改擴建公路中新舊路基拼寬技術研究

曹國斌

（甘肅順達路橋建設有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

隨著交通量的不斷增加，老舊公路的通行能力已經不能滿足當前的交通需求，導致其在路網中的地位與實際運輸能力不匹配。為了緩解現有的交通量過于飽和的問題，公路改擴建已逐漸成為當前公路建設中的“重頭戲”[1]。公路改擴建是一種以運輸通道資源、土地和道路資源為基礎，以最大限度地提高運輸能力和服務質量為目標，對運輸通道資源、土地和道路資源進行有效的綜合開發。相比開辟新線路，改擴建公路具有占地面積小、耗費資金少等優勢[2]。但目前不少已有改擴建公路存在新舊路基不均勻沉降的問題，這也是改擴建公路出現病害的主要原因[3]。所以，在改擴建公路中，控制新舊路基的拼接質量至關重要。

1 公路舊路基拼寬常見問題

舊路路基經過長時間的固結沉降，基本不再變形，而改擴建路基填土的沉降時間較短，新拼寬路堤自重將以偏心荷載的形式作用于老路基，使老路基產生新的附加應力。與老路基的應力疊加后，會產生新的不均勻沉降，兩側對稱加寬后，兩側的附加應力作用形式相同。所以，相對于老路基，新拼寬路堤沉降呈“W”形分布，在道路中央最小，拓寬路基部分最大，如圖1所示。

圖1 路基加寬前后不均勻沉降示意圖

在路面結構鋪筑后，新舊路基間的不均勻沉降會使路面結構層間的附加應力大于路面材料的抗拉強度，從而使路面出現裂縫等病害。路面積水會沿著裂縫滲入路基內部，這會影響路基的穩定性，導致公路出現病害，降低道路的服務水平。

路基是路面的基礎，承受由路面傳來的行車荷載，因此路基的穩定性會直接影響道路的安全性。部分地區在公路改建施工過程中忽視了對路基的處理，導致公路在使用過程中反復出現病害，極大程度地影響了公路的運輸能力。舊公路的兩側通常會有排水渠，排水渠雖然可以減少水流對道路的破壞，但也會導致排水渠底部的土壤變松軟，強度不足。因此,在進行道路加寬的過程中，通常需要將原本的排水渠改造為路基，但若不能科學處理路基就難以保證改建后公路的安全性。最常見的路面塌陷就是道路路基處理不當導致的，主要是路面結構下部出現空洞或路側發生滑移，使得下部結構對路面和車輛的支撐力不足，進而使道路中間或路側邊坡出現大面積坍塌。

2 工程案例

甘肅省某一級公路，道路全長48.5km，其中六車道快速路長36.2km，設計車速100km/h，路基寬35m；四車道長12.3km，設計車速80km/h，路基寬28m。此次改擴建工程是將4 車道段擴寬為6 車道，設計車速提升到100km/h。

3 公路改擴建工程路基拼寬技術

3.1 施工準備

在施工前，要對現場的水文地質以及舊路的狀況進行調查。第一，根據水文地質資料選擇合適的施工方案。如果是雨水充沛的地區，在進行基底處理時要鋪設透水材料；在腐質土上方施工時，要進行一定的基底加強等。第二，要充分考慮舊路的病害，制定有效的預防措施。舊路的病害種類、規模以及成因都對路基加寬工作的推進有重要影響。以公路病害中較為嚴重的路面沉陷為例，公路路面沉陷的原因有很多。工程設計不合理，會導致路基出現不均勻沉陷，進而導致路面結構層遭到破壞，出現局部的位移或者沉陷；路面基層受到雨水侵蝕也會導致路面結構層底部出現空陷，進而導致路面結構層被破壞；路基施工過程中壓實度不達標，會出現路基不均勻沉降現象，導致路面出現裂縫等。因此，在進行施工設計之前必須對舊路進行詳細的調查，找到舊路病害原因，并在改擴建工程中采取有效措施，降低改擴建之后的道路病害發生率。

3.2 舊路基邊坡臺階施工

為了保證路基拼寬強度，在施工時需要將舊的邊坡挖成臺階狀，在兩臺階中間進行新路基施工，保證新舊路基交錯結合，進而保證路基加寬之后的強度[4]。臺階施工的技術要求：第一，臺階開挖前應拆除老路邊溝及圬工防護，并對老路邊坡削坡35cm。第二，沿老路坡面開挖臺階，開挖臺階按平臺寬度進行控制。第三，為便于鋪設土工合成材料，將頂層臺階寬度設為2m，中部臺階按不小于1m 控制，底部臺階按不小于1.5m 控制。第四，臺階自下而上逐層開挖，采用豎向外傾式，橫向水平，同時設置傾角，防止臺階積水，這樣也便于施工期排水。第五，完成臺階開挖后，及時填筑新路基。第六，臺階開挖時若老路堤出現滲水或不穩定的情況，應及時報告現場監理，若需采取處理措施，應加固老路堤后再施工。

