高速公路改擴建工程新舊路基銜接技術

樊家志，匡志光

（廣東華路交通科技有限公司，廣州510420）

1 工程概況

廣東省沈海國家高速某改擴建工程全長54 016 m，除129座主線橋梁（含互通橋梁）累計6 810.66 m外，其余均為路基。其中，新舊路基填筑長度累計約44 401 m。舊路基為填土路基，上路床壓實度均≥95%，然而盡管已運行多年、經歷了車輛荷載反復作用，但并沒有出現大病害，且該路基壓實度仍基本維持原有設計壓實度，甚至部分路段超過了原有設計壓實度。為防止應力重分布造成應力集中而導致拼接裂縫，銜接新舊路基兩部分的路基反應模量需相差不大?；诖?，本工程加寬路基采取氣泡混合輕質土填筑的處理方案。

2 工程難點

本工程為改擴建工程。舊高速公路為雙向4車道，路基頂寬28 m；新高速公路在加寬舊路后，由雙向4車道改造成了雙向8車道，路基頂寬也從28 m增加到了42 m。本工程互通共8座（改擴建7座，新建互通1座），改擴建服務區1處，新建服務區1處。在施工過程中，需在確保雙向4車道通車（保4）前提下，遵守“通行第一、施工第二、大局為重”的原則。

2.1 交通組織和施工組織復雜

本工程作為國道主干線和經濟運輸動脈，影響與制約沿線產業布局和城鎮規劃，因此與沿線居民生產生活環境密切相關。根據交通量調查可知，本工程2015年全線平均交通流量已超過50 000 pcu/d，個別路段甚至超過70 000 pcu/d，因此，交通量已接近或達到高速公路路段所能承受的最大通行能力，被認為是廣東省高速公路有名交通擁堵“黑點”，會經常性出現通行緩慢現象甚至嚴重堵塞（節假日尤為突出），服務水平嚴重下降。此外，本工程以過境交通為主，大型車輛所占比例高。

2.2 改擴建存在新舊路基差異沉降問題

本工程處于廣東西南部皂幕山～天露山低山丘陵東南緣，主要為潭江中游于下游支流沖積的平面、階地、谷地。沿線地表水系發育，主要分布有水口河、鎮海水、良西河等潭江水系支流，且池塘分布也較廣泛。

沿線路基中軟土分布面積較廣，呈帶狀或點狀分布，主要分布在山間洼地、地勢低洼、河流階地，顏色多為淺灰、深灰和灰黑，呈軟塑～流塑狀態，含少量腐殖質，具有腐臭味，土質不均勻，局部含砂；此外，沿線魚塘、山塘、沼澤等普遍存在塘底浮泥。

本工程沿線軟土埋深一般小于3 m，厚度較小；但個別路段埋深達20.0 m，深度較深，且厚度不均，物理力學性質差。從整體來看，本工程沿線軟土具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高等特點，對新舊路基穩定性與差異沉降均有影響。由此可看出，處理軟土是本工程開擴建過程中的重要控制環節[1]。

2.3 拓寬舊路中新舊路基銜接問題

對于改建舊路來說，如何在拓寬后保證新路基質量，很大程度上決定著改擴建后高速公路的使用壽命。其中，控制與延緩銜接處的路基開裂病害，是有效保障新路質量的關鍵環節。通常情況下，引發路基開裂主要有2個原因：

1）拓寬舊路后，新舊路基會產生差異沉降，這是造成銜接部位產生開裂的主要因素。

2）因路基填筑強度不足，所以填筑后新路基頂面當量回彈模量會與舊路基頂面當量回彈模量相差較大；這會在新路路面結構內部造成應力重分布，特別是當銜接處產生較大應力時，就會產生局部應力過于集中的現象，從而導致路基開裂。

針對此，要采取對應處治措施來減少拓寬后新路基沉降量，以進一步縮小新舊路基的差異：同時，要加大對新舊路基銜接問題的處理力度，從而更好地保證新路基質量與減輕新路基發生病害的概率。

就本工程而言，可實施3項措施：（1）適當提高拓寬后新路基壓實度，并在增加造價不多的前提下，有效提高新路基整體強度，并減少不均勻沉降量；（2）基于現有規范標準，在選擇路基填料時根據實際情況增加一個百分點執行；（3）新路基壓實時按照GB/T 50123—2019《土工試驗方法標準》中關于重型擊實標準來執行。

2.4 改擴建方案不可控因素較多

本工程為瀝青路面，整體厚度為75 cm，屬于偏薄。其中，3個面層總厚度為15 cm，罩面面層厚度為4 cm。由于舊路路面所使用的瀝青混合料為普通石油瀝青，高溫穩定性較差、抗疲勞和抗車轍能力較差，因此造成了部分路段出現整體承載力不足、彎沉值較大等現象，而這也是當前本項目形成各種病害的重要成因[2]。

故而，因改擴建方案會直接影響本工程總體路線設計、工程量、施工組織設計等內容，所以應充分結合舊路面施工質量、運營期養護等情況來制定。

2.5 高速互通改擴建方案復雜

在高速公路改擴建工程中，路線總體方案是“靈魂”所在，而高速互通則是其中的難點和重點。這是因為，總體方案必須考慮地方路線完善、新路網形成，標準與規范變更，土地供用、工程投資控制、原設施利用、施工組織實施、不中斷交通方法等情況，并通過動態設計與多層面考慮，來進一步探索改擴建工程總體方案的主要特征。

