高速公路改擴建路基拼接施工技術分析研究

李丁豪，丁兆文，陳東芝，馬賽飛，姬歐鳴

（中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450004）

0 引言

隨著物流和運輸行業的發展，很多老舊公路由于受到建設時生產環境和技術水平的限制，無法滿足當下發展迅速的交通需求。而建設新公路的周期長，資金投入量巨大。相比而言，對原有公路進行改擴建，不僅施工周期短，施工量小，還能節省大量建設成本，更符合經濟性建設原則。本項目線路較長且涉及山嶺重丘區，石方爆破等作業工期較長，部分路段路面寬度僅為7 m，施工場地狹小，增大了項目施工組織難度，部分路段擋墻位于河道內，汛期雨量增大對工程影響較大，道路景觀、綠化工程涉及專業較多，部分工作內容與主路施工交叉進行，工序之間銜接較復雜。因此，如何有效完成公路改擴建路基拼接施工技術，確保改擴建后的公路擁有過硬的質量，成為備受施工單位重視的問題。

1 項目概況

本項目位于S227 林桐線衛輝林州交界至 S306 交叉口段，路線全長24.997 km，路基填方為173 272 m3，挖方為238 734 m3；瀝青路面為261 492 m3，新建橋梁為60.02 m/1座，拆除重建橋梁為102.04 m/2座，拼寬橋為520.05 m/4座，K88+193～K107+500屬山嶺重丘區，設計時速為 40 km/h。當路基沒有條件加寬時，按照原有路基橫斷面恢復并完全利用既有道路路基，路基寬度由原來的 8.5 m 加寬至 12 m，路面寬度由原來的7 m加寬至10.5 m。其中，山嶺重丘區段（19.5 km）既有線路路面寬度為8 m，利用段路面寬度不變，加寬段拼寬4 m，部分段落兩側為陡坡或臨河、臨深溝，保通壓力極大。本工程線路長、工期緊，施工組織難度大，沿線途經 2 個鄉鎮、十幾個村莊、3 個水庫，環境敏感點多，總體征拆量大，協調工作比較復雜。

2 高速公路改擴建路基的施工準備工作

（1）路基填筑前，應清除原地表植被和耕植土之后進行路基填前碾壓，其壓實度應≥90%，基底松散土層厚度大于30 cm時，應翻挖再回填分層壓實。一般填方路段清表及填前碾壓補償厚度一共按30 cm計，含清除地表耕植土應換填所增加的土方數量和填前碾壓下沉所增加的填方數量，并以原邊溝清表后底標高開挖第一級臺階，原路基邊坡按50 cm清表，邊坡清表后開挖臺階分層填筑。為了增強路基整體性，在新老路基結合部路床底加鋪一層6.5 m寬三向塑料土工格柵， 搭接時伸入臺階不小于2.0 m，縱向部分加寬與不加寬段采用路基加寬漸變的方式進行處理，漸變長度根據現場情況靈活設計。

（2）路基支擋與防護。對于臨河段路基水毀沖刷嚴重路段采用仰斜式路肩擋土墻，并在臨河側設置石籠，防止水流沖刷。K97+040-K97+450段由于臨河高差較大，設置衡重式擋土墻，強風化巖質穩定挖方邊坡采用漿砌片石護面墻防護，并在坡面上預留排水孔，巖體較穩定挖方邊坡采用主動防護網進行防護。

（3）通過認真審閱施工圖紙、相關地勘資料并結合對工程位置的現場踏勘，對該工程制定切實可行、有針對性的措施和方案。本工程為災毀道路改擴建工程，設計路線平、縱面基本保持不變，路基寬度加寬，全線破損道路修復回填多，新老路基銜接施工是施工控制重點。加寬路基的填料選用水穩性好的砂礫、碎石等，路床應采用水穩性好的粗粒土或無機結合料填筑。交界路基填筑前，當挖方段縱坡陡為1∶2.5時，應將原地面挖成臺階狀，分層鋪設土工格柵，填料碾壓平整，以利于路基穩定。

3 高速公路改擴建項目施工順序及部署原則

施工順序：路基挖方工程、路基支擋工程、涵洞工程、橋梁樁基及擴大基礎工程→路基填方工程、橋梁下部結構工程→路面工程、橋梁上部結構工程→路基防護工程、路基排水工程、交安工程、景觀綠化工程。各分部、分項工程驗收的總體原則是一切以服務于現場各工序的穿插為前提，做到分類別、分區域、分段驗收與分部、分項工程整體驗收評定相結合的“零存整取”方式。通過做好各隱蔽工程的驗收，收集整理好各階段隱蔽驗收資料，以補充分段驗收非連續性的影響。考慮到本路段線路較長，工程量比較大，尤其是土石方路基、道路路基路面工程、橋梁工程為關鍵線路上的關鍵工作，工程用各類大宗材料包含水泥穩定碎石、混凝土、鋼筋、瀝青混凝土、綠化苗木等，從保證現場的供應能力和減少資金壓力方面考慮，施工前核對圖紙，提前編制各類材料總需求計劃，考察廠家，及時招標，并在材料準備使用前1個月做到專人跟蹤材料備貨及何時進場等一系列事宜。考慮本項目施工工期較緊且施工沿線涉及各村協調問題較多，為保證施工銜接流暢，經過集體商討與周密布置，將項目劃分為兩個施工區。一工區施工任務為K88+193-K101+270段全部施工內容；二工區施工任務為K101+270-K113+190段全部施工內容。路基根據施工內容分為5個路基施工隊伍，各隊負責長度范圍內路基土石方、路基支擋、涵洞、邊坡防護等工作內容，做好道路及附屬工程的清理現場工作。

