農(nóng)村公路舊路拓寬工程要點分析

張淑惠

摘要 為了提升農(nóng)村公路設(shè)計水平，文章總結(jié)了農(nóng)村公路舊路擴(kuò)寬的病害和機(jī)理，以及不同加寬方式的適用性。從路堤拼寬處理、邊坡削坡、臺階開挖、鋪土工格柵、路面拼接、拉桿設(shè)置等方面分別提出了農(nóng)村公路路基路面拼寬設(shè)計要點，研究成果表明農(nóng)村公路改造宜單側(cè)加寬，并嚴(yán)格控制臺階開挖參數(shù)和土工格柵尺寸，以確保路面拉桿參數(shù)滿足設(shè)計及現(xiàn)行規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村公路；改擴(kuò)建；不均勻沉降；地基處理；路面拼接

中圖分類號 U418.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0045-03

0 引言

農(nóng)村公路是公路交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成，具有里程短、等級低、分布面廣等特點，直接為農(nóng)民出行和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。但早期建設(shè)的農(nóng)村公路因設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低、施工技術(shù)落后、造價有限等原因，在車輛荷載反復(fù)作用下產(chǎn)生一定程度的破壞，服務(wù)水平下降，影響行車安全性和舒適度，難以滿足日益增長的交通量需求，必須對其進(jìn)行改建或擴(kuò)建。但是，設(shè)計人員在開展農(nóng)村公路舊路拓寬設(shè)計時，盲目套用其他項目的圖紙，使得路基路面的處治方案適用性差[1]。因此，進(jìn)一步研究農(nóng)村公路舊路拓寬要點意義重大。

1 農(nóng)村公路加寬常見病害及機(jī)理

1.1 病害表現(xiàn)形式

在對農(nóng)村公路拓寬改造后，新舊路基之間容易出現(xiàn)不均勻沉降，從而引起路面使用性能下降。大量工程實踐表明，農(nóng)村公路加寬后的病害主要表現(xiàn)為兩方面[2]：一是新建路基面沿著新舊路基結(jié)合面滑動，使得路基邊坡失穩(wěn)破壞；二是新舊路基的不均勻沉降使得路面結(jié)構(gòu)損壞，出現(xiàn)大量縱向裂縫、錯臺等病害，影響行車舒適性和安全性。

1.2 病害機(jī)理分析

國內(nèi)外很多學(xué)者研究了公路加寬后的病害機(jī)理，但研究對象主要是高等級公路，對農(nóng)村公路的研究較少。該文結(jié)合農(nóng)村公路自身的特性，總結(jié)了其加寬后的病害原因。

1.2.1 新舊地基變形不協(xié)調(diào)

如果地基土性能較差，土體壓縮性大，固結(jié)時間長，在新填筑土體作用下，容易產(chǎn)生較大的工后沉降。而老路基下的地基土經(jīng)過多年固結(jié)，工后沉降基本完成。因此，新舊路基之間的變形不協(xié)調(diào)，并反射到路堤頂面，造成路面結(jié)構(gòu)破壞。

1.2.2 新舊路基填料差異大

農(nóng)村公路的新舊路基建設(shè)年代不同，有的甚至相差數(shù)十年，這就使得新舊路基填料的CBR、最大粒徑等參數(shù)存在差異，且新舊路基所采用的施工工藝也不同。另外，即使在相同車輛荷載作用下，新舊路基填料變形也不完全相等。

1.2.3 施工原因

與上述不可避免的因素相比，施工原因所導(dǎo)致的病害是可以控制的。因施工不當(dāng)所引起的農(nóng)村公路拓寬病害有3種[3]：①結(jié)合面處理不到位。舊路邊坡坡面的松散土、腐殖土、植物根系等未清理干凈或新舊路基結(jié)合面的臺階開挖尺寸不滿足設(shè)計要求，使得新舊路基結(jié)合處成為薄弱帶。②施工不及時。舊路路基邊坡坡面開挖完成后未及時填筑新路基，使得開挖面長時間暴露在外界環(huán)境中，可能受到雨水沖刷或入滲，降低其抗剪強(qiáng)度。③填筑速度過快。施工單位為了趕工期，新建路基填筑速率過快，填土未被充分壓實，使得其工后沉降過大。

2 農(nóng)村公路路基加寬形式選擇

2.1 填方路基加寬

2.1.1 兩側(cè)加寬

路基兩側(cè)加寬方案一般用于地形平坦的路段，包括兩側(cè)對稱加寬和不對稱加寬，如圖1所示。路基兩側(cè)加寬的優(yōu)點是新老路基的中心線重合，但兩側(cè)加寬寬度有限，不便于路基填土施工壓實。尤其是在軟土路段，新舊路基間的差異沉降大。

