高速公路改擴建道路舊路基處治深度研究

魯敏

摘要 道路改擴建工程施工階段，合理確定舊路基處治深度是保證新舊路基拼接施工質量的前提。文章結合某高速公路改擴建工程實踐，在舊路基改造前，通過落錘彎沉儀（PFWD）測量回彈模量、彎沉，明確二者之間的相關性，明確高速公路改擴建工程新舊路基處治深度控制標準。結果表明，PFWD檢測彎沉的效率和精度明顯優于傳統的貝克曼梁檢測方法，制定的控制標準是確定路基處治深度的有效依據。

關鍵詞 公路工程路基;改擴建項目;處治深度

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）01-0113-03

0 引言

已服役高速公路隨著時間的推移，部分路基老化，急需升級改造，以提高道路路用性能[1]。工程實踐案例地區高溫多雨，道路原有路基及周邊區域的含水量逐漸增加，最高可達65%，導致舊路基的結構剛度大大降低，嚴重影響新舊路基拼接的施工質量[2]。因此需要通過換填石灰和水泥的方式，改善路基結構剛度。目前關于回填和土體改造的研究主要集中在新路基上，關于舊路基改造處治深度處理的研究不多。若處治深度偏小，則路基處治效果難以保證，若路基處治深度偏大，則容易造成資源浪費。因此，合理確定舊路基處治深度，是保證新舊路基拼接施工質量的關鍵。

1 工程概況

某高速公路改擴建工程方案規劃將現有的雙車道擴展為四車道，現有路基土體主要分為黏土砂、低液限黏土，新設計的路基高度135 cm，進行全層路基改造，主要通過水泥換填，水泥用量為5%。原道路路基回彈模量、壓實度等性能參數明顯變差，試驗測試表明，路基回彈模量30～45 MPa，明顯低于60 MPa的設計要求，路基表層15 cm處的壓實度為標準壓實度的70%～90%，明顯低于96%的設計標準。

2 方案設計

2.1 彎沉和回彈模量檢測

首先用傳統的貝克曼梁法檢測路基彎沉，梁長5.5 m，檢測得到的彎沉值為靜態彎沉值，使用軸重150 kN，胎壓0.8 MPa的試驗車輛，需要多名檢測人員配合完成，且耗時較長。新修訂的高速公路施工技術規范建議盡可能使用自動測試設備進行路基彎沉檢測。但是，由于不同路基結構的土體成分存在較大差異，因此規范中并沒有提供明確的換算公式[3]。

采用PFWD測試彈性模量，利用規定重量的沖擊錘從規定高度釋放，自由落體到承載板上，檢測沖擊錘給路基帶來的沖擊壓力，通常為0.7 MPa，其作用是模擬車輛載荷對路基路面的作用，測量載荷作用下路基路面的變形，并使用嵌入式處理系統將其轉換為回彈模量。該方法省時省力，測量準確[4]。

2.2 試驗設計

根據項目特點，取粘土砂和低液限粘土砂兩種路基試驗段，長度均為100 m，清理原有路面結構，暴露舊路基路床，兩個試驗路段的車道布設40個測點，分別用貝克曼梁檢測法和PFWD檢測法，檢測各層改造路基的彈性模量、彎沉值，明確二者相關性，比較分析各層換填處治對路基彎沉的處治效果。

（1）根據相關施工技術規范，高速公路改擴建工程路基路床厚度為120 cm。為方便進行試驗檢測，每層碾壓厚度為24 cm，分為5層。用貝克曼梁檢測法和PFWD檢測法，分別檢測各層原有路基彎沉值以及彈性模量，明確二者的相關性，比較分析各層填筑處治措施對路基彎沉的抑制效果。

（2）用5%水泥換填土基，碾壓后養護7 d，待強度基本達到要求后，為確保試驗數據的可靠性，需要在同層厚中心線布設多個測點，每一層布設2～3個測點，取多個測點數值的平均值，作為路基的最終彎沉值和彈性模量。

（3）用PFWD檢測舊路基頂面土體彈性模量，反算出路基彎沉值，并將其與施工設計要求的彎沉值進行對比，明確各層路基處治后的彎沉減小效果，從而確定最佳的路基處治深度。

3 土基回彈模量與彎沉分析

3.1 未改造舊路基回彈模量與彎沉分析

在兩種路基試驗段布設測量點，銑刨路基結構直至暴露路基頂面，分別在兩種路基試驗路段的車道布設40個測點，分別用貝克曼梁檢測法和PFWD檢測法，檢測未改造路基頂面的彈性模量、彎沉值，明確二者相關性，比較分析各層換填處治對路基彎沉的處治效果。圖1為試驗測試結果、路基彎沉值、回彈模量之間的關系。