4 與既有道路拼接施工方案

路基拼接要在施工速度快、質量較高、沉降較小的前提下進行，要進行全面調查研究工作，充分了解路線沿線的地形、地質、水文氣候等各項參數特征，認真收集相應的資料，還要對當地的路基情況進行問題的排查，避免出現嚴重的坍塌和翻漿事故的發生，選擇最佳的方式進行處理。首先，在施工前進行基本的地基勘察工作，尤其是針對軟土地基的具體位置，對需要拼接加寬的路基進行處理，對基底可以采用地表夯擊、壓實的處治方法，這樣可以快速提高地基的承載力；其次，從路基填料、壓實度等方面控制新老路基的沉降差；最后，采用加鋪土工格柵的方式，加強對改擴建路基拼接部位的結合強度，這樣能夠減輕新老路基因材質質量及路面結構層的差異等所引起的病害［1］。

4.1 工藝流程

路基拼接的施工流程：測量放樣→拆除邊坡防護及回填耕植土→由下而上臺階開挖鋪設土工隔柵→分層路基填筑→臺階開挖→鋪設土工隔柵→分層路基填筑→壓實。

4.2 施工準備

施工前復核導線點，三、四等水準點復測及加密，會同監理單位進行老路復測工作，結果報予設計單位進行縱斷面擬合，以此確定改擴建路基拼接施工方案，然后審查和熟悉圖紙、設計文件和施工技術規范，根據設計寬度進行測量放樣。

4.3 老路基路肩挖除

圖1 公路改擴建路基拼接施工流程圖

①緊急停車道交通封閉。安保部門在施工前提前與交管部門聯系，并于正式施工前完成交通封閉工作。②拔除護欄樁。一般采用人工配合挖掘機的方法，在護欄樁底部可以用小型挖掘機挖坑，然后再晃動護欄樁，再用鋼釬穿過護欄樁配孔，并連接鋼絲繩到挖掘機斗齒上進行拔除。③挖除硬路肩。可以用挖掘機挖除老路硬路肩塊，再用運輸車快速運走，嚴禁堆放到邊坡上，否則會影響邊坡的正常排水。④基底處理。第一，在新建路基施工后，軟土地基區域應該根據地質的實際情況，采用固結沉降的方法來提高地基承載力，這樣能減少工后沉降。第二。一般路堤段、河溝等小范圍，采用換填開山石渣、地表夯擊、壓實的處治方法，清除路基范圍內的表土，挖除植物余根，疏干淤泥污水，再拆除原路排水溝的漿砌片石，然后進行軟基處理，當換填石渣厚度為40 cm時，可一次性鋪筑，也可分次鋪筑。第三，針對濕陷性黃土地基，可以采取強夯方法處理，一般用強夯機，通常采用加固洞穴或回填注漿等處理方法。第四，為確保新舊路基之間的穩定性，在挖臺階之時，使用挖掘機由路基底面向上開挖原路基邊坡，階底面設置向內2%~4%的坡度，沖碾要壓到臺階的根部，以保證新舊路基完全合為一體，從而提高路基的整體穩定性。

4.4 路基填筑施工階段

選擇填筑材料時，宜與老路基相同，可以結合實際情況對填筑料進行甄選，材料不同時可以選用水穩性好的砂礫、碎石等，不同填筑材料不能混雜使用等，同時采取科學的填筑方法，重視新路基的填筑質量及新老路基的搭接等環節的施工，要加強新舊路基材料的有機融合，為避免不均勻沉降的發生，積極采用加筋填土的補強方法等，在結構物鄰近處有限空間范圍內填土作業，可用小型夯實機具分薄層進行夯實，以降低對附近構造物造成影響。在路基填筑工作完成的基礎上進行增強補壓，確保新老路堤搭接處壓實強度的一致性，從而為優化工程結構創造有利的條件。此外，在新老路堤搭接處，遵循“動土先動水”原則，做好新舊排水系統整體的銜接工程，加強翻挖再處理工序［2］。此外，采取有效的隔水、防排水措施，進一步加強路基填筑的水穩定性。

