高速公路改擴建路基拼接施工技術分析研究

吳明明

(南通路橋工程有限公司 江蘇南通 226001)

1 路基拼接施工形式與要求

1.1 施工形式

1.1.1 單側拼接

單側拼接是舊路基橫坡處常用拼接形式，施工中許多高速公路的分隔帶進行調整，再運用改造后空拼接方法，確保路基排水順暢，通常在新路基側端將縱向集水槽設置在新舊路分隔帶上，并間隔100 m設置一口集水井。但由于調整分隔帶十分復雜，施工量大，無法保障改擴建后新舊路徑保持強度一致，單側拼接在近年來的高速公路改擴建中應用較少[1]。同時，隨著拼接技術的更新，單側拼接的劣勢也愈發突出，新舊路基寬度不一致，改建成相同寬度時施工量大，將長時間、大范圍影響交通；單側拼接也導致互通、上跨分離式立交、服務設施等進行大規模改建；若舊路基設置為雙向橫坡，很難調整為單向坡。

1.1.2 單側分離

單側分離的應用相對普遍，因施工中回避諸多技術問題，該形式在多種施工界面上均有良好的適用性，如凈空問題突出路段應用單側分離更加靈活。在具體操作中，需先將初有路基設定為半幅路基，再利用中央隔離帶將初有路基通過隔離法劃分，最后按照施工設計方案中的要求，針對初有路基一側進行施工即可。其有平面、縱面兩種分離方式，平面分離相當于重新建分離式路基，加寬側可自由布置，但新建路基的寬度過大時，工程量更大，且會造成互通、上跨分離式立交、服務設施的大規模改建，難以將舊路基的雙線橫坡調整為單向坡構造物，若不調整則需要將原中分帶取消，不利于安全通行；而縱面分離不改變平面，遇到困難地段可進行平縱面同時分離，但縱面抬高路段需要進行高架橋施工，成本過高，施工量過大。

1.1.3 兩側拼接加寬

與以上兩種拼接形式相比，兩側拼接加寬的應用頻率更高，其使用價值突出，且工程量小、操作方便、消耗少、成本低、施工期間占據空間少，更受到行業青睞。在具體施工實踐中，若不得不對工況做出調整，則選擇兩側拼接加寬是最直接的改擴建方式，直接在已有公路兩側搭建即可[2]。但需注意的是，為保障路基、路面拼接的穩固性，拼接處通常設置為臺階，當臺階面、路床底面之間的距離不足130 cm時需要作為一個臺階開挖，超出130 cm則可按照100 cm與剩余高度兩個高度開挖。但兩側拼接加寬形式也存在明顯的劣勢，比如：會導致路基撓度偏大；后續也涉及大規模進行互通、服務設施改建；若加寬寬度較小，更不利于施工。

1.2 施工要求

路基拼接施工中為預防舊道路病害對路基穩定性與承載力的影響，需要在分段施工時及時處理舊路已出現病害再進行后續施工；因施工中面臨的地質條件不同，針對特殊地質，拼接施工中也需要做出特殊處理，如軟土路基穩定性差，施工期間影響大型機械設備的使用，施工后也影響路基性能，針對舊路軟基可采取清淤、換填、使用塑料排水板等方式進行處理，加寬軟基可采用粉噴樁、預壓、土工布、濕噴樁等方式進行處理；施工中需采用強夯、重夯進行路基處理時，加寬地段路基需預留出充足的面積；高度重視路基排水工作，選擇合適的排水方式，保障排水順暢，若地區降水量大、地下水位高施工中需設置臨時排水設施；舊路因使用時間較長，存在不穩定部位或已經發生損壞的結構物，需提前做好防護或加固處理。

