高速公路新舊路基銜接工藝技術(shù)研究

楊喬珍

(廣西交通投資集團百色高速公路運營有限公司,廣西 百色 533099)

0 引言

交通運輸部《公路“十四五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出,我國“十四五”期間將新改建高速公路2.5×104km[1]。密集的高速公路網(wǎng),將大力推動廣西境內(nèi)陸海新通道的建設(shè)完善,更好更快地服務(wù)廣西地方經(jīng)濟增長。新建高速公路交通引入舊線路的規(guī)劃方案,通常會成為連接兩地的經(jīng)濟互通紐帶,為此,新舊公路銜接工程工藝技術(shù)方案的選擇顯得格外重要。新舊路基在結(jié)合過程中,由于技術(shù)水平差異及各種因素限制,在路基拼接實施過程和后期發(fā)展中都會出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量問題和差異性沉降[2-4],所以新舊路基銜接工程工藝技術(shù)方案的選擇,關(guān)系到高速公路運營期道路結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定及道路使用壽命。對此,在新舊路基銜接實施過程中,針對不同地質(zhì)地形、各種環(huán)境不良因素和管理缺陷時,選用恰當?shù)穆坊唇庸に嚰夹g(shù),對后期高速公路的養(yǎng)護和維修成本起到至關(guān)重要的作用。

1 項目概況

新建巴馬至田東高速公路全長67.03 km,通過田東樞紐互通接入既有壇百高速公路,其中田東樞紐互通F、G、I、H匝道和壇百高速公路相接,相交線路長度為1 520 m。互通線路如圖1所示。

經(jīng)現(xiàn)場勘查,原壇百高速公路基填土邊坡穩(wěn)定性較好,但由于通車運營年限久且長期受干濕循環(huán)作用,原路基下邊坡坡率呈紊亂狀。路段范圍內(nèi)坡面不規(guī)整,邊坡灌木叢生且根系發(fā)育,削坡坡率為1∶1.5時難以清除。且原壇百高速公路建設(shè)時期路基填土均未摻加灰土,加之邊部填土經(jīng)長期雨水浸濕,壓實度偏低,按常規(guī)路基填筑難以保證新舊路基拼接部分的質(zhì)量。

壇百高速公路范圍內(nèi)路基存在四種形式:(1)一般填方路段,填土高為7～13 m的路堤,且該段路基有滲水現(xiàn)象;(2)坡腳范圍內(nèi)為右江河谷,受右江河紅線控制帶限制;(3)部分路段因征地限制,在坡腳設(shè)置了混凝土擋土墻;(4)低填路段和淺挖路段路基。

圖1 田東樞紐互通線路示意圖

該項目對原壇百高速公路路基填筑和防護形式,分門別類的選擇不同的路基拼接方案,保證新舊路基銜接的穩(wěn)定性和實施質(zhì)量。

2 路基拼接工藝技術(shù)方案

2.1 一般填方路基拼接工藝方案

田東樞紐互通H匝道相交處的原壇百高速公路路基為一般填方路段,為三級下邊坡。對該路段范圍內(nèi)原路基先拆除下邊坡坡面防水及拱形骨架片石護坡結(jié)構(gòu),再進行機械清坡,清坡厚度為30 cm,然后進行削坡處理進而填筑拼接路堤。路基第一級邊坡采用1∶1坡率削坡,第二級邊坡采用1∶1.5坡率削坡,第三級采用1∶1.75坡率削坡,削坡的同時開挖臺階,臺階自下而上逐層開挖,開挖一階及時填筑一階。臺階設(shè)2%內(nèi)傾橫坡。每級的第一級臺階寬采用150 cm,以上各級臺階寬采用100 cm。開挖臺階頂面縱向坡度一般同路線縱坡一樣,底部第一級臺階高度可根據(jù)地形適當調(diào)整,但應(yīng)≤2 m,否則增加分級臺階。

同時為了減少路基拼接的差異性沉降,在上、下路床底各設(shè)置一層雙向土工格柵,往下每1.5～2 m增設(shè)一層高強土工格室,底部剩余填土厚度≥1.4 m。如地基土強度偏低或者地基土質(zhì)不均勻時,在路堤底部設(shè)置一層高強土工格室,高強土工格室鋪設(shè)至坡面0.75 m處。土工格柵采用雙向一次性拉伸成型的聚丙烯土工格柵,無焊接點,幅寬≥6 m,相應(yīng)指標滿足相關(guān)規(guī)范要求。高強土工格室采用整體式,格室片中心高度為50 mm,網(wǎng)格尺寸為40 cm×40 cm,單網(wǎng)面積≥50 m2。格室連接點采用熱熔焊接,布網(wǎng)時張拉到位,及時填埋避免暴曬。對于坡面上有較大樹木,挖根時樹坑開挖面位于1∶1削坡面以內(nèi)造成底部臺階高度>2 m時,對底部進行干砌片石回填成正常臺階形狀,便于路基拼接填筑。因壇百高速公路該段路基存在滲水情況,原建設(shè)時期在路基底部設(shè)置有排水層,故該項目在實施拼寬路基時在底部鋪設(shè)了縱向連續(xù)碎石盲溝排導(dǎo)老路基的滲水。盲溝橫向間隔20 m設(shè)置,尺寸為50 cm×40 cm。工藝方案如圖2所示。

圖2 一般填方路基拼接工藝方案平面圖(cm)