2.1.2 單側(cè)加寬

如果農(nóng)村公路的一側(cè)地形受限或征地拆遷難度大，可采用單側(cè)加寬的方案。如果公路處于地勢陡峭的山嶺區(qū)域，還需要在加寬側(cè)設(shè)置擋墻或護(hù)腳墻。農(nóng)村公路經(jīng)單側(cè)加寬后新舊路基中心線不重合，但新建路基集中在路基一側(cè)，施工作業(yè)面大，施工質(zhì)量容易控制，且路基中心線移動導(dǎo)致路面工程量有一定程度的增加[4]。

2.2 半填半挖路基加寬

農(nóng)村公路半填半挖路基所處位置一般地形較陡峭，一般采用單側(cè)加寬的方法進(jìn)行改造。根據(jù)加寬位置不同，可將單側(cè)加寬劃分為填方側(cè)加寬和挖方側(cè)加寬。對挖方側(cè)加寬，加寬前后的路基強(qiáng)度相差不大，不會出現(xiàn)不均勻沉降問題。對填方側(cè)加寬，容易出現(xiàn)不均勻沉降和路基失穩(wěn)問題，也要在加寬側(cè)設(shè)置擋墻或護(hù)腳墻，以保證路基的整體穩(wěn)定性。

3 農(nóng)村公路路基加寬處理要點

3.1 路基加寬處理原則

農(nóng)村公路拓寬后最常見的病害是新舊路面結(jié)合處縱向開裂。采取有效的處治方案來降低新舊路基之間的不均勻沉降、加強(qiáng)新舊路基之間的銜接、提高路基的整體穩(wěn)定性是解決路面縱向開裂問題的關(guān)鍵。結(jié)合相關(guān)研究成果，路基加寬處理時應(yīng)遵循以下原則：第一，應(yīng)在保證路基整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范的基礎(chǔ)上，控制路基的不均勻沉降；第二，公路是一個整體，路基和路面是相互影響的，選擇新舊路基處理方案時要綜合考慮項目實際情況和施工便利性，對方案進(jìn)行技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性比選，選擇適用性強(qiáng)、性價比高的處治方案，不可盲目地照搬規(guī)范或其他項目的圖紙；第三，條件允許時，新舊路基處理可使用新技術(shù)、新材料和新工藝。

3.2 加寬地基處理

農(nóng)村公路加寬路基下的地基處理目標(biāo)是降低新舊路基的不均勻沉降，尤其是在軟土地區(qū)，應(yīng)結(jié)合公路沿線的水文地質(zhì)條件制定處理方案。對于軟土厚度＜3 m的路段，一般選用換填法或拋石擠淤法；對于深厚軟土地基，可采用復(fù)合地基。該文總結(jié)了不同地基處理方法的原理和適用條件，如表1所示[5]。

3.3 新舊路基結(jié)合部處理

3.3.1 邊坡削坡

農(nóng)村公路的舊路路基邊坡坡面長期暴露在外界環(huán)境中，受到雨水徑流沖刷，坡面填土不斷劣化。在拼寬路基之前，要削坡30～50 cm。舊路路基的削坡順序有“自下而上”或“自上而下”。對于坡度較陡的路基，為了保證路基的穩(wěn)定性，削坡要分兩個階段進(jìn)行，且第一階段的削坡坡度大于第二個階段。同時，在舊路路基削坡前進(jìn)，要做好防護(hù)工作。

3.3.2 臺階開挖

為了保證農(nóng)村公路加寬后的整體穩(wěn)定性，新舊路基結(jié)合處所開挖的臺階要內(nèi)傾（橫坡取2%～4%），臺階數(shù)量要盡量多。結(jié)合相關(guān)研究成果，新舊路基結(jié)合處的臺階寬度要控制在1 m以上，臺階高度要控制在0.6～1 m，臺階開挖坡率結(jié)合舊路路基邊坡確定。舊路邊坡坡率為1∶1.5、1∶1.25、1∶1時，臺階開挖坡率應(yīng)分別控制在1∶1.5～1∶1.75、1∶1.25～1∶1.5、1∶1～1∶1.25。

3.3.3 鋪土工格柵

土工格柵是農(nóng)村公路新舊路基銜接最常用的一種材料，其主要作用是協(xié)調(diào)新舊路基之間的不均勻沉降，具體布置見圖2。土工格柵的加固原理如下：第一，土工格柵與地基土接觸產(chǎn)生摩擦，摩擦力的存在降低新舊路基結(jié)合處的附加應(yīng)力；第二，土工格柵對路基填土變形有約束作用，大幅度地提高路基的抗剪強(qiáng)度；第三，土工格柵具有良好的彈性、張力和延展性能，可將新舊路基連接為一個整體。在農(nóng)村公路舊路擴(kuò)寬項目中，建議使用雙向土工格柵。

3.4 加寬路基沉降變化規(guī)律

3.4.1 沉降計算方法

該農(nóng)村公路的路線總長8.8 km，起訖樁號為K0+000～K8+800，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為四級公路，雙向兩車道，設(shè)計速度為30 km/h，路基寬7.5 m，橫斷面組成為土路肩0.5 m+行車道2×3.25 m+土路肩0.5 m。該公路位于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，降水量充足，年降雨量約886～