3 路基銜接部位拓寬補強施工技術要點

3.1 拓寬新舊路基銜接部位施工技術要點

鑒于本工程新舊路基較易由于材料特性、結構尺寸等方面不同而出現差異沉降，且舊路已出現了開裂病害，因此在對新舊路基銜接部位進行拓寬施工時，采取了臺階法開挖的銜接方法：待開挖臺階成型后，于該處使用土工合成材料，這一目的是增強新舊路基銜接部位穩定性，并減小不均勻沉降量以及側向位移量，從而使其構成完整的路基整體。

3.2 補強新舊路基銜接部位施工技術要點

本工程局部改擴建路段填土高度需達到2 m以上，針對此種情況，可采取的措施有2項：

1）先正常碾壓填土路基，再進一步利用液壓式壓路機做補強處理，設備最大夯擊能為30 kJ/m2，作業點凈距按0.5 m控制，從兩側開始補強后逐步向中間區域推進[3]。

2）根據現場作業條件以及各部分質量要求，確定合適的強夯錘夯實法。除橋臺后第1排為使用夯擊能10 kJ/m2、12 t強夯錘夯實外，其他部分均使用夯擊能30 kJ/m2的9 t夯實錘夯實。

4 新舊路基銜接部位分段施工技術要點

4.1 填土高度H≤4 m路段

4.1.1 零填、低填路段的施工步驟

1）基底需清表厚度為0.3 m，主要清理易影響施工質量雜物；同時，處理好填筑前的壓實處理，以確保施工前實測填土壓實度≥90%。

2）采用換填法施工，材料以砂礫土為宜，原因在于其具有級配良好、水穩定性強的特征；該步驟需確保壓實度≥96%。

3）對于局部的基底欠壓實路段，按照“先清表、后填前碾壓”方法予以處理，并在此基礎上回填碎石，直至與路面齊平；經上述方法壓實后，需減小碎石空隙使碎石更緊密結合，此時要求壓實度≥96%。

4）換填優質填料至路面后，再進一步向該處填筑素土，厚度按0.2 m控制，做橫向補強壓實處理；此外，該步驟可啟用沖擊式壓路機，從而保證能夠壓實至護坡道的外側，確保邊坡部分也可具有穩定性。

4.1.2 臺階法施工要點

1）從舊路路基坡腳1～2 m處開挖臺階，寬度、高度分別控制在1～2 m和0.8～1 m，同時需逐級有序開挖，每完成一級臺階后隨即填筑并振動壓實；按上述順序高效施工，到達路床底面時，則可通過該處的路基填高來進行判斷與分析，旨在確定最后一級臺階合適高度后，再予以控制。

2）臺階填筑與壓實需逐級完成，必須在確保本層填筑與壓實的施工質量滿足要求后，方可向下一層施工。壓實采取振動壓實的方法，層土厚度為0.2 m；填筑后，要在路基頂面補充壓實數遍（具體遍數根據實際作業情況而定），以保證新舊路基可有效銜接為完整整體；此外，新路基填料選擇是較關鍵環節，應盡可能與舊路基填料保持一致，若因條件限制而無法使用同類材料，則需減小新舊路基使用填料的性能差異。

3）臺階開挖成型后，噴射C20混凝土，土層厚度為5 cm，以起到防護作用；同時，在該圖層內部設100 mm×100 mm的φ3.2 mm鍍鋅鐵絲網，并用U形釘固定，從而保證該鍍鋅鐵絲網可保持穩定性；若舊路路面以上第2個臺階及上下路床底部經過壓實處理后無質量問題，則從臺階內角處開始鋪設雙向土工格柵，其縱、橫向抗拉強度至少需達到80 kN/m。

4.2 填土高度4 m＜H≤8 m路段

該路段主要施工流程與填土高度H≤4 m路段基本一致。需特殊處理以下3項內容：（1）保證1∶1.5邊坡坡率部位；（2）護腳工程所用C20混凝土；（3）在寬度2 m護坡道上噴播植草，并在坡面做三維網植草處理，以實現全面防護。

4.3 填土高度8 m＜H≤12 m路段

該路段主要施工流程與填土高度H≤4 m路段基本一致。需特殊處理的內容有以下4項：（1）邊坡坡率控制需分情況考慮，邊坡上部分8.0 m邊坡坡率均需保持為1∶1.5，邊坡下部分則要調整為1∶1.75；（2）護腳工程采用C20混凝土；（3）為加強坡面防護，采用人字形骨架植草方法；（4）通過噴播植草方法來實現對2 m寬護坡道的有效防護，并設外傾3%橫坡。

填土高度8 m＜H≤12 m路段拓寬剖面見圖1。

圖1 填土高度8 m＜H≤12 m路段拓寬剖面

5 結語

路基作為高速公路的關鍵組成部分，在改擴建工程施工過程中需充分考慮到新舊路基銜接的穩定性要求，并根據實際情況采取針對性措施，從而使新舊路基可以銜接為完整且穩定的整體。本文分析新舊路基銜接時的重點施工技術，提出相應施工作業要點，可供類似工程參考。