3.3 路基填筑施工

路基填筑施工前必須對路基邊緣線進行準確放樣，明確拼寬路基的填筑范圍，并對范圍內的路基進行統一壓實。在對路基范圍內的原地面進行清耕壓實后，要對路段進行分層填筑、分層壓實，且路基填筑分層的最大松鋪厚度不應超過30cm。由于受到沿線構造物及施工計劃等因素的影響，路基填筑有時需要分段施工。若路基填筑分幾個作業段施工，兩段交接處不在同一時間填筑，先填路段應按1∶1 坡度分層留臺階；若兩個路段同時填筑路基，應分層相互交疊填筑，并保證搭接處的壓實質量。在壓實過程中，影響路基碾壓施工效果的因素較多，包括含水量、壓實設備、碾壓次數、碾壓速度等[5]。所以，在正式施工前應進行碾壓試驗。在碾壓試驗階段，技術人員應結合工程設計要求，選擇最佳的組合方式，保證碾壓施工的各項指標符合設計要求。在臺階施工前應確定好碾壓設備，以保證臺階寬度與設備相適應。在分層碾壓作業過程中，應控制好每一層的碾壓厚度及壓實度，尤其是在新舊路基相交的位置，要保證碾壓作業后路基平整、光滑。為保證壓實質量，應實時檢查壓實土的含水量，使路基填土能在接近最佳含水率的狀態下被壓實。對于難以壓實的邊角部位，應以小型壓實機具輔助，保證壓實質量、壓實度滿足相關規范和設計要求。

路基的密實度會直接影響道路后期的沉降情況，而通過沖擊夯實的方式可提高道路的密實度，有效降低道路在使用過程中的沉降度，而且沖擊夯實可以促進新舊路基的結合，降低新舊路基連接處出現裂縫的概率。在路基填筑施工中，填筑速率也會影響道路的強度，如填筑速率過快會導致地基產生較大的剪切形變。由于影響路基填筑速率的因素較多，因此需要結合每個施工段的實際情況，合理控制填筑速率，一般應保證24h 內地面沉降率不大于10mm，坡角的水平位移速率小于5mm。

3.4 路基施工期排水

為確保路基拼接質量達到規范要求，要格外注重路基施工中的排水工作，需控制施工期內雨水對路基的侵蝕。路基施工期間的排水工作主要是為了清除施工過程中進入路基區域的雨水，其中以老路基表面、坡面、新路基坡面的排水為主。路基施工期間為確保新老路基頂面排水通暢，需根據施工地氣候條件、土質情況，建筑2%～4%的排水橫坡。路基施工期排水系統主要分為老路基臨時排水系統、新路基臨時排水系統（見圖2）。

圖2 施工階段路基排水系統總體示意圖（單位：m）

對于出現滲水嚴重的老路基，需采取科學有效的治理措施，既要清除老路基內部浸水，還要封堵水源。治理方案：在老路基滲水處修建橫向排水盲溝；對連續分布的滲水地段，可先通過縱向盲溝連通高度相同的滲水點，再設置橫向盲溝，形成排水網絡，清除浸水。滲水路段盲溝布局見圖2。

圖3 老路坡腳滲水或老路基底設有排水墊層的路段排水系統

3.5 合理控制路基填料

由于不同等級公路的設計荷載不同，為了滿足工程的荷載需求，需在設計階段明確填筑材料。雖然新舊路基交錯布局可以減少新路基后期的形變，但新路基的沉降現象不可避免，因此在選擇路基填筑材料時，應選擇透水性能好的路基填筑材料。

在進行路基填筑作業前，施工單位應對所選擇填筑材料的承載比、液塑性以及抗打擊性進行測試，確保填筑材料的各項指標都符合設計要求[6]。若路基填料不能充分滿足道路填筑要求，可根據室內土工試驗結果，采取摻石灰的方法對其進行改善，摻灰比例應根據路基不同層位來確定。工程現場土工試驗結果如表1、圖4～圖6所示。路基填料摻灰后，相關土工試驗技術指標滿足規范及技術文件要求，方可用于路基填筑施工。

圖6 路基填料的自由膨脹率

表1 路基填料土工試驗結果

圖4 擊實試驗結果

圖5 承載比試驗結果

3.6 土木格柵

土木格柵是道路補強的一種常用方式，由于土木格柵具有強抗拉性、低伸縮性等特點，所以在作業過程中不易發生形變，能夠與土體進行有效連接，約束土體的側向位移。在土工格柵中填充粗顆粒可以有效提高路基加寬后的承載力和穩定性。土工格柵在路基加寬工程中能夠得到廣泛應用，除了其自身性能優越，更重要的是土工格柵施工便捷，可以滿足不同路況的施工需求。路基填筑1.5m 以內，一般3 層土工格柵就能滿足施工需求；路基填筑在1.5～10m，需要設置6 層土工格柵，分別在路基底層和路基頂層設置3 層土工格柵；填筑高度大于10m，需要設置9 層土工格柵，確保土工格柵施工能夠滿足道路加寬的需求。在土工格柵的選擇上，需要結合具體的施工要求，一般建議采用鋼塑雙向土工格柵，此類格柵能夠滿足120kN/m 的施工需求，且能夠滿足大部分路段的施工技術要求。

4 結語

結合實際工程案例，對公路改擴建工程中的舊路基邊坡臺階施工、路基填筑、路基施工期排水、路基填料、土木格柵等施工技術進行分析，以期為同類工程提供借鑒。