938 mm。因近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，交通量快速增長，原有的公路已經(jīng)無法滿足交通需求，需加寬處理。經(jīng)交通量分析，擬加寬3.25 m，即一個車道，加寬方式采用單側(cè)加寬。

農(nóng)村公路路基的工后沉降具體計算可按式（1）：

式中，n——地基土劃分層數(shù)；hi——第i層土厚度；e0i——第i層土層頂和層底的自重應(yīng)力平均值對應(yīng)的孔隙比；e1i——第i層土層頂和層底的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力平均值之和所對應(yīng)的孔隙比。

3.4.2 沉降計算結(jié)果

該文在距離道路中心0 m、2 m、4 m、6 m、8 m、10 m處分別取計算點，計算了路基在使用年限內(nèi)的工后沉降。同時，利用數(shù)理統(tǒng)計軟件Origin擬合了工后沉降與距道路中心距離的關(guān)系，相關(guān)系數(shù)接近1，精確度滿足工程需求。利用擬合函數(shù)，可預(yù)測加寬路基在不同位置的工后沉降。

由圖2可知：距離道路中心越遠(yuǎn)，路基工后沉降越大。當(dāng)距離道路中心距離＜6 m，路基工后沉降變化不大，基本在2.5 cm內(nèi)；當(dāng)距離道路中心距離超過6 m時，路基工后沉降驟增，最大沉降達(dá)到了9.0 cm。這說明加寬部分的地基固結(jié)度低，在公路運營期間的變形大。

4 農(nóng)村公路路面加寬要點

4.1 瀝青路面拼接

如果農(nóng)村公路采用的是瀝青路面，在拼寬后應(yīng)先分層開挖臺階，再根據(jù)設(shè)計方案回填瀝青混合料。為了保證新舊瀝青路面的銜接，防止路面反射裂縫，要在拼接位置鋪一層或多層的玻纖格柵（加筋作用，不能防水）或聚酯玻纖布（同時具有加筋和防水功能）。同時，還要在基層層間噴灑水灰比1.1～1.2的水泥凈漿，以增加層間黏結(jié)效果。需注意，路面基層宜選用級配良好的水泥穩(wěn)定碎石，不宜選用石灰穩(wěn)定材料。這是因為石灰穩(wěn)定材料的環(huán)保性差，且在車輛荷載反復(fù)作用下容易開裂。

4.2 水泥路面拼接

如果農(nóng)村公路采用的是水泥混凝土路面，應(yīng)在新舊路面結(jié)合處設(shè)置拉桿，以傳遞荷載和分散應(yīng)力，改善水泥路面面板的受力和抗變形能力。水泥混凝土路面拉桿的設(shè)計要點體現(xiàn)在以下幾個方面：①拉桿材料。拉桿要盡量選擇HRB400的螺紋鋼筋，不得選擇光圓鋼筋。鋼筋的直徑不小于14 mm，鋼筋長度取70 cm。②鉆孔要求。拉桿的孔位應(yīng)位于混凝土板面中間位置，孔間距50 cm、孔深35 cm、孔徑比拉桿直徑要大至少4 mm，且不得在水泥混凝土面板的裂縫、斷板等處鉆孔植筋。③位置誤差。水泥混凝土面板的拉桿參數(shù)應(yīng)滿足設(shè)計要求。如設(shè)計無要求，可參考表2。

5 結(jié)論

該文分析了農(nóng)村公路舊路拓寬的病害成因、加寬方式及加寬地基不均勻沉降控制、路面拼寬要點，研究成果表明：

（1）農(nóng)村公路拓寬改造后邊坡容易失穩(wěn)、路面會出現(xiàn)裂縫，需重點控制新舊路基間的不均勻沉降。

（2）農(nóng)村公路填方路基的加寬有單側(cè)加寬和雙側(cè)加寬兩種形式，半填半挖路基一般在挖方進(jìn)行加寬。

（3）加寬路基可采用換填、復(fù)合地基、鋪土工格柵等方案控制新舊路基間的不均勻沉降，并合理削坡和開挖臺階。

（4）農(nóng)村公路瀝青路面拼接要先分層開挖臺階再回填瀝青混合料，水泥路面拼接的關(guān)鍵是要設(shè)置拉桿。

參考文獻(xiàn)

[1]張琳， 柳顏鵬， 張煥強(qiáng)， 等. 農(nóng)村公路舊橋拓寬建設(shè)分析[J]. 山東交通科技， 2021（3）： 138-140.

[2]張生. 農(nóng)村公路改建工程設(shè)計要點分析[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新， 2021（5）： 111-113.

[3]楊少軍. 農(nóng)村公路舊路改造要點分析[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2020（23）： 86-88.

[4]彭健. 農(nóng)村公路軟土地基的路基拓寬處理研究[J]. 黑龍江交通科技， 2020（3）： 15-16.

[5]安惠娟. 呂梁市農(nóng)村公路排水設(shè)施研究[D]. 西安：長安大學(xué)， 2017.