比技術要求，復合地基承載力檢測值均在150KPa以上，且明顯高于150KPa，表明復合地基在提升地基承載力方面具有重要作用，可有效改善公路擴建工程差異沉降問題。

（二）試驗段土基施工

在公路工程施工中，土基對上覆路面結構起到支撐作用，可以承擔行車荷載。為此，必須合理控制土基施工質量，尤其是碾壓施工質量。按照施工設計原則，碾壓可分為3階段完成，首先選用振動壓路機進行1遍靜壓，速度可控制在3～5km/h，隨后進行弱振+強振施工，本工程以1遍弱振施工后，再進行3～4遍強振，本階段碾壓速度可控制在2～3.5km/h。待壓實度基本滿足施工要求后，可最后進行1遍靜壓施工。每次碾壓均要進行一次壓實度檢測，直到達到壓實度96%以上設計要求。

表1 重力觸探試驗結果

（三）鋪設加筋材料

為提高新舊路基的整體效果，降低新舊路基不協調變形概率，可在試驗段鋪筑加筋材料。根據工程實際情況，可將2層加筋材料鋪設到試驗段，其中將一層土工格室鋪設到新建路基底部，從搭接臺階內緣向加寬路基邊坡處鋪設土工格室。同時，將土工格柵鋪設到上路床下30cm處。

（四）新舊路基搭接施工

按照自下而上的順序開挖臺階，每階臺階向內傾斜度需控制在4%左右。完成臺階開挖之后，便可進行填筑施工。一般在填筑路堤時，需將一層高強度土工格室鋪設到路堤底部，可以起到排水、加筋補強的效果。待完成施工后，同樣要將一層土工格柵鋪設到上路床底面，從而增強加筋補強目的。

五、結束語

綜上所述，在公路擴建施工中路基起到承上啟下的作用，是公路建設的重點，但所要面臨的問題也很多，尤其是沉降問題。根據工程實際情況，結合以往工作經驗，需合理采用公路路基加寬方式，保證施工質量，提高施工技術水平。