2 路基拼接施工技術要點

2.1 施工準備

2.1.1 前期勘查

在高速公路改擴建工程規劃設計階段，必須委派專業勘查人員深入施工現場了解情況。全面匯總舊路實況，包括舊路施工初始資料、改擴建施工資料等，了解此次施工技術要求、質量標準等，從而在現場對舊路基填筑情況、舊路基損耗情況、舊路基病害情況進行全面勘查，需了解路基具體病害類型、病害程度、范圍，以及當下路基使用狀態，確定引發病害的主要原因等。

2.1.2 土壤試驗

施工前需進行土壤取樣完成液塑限試驗、標準擊實試驗。其中通過液塑限試驗能夠幫助施工技術人員確定路基填料對應塑性指數，判斷土樣在此次施工中應用是否符合質量標準；標準擊實試驗能夠得到土壤最佳含水量以及最大干密度兩個參數，為判斷路基壓實度是否達標提供依據[3]。

2.1.3 測量放線

在施工現場，間隔20 m設置全站儀，將舊路基外側緣點放出，并利用油漆等方式標出樁位號；同樣間隔20 m復測舊路基加寬部分路基面參數，將實測值與施工設計方案進行對比，確定數據是否一致。測量放線工作需嚴格按照施工規程要求進行，對導線點、水準點進行反復測量，若發現舊路基兩側導線點通視異常，需在舊路基兩側布設閉合式附和導線。

2.2 舊路基處理

填方路段對后續施工以及路基承載力的影響不可忽視，舊路基處理中應以填土厚度為基準，將特定深度中的土層進行清理，并集中堆放在指定位置；清理結束后，需對清理位置地表進行壓實處理，達到施工設計要求后展開填筑施工；若區段內路基中存在溝渠結構，需要提前進行溝渠處理。

提前進行拼接位置清理，對加寬路基部位展開深度清理，雜草、種植土等須全部清除，且清理后應進行整平與壓實處理；同時，清理路堤邊坡表層，清理深度控制在30 cm左右，清理中發現防護石片應按照要求集中化堆放在指定位置，后續施工中可進行二次利用，如修建排水溝[4]。

整頓舊路基與護坡道。分析排水溝現狀，當其高度處于地表以下時，將表層土挖除，展開以上操作過程中，需嚴格控制挖掘寬度值，該值應處于大于常態作業狀態下壓路機的碾壓寬度，并要根據對實際情況的分析確定開挖深度，理論上排水溝內的淤泥需要全部清除；排水溝高度超過地表時，超出部分需全部清除，棄土也應按照建筑工程垃圾進行廢棄處理，不得再作為路基填料使用。

2.3 拼接段施工

2.3.1 臺階處理

地表清理工作結束后，則需翻松開挖區域土體，并將6%的石灰土摻入，重新進行壓實處理，壓實需按照標準規程進行。舊路邊坡開挖作業期間，整體結構為臺階樣，并對外呈現，臺階寬度應在1.0 m 以上、外傾斜坡度為3.0%、高度在0.6 m以上，具體如圖1所示。為保障臺階開挖質量，開挖過程中需要采取針對性防護措施，比如：在地表清理后將防水土工布鋪筑在表面，減少雨水滲透，維護邊坡穩定。完成臺階開挖后則可展開分層填筑施工。

圖1 臺階示意圖

2.3.2 粉煤灰路基

目前，粉煤灰是高速公路路基填筑施工中最常用的材料，其優勢十分突出，可緩解路堤自重荷載，降低路堤沉陷發生概率。在諸多高速公路改擴建施工中，因采取土質護坡措施，選擇粉煤灰作為填筑材料，更加經濟、高效。根據路堤底部情況，需在土質護坡施工結束后合理設置排水盲溝，采用梅花狀進行交叉布設，斷面尺寸為20 cm×30 cm[5]。由于排水溝在投入使用初期易發生堵塞問題，因此還需增設具有過濾功能的無紡土工布。填筑厚度需控制在40 cm，壓實度要求達到93%以上，并形成厚度為40 cm的頂封層，頂封層壓實度需控制在95%以上。