根據圖1可以看出：1）粘土砂和低液限粘土砂路基的頂面彎沉與彈性模量的相關系數不低于0.93，相關性較好。PFWD檢測法具有操作方便、測量準確等優點，可替代貝克曼梁檢測和評估路基彎沉;2）相較于低液限含砂粘土，粘土砂的彎沉更小，彈性模量更大，二者擬合方程存在一定差異，說明不同類型路基彎沉與彈性模量之間的相關性不同，應結合實際情況進行具體分析。

3.2 改造后舊路基回彈模量與彎沉分析

在兩種路基試驗段布設測量點，銑刨路面直至暴露路基頂面，采用5%水泥換填方式分5層改造舊路基，壓實后養護7 d，然后分別用貝克曼梁檢測法和PFWD檢測法，檢測原有路基頂面的彈性模量、彎沉值，明確二者相關性，圖2為試驗測試結果、路基彎沉值、彈性模量之間的關系。

根據圖2可以看出。1）對于粘土砂和低液限粘土砂，經過水泥換填改造的兩種路基彎沉與彈性模量的相關系數均不低于0.93，表明PFWD檢測法在改造后的路基檢測中效果也很好，可以替代貝克曼梁法檢測和評價路基彎沉。2）與液限低的粘土砂相比，經過改造后的粘土砂彎沉更小，彈性模量更大，主要是因為改造前后的路基粘土質砂的抗變形能力，都比低液限黏土更好。

4 舊路基處治深度確定

4.1 黏土質砂路基

在粘土砂路基試驗段上分5層進行水泥換填改造后，通過PFWD測試路基彈性模量，根據圖2反算路基頂面彎沉，得到路基土層數與路基頂面彎沉之間的關系。基于總結得出的彎沉變化規律，建議按照表1中列出的指標控制粘土砂路基處治深度。

4.2 含砂低液限黏土路基

在低液限粘土砂路基試驗段分5層進行水泥換填改造后，通過PFWD測試路基彈性模量，根據圖2反算路基頂面彎沉，得到路基土層數與路基頂面彎沉之間的關系。基于總結得出的彎沉變化規律，建議按照表2中列出的指標控制低液限粘土砂路基處治深度。

4.3 處治效果驗證

在該高速公路沿線選取部分試驗路段，用PFWD檢測路基土體彈性模量，反算出路基彎沉。以1 km路段作為施工單元，在車道上布設40個測點，呈S形排列，通過測點測量評價路基彎沉。按表1、表2中列出的控制指標對原有路基進行不同深度地處治，經過水泥換填改造后，再根據圖2反算出路基彎沉，驗證處治效果。

根據上述處理建議，原有路基采取不同的處治深度處治后的路基頂面彎沉均符合設計要求。同時，改造后的路基彎沉減小幅度合理，說明處治方案符合施工經濟性要求，具有廣泛的適用性[5]。

5 結論

結合某高速公路改擴建工程，選取粘土砂和低液限粘土砂兩種舊路基作為試驗段，以PFWD法測得的回彈模量作為控制路基處治深度的主要指標，對試驗路段原有路基、改造后路基的彈性模量和彎沉進行分析，明確二者關聯，給出確定路基處治深度的指標。

（1）根據項目特點，取粘土砂和低液限粘土砂兩種路基試驗段，長度均為100 m，清理原有路面結構，暴露舊路基路床，兩個試驗路段的車道布設40個測點。通過PFWD法檢測得到的回彈模量、彎沉相關性良好，PFWD法具有操作方便、測量準確等優點。因此，PFWD檢測法可以代替貝克曼梁法檢測和評價路基彎沉。

（2）兩種路基在改造前后分別用貝克曼梁法、PFWD法測得的回彈模量、彎沉均具有很好的相關性，但PFWD檢測效率更高。

（3）處理深度為0（不處治）、24 cm（處治1層）、48 cm（處治2層）、72 cm（處治3層）、96 cm（處治4層）、120 cm（處治5層）的試驗結果表明，上述處治深度控制標準，能夠有效指導高速公路舊路基處治施工。

參考文獻

[1]肖雋.改擴建公路路基路面設計優化探討[J].科學技術創新，2021（27）：124-125.

[2]趙精富.公路擴建工程路面拼接技術[J].中國科技信息，2021（19）：54-55.

[3]王佼.高速公路改擴建新舊路基銜接處施工質量控制[J].交通世界，2021（24）：112-113.

[4]韓若楠.高速公路改擴建分部填筑路基差異沉降特性及處治技術研究[D].濟南：山東大學，2021.

[5]李海濱.改擴建公路路基路面設計優化措施[J].交通世界，2021（23）：76-77.