淺談高速公路工程路基加寬技術研究

李 楠

(甘肅省交通科學研究院集團有限公司，甘肅 蘭州 730030)

1 高速公路加寬的方式

高速公路改擴建的方式包括單側加寬、兩側加寬和混合加寬。

單側加寬的優點是：不加寬側的附屬設施可以繼續保留使用，施工對既有高速的通行影響較小。缺點是：由于路線的中心線發生了偏移，導致中央分隔帶內和加寬側的附屬設施要進行重新改移或拆除。

雙側加寬的優點是：路線中心線可作為改建后線路的中心線，新老線路的橫坡斷面能有效的組合。缺點是：既有高速公路兩側的附屬設施均要拆除，對既有高速通車的安全防護要求更高，施工期間占地較多，安全影響因素較大。

混合加寬采用的是單側和兩側組合加寬的方式，施工比較困難，影響因素較為復雜，所以在實際工程中較少采用。

2 高速公路加寬的特點

總結目前已完工改擴建高速公路項目，從通車運營和路基、路面病害機理方面考慮高速公路加寬存在以下幾個特點：

（1）在新、老路基搭接處，由于新、老路基材料性能與力學性能差異較大，兩者無法在第一時間內形成受力共同體，因此在車輛荷載及土體永久固結作用下，新、老搭接處周圍會產生不均勻變形，從而導致該處路基產生較大的不均勻沉降和橫向裂縫。

（2）由于交叉處空間較小，回填土的分層壓實無法采用大型壓實機械進行壓實，所以會存在局部漏夯和壓實度不易達到規范要求的情況，在恢復通車后路基產生沉降。

（3）由于路基的沉降原因，將會導致路面過早破壞，當有雨水在路面破損處積聚或沿裂縫滲入路基土體，會進一步導致路基土體結構破壞，進而加速路面損壞。

（4）新路面與原路面的搭接處，若處置不合理，容易產生施工縫。在雨季時，雨水沿施工縫很快進入表面層，滯留于瀝青混凝土的空隙中。在車輛的反復作用下，產生動水壓力使瀝青從粒料表面逐漸剝落下來，瀝青混凝土失去應有的強度，面層將產生網裂和變形。局部網裂會逐漸松散，松散的石料被車輪甩出形成坑洞，隨著時間的推移，將會造成路面大面積破損。

（5）新路面與原路面的搭接處，由于路面新老材料難以有效結合和壓實密度不同的原因，造成搭接處路面不平整。加大了車輛對路面的沖擊力，從而加速了路面的破壞。

3 高速公路路基加寬控制新老路基差異沉降措施

3.1 新老路基的處理

在高速公路改擴建過程中，首先要解決新舊路基之間存在的結合面質量問題，避新老路基之間銜接不佳等問題導致的裂縫出現。在改建之前，既有高速公路地基沉降已經完成，而新建路基將對新老路基產生附加應力及附加沉降，在之后的通行中再加上車輛等因素的影響，隨著道路承載力的不斷增加，裂縫也會隨之加大，甚至可以引發新老路基斷裂分離等問題。

因此，施工前應詳細調查既有高速公路沿線的地質條件，根據不同的地質條件采取不同的地基處理方法。結合我國對已經完成改擴建高速公路的研究和總結，目前所采用的處理方式有：粉噴樁、塑料排水板、攪拌樁、CFG 樁等處理措施。這些處理措施都有效的降低了新老路基沉降差，從而確保了拼接路段路基的穩定性。

3.2 臺階開挖

考慮到原有公路路基的邊緣存在一些坡度，為提高新舊路基的連接效果，保證路基質量，因此將原來的路基斜坡改成階梯狀的臺階，作為公路工程路基加寬施工中常見施工方式，其主要目的：一方面是為了清除老路堤表層植被和壓實度不足的填土；另一方面是加大新老路基的接觸面，從而增強結合面處的摩阻力和抗減強度；再者還可以通過鋪設土工合成材料以提高路基的結合性和整體性。開挖一般采用機械開挖為主，人工開挖為輔的方式。機械設備的效率高、可靠性高，可以有效保證坡度的均勻性。在公路路基加寬當中進行臺階開挖，會影響新老路基的銜接和結合，由于底料或是填料的影響，路面可能會出現沉降的現象，使得一定的剪切力產生在新舊路基的結合面之間存在，使得結合效果被影響，進而造成整體平面之間的不均勻。因此需要結合地勢和地形，調整臺階的寬度，使其更好地符合施工需求。