4.5 路基拼接技術

第一，在填筑加寬路基之前施工企業要按照每30 cm的間隔做好清坡處理；第二，按照由下往上的順序對老路基邊坡進行開挖處理，提升每層臺階的穩定性，使其具有良好的填筑規范，進而達到有效壓實作業的最終目的。第三，在土木格柵鋪設的環節中維持路床和基底之間的穩定，這樣才可以銜接新老路基，需要考慮到新舊路基結合的穩定性，對于鋪設的參數及形式要進行綜合分析，保證新舊路基的結構能夠有效形成。第四，在拼接加寬路基的環節中，要結合土工格柵的設計，按照臺階位置和路基頂層的內容做出適當的調整，增強新舊路基間的凝結力，尤其在不均勻沉降和側向位移降低的狀況下，要快速形成完整的整體結構。

為減少新舊路基之間的沉降差，一般新填路基可以選用摻灰改良土作為填料，在土中摻入適量的生石灰，這樣可以提高土的強度和穩定性，保證填土路基的壓實度和工期，提高路基的強度和水穩定性。生石灰處理過的濕土優點是治理方案簡單、施工方便快捷、造價較低，并能達到預期效果。

4.6 提高拼接部位壓實度

（1）一般碾壓與沖擊碾壓相結合。采用一般碾壓和沖擊碾壓兩種形式，局部采用液壓強夯。在路基含水量接近最佳含水量時，使用壓路機自路基外緣向路基內緣逐層進行碾壓，待填筑至路床頂面以下150 cm處時再使用沖擊碾對路基全斷面沖擊碾壓，填筑至路床頂面以下20 cm處時，進行第二次路基全斷面沖擊碾壓［3］。這兩種碾壓方式相結合，增強了新老路基的整體性，達到了減少新建路基工后沉降的目的。

（2）液壓強夯。為進一步提高路基的整體強度，最大限度地減少新舊路基結合部位的不均勻沉降等病害，通常對新老路基的結合部位采用液壓強夯的處理方法，這樣可以加速路基固結，當新建路基施工至路床頂面以下150 cm之時進行夯實作業。把新老路基結合處4.5 m寬帶狀范圍作為夯實補強的區域，其中包括老路基1.5 m、新建路基3 m，利用高速液壓夯實機對公路改擴建結合部位進行夯實補強，直接消除新老路基不均勻沉降所帶來的危害，進一步加強新老路基的結合，從而提高路基的整體穩定性和強度［2］。

圖2 高速液壓夯實機工作原理簡圖

4.7 加鋪土工格柵

（1）在公路改建及擴建工程中，可在新舊路面連接的階段安裝土工格柵，以增加它們之間的連接力，避免出現布置不均和橫向位移等現象，確保新舊路面的完整性［3］。

（2）土工格柵的安裝對路基的光滑度提出了很高的要求。因此，有必要嚴格控制本工程土工格柵路面段的地面平滑度，確保土工格柵路面平穩運行。安裝前應先測試幾何光柵，通過測試后方可進行安裝。鋪完路面后，土工格柵應以u釘固定在路基上，確保土工格柵達到穩定狀態。

（3）安裝完畢后，在公路改造擴建工程地質網格頂部分布一層石灰土，嚴格控制石灰土量，確保其不超過45%。安裝完成后，必須攪拌、混合一次或兩次以均勻混合石灰土，然后平整。平整后，必須對其含水率進行測試，確保其處于最佳含水率1%的誤差范圍內。

4.8 加寬路基病害預處治方式

（1）加強不良路基處治。軟土路段經常會發生路基沉降病害，在擴建過程中，必須對新拼寬路段的軟土路基進行處理，要清除干凈雜物，應該通過換填、壓樁等方式對軟土路基段進行前期沉降。

（2）嚴格控制填料質量與壓實度。選用泡沫輕質土、粉煤灰等材料填筑路基高、承載力差的路段，一般路段選用結合料改良土體、碎石土等材料。除材料選擇外，應根據氣候特點、填料特性等合理選擇壓實設備和壓實方法，對于開挖面薄弱的，應加強壓實質量控制。

（3）加強路基防滑措施。對于特殊路段，既有路基發生沉降、側滑等而無法全部拆除重建，拼寬后新建部分的地基會發生沉降、側滑等病害。因此，設計中應加強側立面的約束設置，可以設置擋土墻等設施。

（4）強化結合處處理。新舊路基搭接處是工程項目的薄弱點，采用土工合成材料鋪筑在新舊路基搭接位置，可以減少新舊路基不均勻沉降和側向位移造成拼接位置開裂。

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，施工單位需結合施工現場的情況，選擇施工量小、成本低、對原路基影響小、施工方便快捷的方式，依據規范完成新舊路基的測量、拼接等相關工作，保證每道工序的質量都要符合設計要求，提高施工效果，保障路基安全、穩定，建設綜合效果更佳的現代化公路。