2.3.3 路基碾壓

路基填筑結束后進行碾壓施工，受水分蒸發影響，碾壓效果難以控制，為降低自然環境產生的負面影響，建議調整工序，待完整攤鋪作業后進行粉煤灰路基碾壓，碾壓前需要進行地表清理，厚度約20 cm，翻松土地后摻入6.0%石灰土再進行碾壓。但路基碾壓期間需要注意舊路基與新路基的碾壓標準不一致，舊路基使用時間長，沉降趨于穩定，密實性以及彈性模量有所提升，而新路基由于缺少荷載作用，必然有壓縮，從而使新舊路基在沉降上出現差異。因此應提高新路基壓實度標準，可根據施工實際情況在施工規范要求基礎上提高。

2.3.4 補強壓實

為保障新路基壓實度滿足要求，應在基底及基底以上部位間隔2 m采用液壓壓路機進行填土壓實，壓實不少于5遍；所選液壓式壓路機的夯擊勢能上限為30 kJ，夯點凈距離控制在50 cm，從而通過補強壓實消除路基自身的壓縮變形，縮小新舊路基之間沉降差異，提高路堤整體壓實度與穩定性。

3 路基拼接施工控制關鍵點

3.1 質量控制

臺階開挖施工中，應在機具、物料質量達標基礎上展開；且盡量在晴朗天氣施工，避開雨季；開挖期間避免出現路基大范圍裸露情況，建議采取逐層、逐級開挖的填筑模式；密切觀察未拆除墊層的狀態，理想狀態下可將墊層作為后續施工的防水層，完成全部臺階開挖后，各項性能與參數達到施工設計標準要求后方可進行分層拆除。

高填方位置施工難度較大，施工前應對此處穩定性進行檢驗，挖掘過程中也需要展開單次進尺調控；由于施工時間長，路基易滲入雨水，需在合適位置設置排水設施，可綜合多種設施提高排水效率、提高抵抗雨水沖刷的效果。路基填筑前應做好充分的準備工作，在臺階頂面填補石屑；在臺階立面30 cm范圍內，需要填補碎石。

3.2 沉降控制

施工后沉降計算年限宜在15年以下；拼寬部分路基沉降控制標準為：一般路段小于等于15 cm、通道或涵洞小于等于10 cm、橋頭小于等于5 cm；相鄰路段發生差異沉降時縱坡變化應控制在0.4%以內、拼寬部位路拱橫坡增大情況控制在0.5%以內[6]。

3.3 工期控制

高速公路改擴建路基拼接施工影響改擴建工程的整體進度，為保障在工期規定時間交工，且高速公路安全通行，填筑速率應保持在每月1.5 m以內；拼寬路基部分沉降速率不得超過5 mm/d、坡腳位移不得超過3 mm/d。

4 路基拼接處沉降量觀測

在等同路基位置選擇斷面，埋設沉降板，檢查路基拼接施工結束后是否發生沉降。某高速公路改擴建項目中，路基拼接結束后選擇3個斷面，統計新舊路基沉降量結果如表1所示。由此可以看出，新舊路基存在明顯的差異性沉降問題，但由于差異小，未導致路基出現不均勻沉降病害；不同施工段因地質條件、交通運輸流量差異，新舊路基沉降量變化幅度不一致；但隨著高速公路投入使用時間延長，新舊路基沉降量均有所增加，普遍情況下新路基沉降量在各個時期均大于舊路基，僅有極特殊情況下為相反情況，如斷面3在使用100 d后則出現舊路基沉降量大于新路基現象[7]。

表1 拼接路基沉降量觀測結果

5 結語

綜上所述，高速公路改擴建路基拼接施工中有多種拼接形式可供選擇，但為降低施工難度，提高施工技術可行性，需結合施工現場情況選擇施工量小、成本低、對原路基影響小、施工操作便捷的方式，以便控制施工質量，提高施工效果，保障路基安全、穩定。