3.3 路基填筑

首先，對于工作人員而言，需要對路堤填料進行合理的選擇。為了最大程度對新老路基之間的連接效果有效提升，一般需要用相同的填料到路基加寬的位置。在對填筑材料選擇時，需要考慮強度、水穩定性等因素，其中以砂礫等材料為宜。在實際工程中常會出現所選材料不符合施工規定，因此不得不另外選擇新的材料。在可持續發展理念、生態文明建設等理念的要求下，為了對成本有效控制，并避免影響生態環境，就需要對原路基臺階開挖所形成的污土等進行有效處理。在對基底、坡土表面進行基礎清理之后，在符合規范要求的前提下，作為路基填筑材料進行使用。

其次，施工放樣工作的開展，是在正式進行填筑路基之前，相關工作人員需要結合路基加寬的設計方案，結合加寬寬度、邊坡坡度等因素進行基礎放樣，并標注出加寬路基的腳線，應用石灰來畫出路堤的填筑邊線。而提高路基填筑的便利性，需要在達到路堤邊緣壓實度實際施工要求的情況下，保證路堤填筑邊線可以在加寬路基坡腳線之外留出0.5m 左右的距離。

再次，鋪筑路堤填筑材料。為了降低路基本身的壓縮變形和曾強水穩性，通常在料源比較充足的地方采用透水性砂石填料。在料源較為缺乏的地區根據當地材料性能和運輸車輛的運載量以及工程進度安排，需要在通過路基試驗段進行預處理，并通過添加其他膠凝材料來改善材料性質，從而確保路基的整體性和提高路基的抗減能力。

最后，為了使加寬部分路堤和既有高速公路路堤能緊密銜接成整體，以降低新老路堤的不均勻沉降差，防止路面開裂，改擴建過程中還應嚴格控制壓實度。目前國內普遍采用的是適當提高新建路基的壓實度標準，并在新老路基結合處采用強夯和沖擊碾壓的措施。

3.4 路基路面排水

將排水施工應用到路基路面中，發揮其巨大的作用，可以有效提高路基路面積水的排水速度，避免出現滲水的情況。因此需要對路基路面進行集中排水，從而提升排水效率和排水質量，最大程度減少排水時間，減少出水對路面路基造成的影響，對排水效果有效保證。對于較高地勢、較高路面的路段，可以將雨水井或是排水溝設在路面中央，在工程中也能達到較好的排水效果。

3.5 新老路基結合處

在結合處公路路面設置觀測點，開挖時，公路路面如有坍塌、沉降、裂縫等情況時，應立即停止施工，并采取有效的補救措施。開挖前應在線路與地下障礙物交叉處作出標記，標出里程，障礙埋深、尺寸等，以免開挖不慎而對其造成破壞。在結合處機械局部漏夯的位置，應采取人工補夯，確保路基質量達到規范要求。

3.6 施工工藝

改移線路填料應嚴格按公路路基填料的最佳含水量控制，并嚴格按照“先輕后重、先慢后快、分層碾壓、碾壓均勻”的原則進行施工，改移道路完成后填土壓實度應高于相應路基施工規范標準。

4 高速公路路面整治措施

首先，高速公路改擴建的目的是解決現有道路通行能力不足的問題，既有路面結構已經處于超負荷服役，在車輛荷載的作用下已經超過自身的承受范圍；其次，既有道路已經服役多年，或多或少存在不同的病害；再次，由于早期修筑的半剛性基層瀝青路面比較重視基層的強度指標。或者由于設計者經驗不足造成的瀝青標號、集料級配和結構類型選擇不當從而導致瀝青面層比較薄弱。因此，新舊路面的有效結合成為改擴建高速公路首要面對的問題。

（1）新老路面的搭接尺寸。由于新老路面在材料性能等眾多方面的不同，根據相關資料可以看出，隨著搭接尺寸的的增大，新路面所承受的拉應力也隨之增大，相應的老路面的拉應力隨之減小。隨著搭接尺寸的增大，應力分布也越來越均勻。因此選擇科學合理的搭接尺寸不但能節約成本，也能降低新舊路面在車輛荷載作用下產生病害的風險。

（2）新老路面的搭接方式。新老路結合處的不均勻變形是導致路面縱向開裂的主要原因，一方面是由于新舊路基沿結合處開裂，反射至面層導致的，另一方面是路面結構在新老路面的結合處產生的較大的集中應力。因此采用路面結構搭接采用臺階的方式可以有效緩解應力集中的現象，從而搭接處路面結構的穩定性。

5 小結

本文根據近年來高速公路改擴建所采取的措施，分析路基、路面在新老結合處的受力特點，得出如下結論：

（1）通過總結和受力分析，新老路基解決沉降差的主要措施對新老路基地基的處理；削邊坡和臺階開挖；采用土工合成材料；采用和改進路基填筑材料；提高路基填筑壓實度；采用先進的施工工藝等。（2）路面的整治原則為選擇科學合理的搭接尺寸和搭接方式。