2.2 泡沫輕質(zhì)土拼接填筑工藝方案

田東樞紐互通F匝道受右江河谷帶控制線及征地限制,難以正常放坡拼寬,故本項目在實施該段拼寬路基時采用了新型材料泡沫輕質(zhì)土進行路基垂直填筑,不需進行壓實作業(yè),以達到快捷施工而不占用右江河谷帶控制線的目的,且減少對沿河自然生態(tài)系的破壞。同時,輕質(zhì)泡沫混凝土材料容重輕,對原壇百高速公路引起的附加應(yīng)力小,易于控制不均勻沉降。采用的泡沫輕質(zhì)土的施工濕密度為650 kg/m3,28 d抗壓強度≥0.8 MPa。填筑時,輕質(zhì)土頂面設(shè)置一層HDPE防滲土工膜,采用GH-1型聚乙烯土工膜。頂部以下1 m高度范圍內(nèi)設(shè)置兩層鍍鋅金屬網(wǎng),采用φ1.5 mm@2.5 cm×2.5 cm鐵絲網(wǎng),在中部設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)(φ3.2 mm@10 cm×10 cm)。同時為減少不均勻沉降,上下路床底部各設(shè)置一層土工格柵。工藝方案如圖3所示。

圖3 泡沫輕質(zhì)土拼接填筑工藝方案平面圖(cm)

2.3 擋土墻坡腳護坡工藝方案

田東樞紐互通G匝道位于受征地條件限制的路段,壇百高速公路原路基防護形式為坡腳設(shè)置鋼筋混凝土擋土墻和坡面草灌防護。該處土質(zhì)為素填土,厚度約為11 m,以下為強風化鈣質(zhì)砂巖,砂質(zhì)結(jié)構(gòu)和層狀構(gòu)造,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖芯破碎呈塊狀。若拆除原先舊路擋土墻會影響現(xiàn)壇百高速公路相應(yīng)路段的路基穩(wěn)定,故在該項目實施過程中僅拆除1 m高的頂部墻身而保留原擋土墻基礎(chǔ)及墻身下部,同時使之保持墻頂至地面高度≥2 m,按一般填方路基段對原舊路基進行清坡、削坡和挖臺階處理,在老擋墻拆除位置頂面鋪設(shè)一層高強度土工格室后進行下一階段的填筑,直至設(shè)計路床標高。工藝方案如圖4所示。

圖4 擋土墻坡腳護坡工藝方案平面圖(cm)

2.4 低填和淺挖路基拼接工藝方案

田東樞紐互通Ⅰ匝道前端60 m是填方高度為1.8～2.5 m的低填路段,為減少不均勻沉降,在上下路床底面各設(shè)置一層雙向土工格柵;后端85 m范圍內(nèi)為淺挖路段,對路床進行超挖1.2 m并回填壓實,填筑土采用級配良好的碎石土作為填料,壓實度達96%以上;在上下路床底面各設(shè)置一層雙向土工格柵,格柵鋪設(shè)至邊溝外側(cè)。工藝方案如圖5和圖6所示。

圖5 低填路基拼接工藝方案平面圖(cm)

圖6 淺挖路基拼接工藝方案平面圖(cm)

3 監(jiān)測方案及觀測成果

為保證路基拼接實施質(zhì)量和路堤穩(wěn)定性,在實施后的路基路面按不同的路基形式設(shè)置觀測樁[5],對土體分層水平位移變形量和路基頂沉降量進行動態(tài)監(jiān)控,既能根據(jù)反饋信息驗證和完善拼接工藝技術(shù)方案,有效地控制施工速率,保證路基的穩(wěn)定性[6],又能根據(jù)沉降監(jiān)測資料,定量分析評價路基的工后沉降,從而合理確定運營時期的養(yǎng)護決策周期,保證運營后路面質(zhì)量和服務(wù)水平。

該項目監(jiān)測點布設(shè)在觀測數(shù)據(jù)易反饋、地質(zhì)條件差、地形變化大、設(shè)計施工敏感點等部位。同一路段不同觀測項目的測點布置在同一橫斷面上,四個相接匝道上的新舊路基形式每段設(shè)置兩組橫斷面觀測樁。H匝道一般填方路基路段在橫斷面的路肩、邊坡平臺及坡腳位置分別設(shè)置觀測樁;F匝道路段在泡沫輕質(zhì)土擋板頂、路面頂及搭接路面頂分別設(shè)置觀測樁;G匝道則在硬路肩、擋墻頂及擋墻外側(cè)土體上分別設(shè)置觀測樁;Ⅰ匝道在路肩及搭接路面頂分別設(shè)置觀測樁。監(jiān)測周期為每周1次,持續(xù)觀測到巴田高速公路建成運營后一年,重點是對銜接路基工程完工后的半年(26周)進行監(jiān)測監(jiān)控和數(shù)據(jù)整理分析。工后半年(26周)各觀測樁的監(jiān)測結(jié)果、變形情況和路基穩(wěn)定情況如表1所示。

由表1監(jiān)測結(jié)果可知,基于不同舊路基形式選用相適合的路基銜接工藝技術(shù)方案,保證拼接路基實施后的整體穩(wěn)定性好,路面累計沉降量小,路基變形速率低,大大減少了高速公路運營期的路基路面維護成本,縮短了養(yǎng)護周期。

表1 新舊路基銜接工程工后監(jiān)測結(jié)果表

4 結(jié)語

本文依托工程實際研究得出:對不同的路基形式,有針對性地采用新舊路基銜接工藝技術(shù)方案,可大大減少新舊路基的差異性沉降和工后變形速度。經(jīng)過實施后一定周期的觀測結(jié)果表明,新舊路基銜接范圍內(nèi)路基穩(wěn)定,路面平整度保持高質(zhì)量,路基整體性大大提升。該工藝技術(shù)為新舊路基銜接工程提供了理論和實踐基礎(chǔ),對于高速公路新舊交接及改擴建公路項目的路基拼接工藝技術(shù)具備參考價值,同時也取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。