公路改建工程路基拓寬方案和施工技術(shù)研究

0 引言

如何確保新舊路基的有效結(jié)合，避免不均勻沉降和裂縫等病害的產(chǎn)生，是當前公路改建工程中的主要技術(shù)難題。目前國內(nèi)關(guān)于此方面的研究已經(jīng)取得了不少成果。雷夢雨[1利用有限元模擬方法對高速公路路基單側(cè)拓寬與雙側(cè)拓寬兩種方案進行對比，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)拓寬在控制水平變形、剪應(yīng)力和施工后沉降方面具有顯著優(yōu)勢。卜寶卿[2]針對一級公路路基拓寬改建工程，提出了針對不同厚度軟土層路基的處理方案，提高了拓寬改建工程質(zhì)量，同時指出了對新老路基交界處進行加固處理的重要性。牛小玲[3]研究了高速公路不同拓寬方案，提出了有效的路基沉降控制措施并評估了實施效果，表明了合理的拓寬方案和科學(xué)的沉降控制技術(shù)可以顯著提高擴建工程質(zhì)量。為確保新舊路基的有效結(jié)合，避免不均勻沉降和裂縫等病害的產(chǎn)生，本文對某改擴建工程項目的拓寬技術(shù)與施工方案展開進一步研究。

1原有公路概況和地形地貌

1.1 原有公路概況

某公路改建工程項目原有路線的起點與某重要公路改建工程的終點相銜接，其終點則與某市政道路水泥路面的起點相連接，全長約為76km。該公路改建工程的原有路面為半剛性瀝青路面，分為17.0m和15.5m等兩種路基寬度[4]。其原有路基寬度和組成如表1所示。

1.2地形地貌

該舊路改建工程項目地處某高原

表1現(xiàn)狀路基寬度和組成

湖盆谷地，被兩大山脈所環(huán)抱。其沿線穿越多條河流的高山寬谷地帶，豌蜒曲折地沿主河道逆流而上，沿途可見古河床臺地、山間開闊平原以及臨江半島等地貌。該地帶分布著眾多寬窄不一的河谷平地，地形平坦開闊，土壤肥沃，水系發(fā)達，形成了縱橫交錯的灌溉網(wǎng)絡(luò)[5]。

2路基拓寬方案

2.1 路基拓寬方式

該舊路改建工程項目的路基拓寬，需充分考慮地質(zhì)條件、交通流量及未來增長需求。常見的拓寬方式包括兩側(cè)拓寬和單側(cè)拓寬[]。考慮到工程所在地區(qū)地形復(fù)雜，且多風(fēng)沙、干旱等極端氣候，采用兩側(cè)拓寬方式，以減小對原有路基的擾動，同時可保證拓寬后道路的穩(wěn)定性和行車安全。路基兩側(cè)拓寬方式示意如圖1所示。

在舊路基兩側(cè)拓寬施工之前，需按照設(shè)計要求清理舊路基兩側(cè)邊坡，將舊路基兩側(cè)邊坡準確放樣出每層臺階的開挖線，以保證開挖臺階線型直順、位置準確。臺階開挖時，針對不同路基填料采用不同的臺階尺寸，例如黏土、亞黏土和卵礫石土層，拓寬處的臺階高度為0.6m，寬度不小于1m；砂土、粉砂土土層拓寬處的臺階高為 0.4m ，寬度為 0.6m. 。為了消除新、舊路基不均勻沉降帶來的縱向裂縫，在新舊路基搭接處需加鋪一層4m寬的土工格柵。

圖1路基兩側(cè)拓寬方式示意

2.2路基拓寬寬度

該舊路改建工程項目路基拓寬寬度的確定，需根據(jù)現(xiàn)有道路的交通流量預(yù)測、道路使用率及未來交通需求增長情況來確定。為滿足日益增長的交通需求，將其拓寬為雙向八車道高速公路規(guī)格。其整體式路基路段的標準橫斷面寬度增加到 42m ，分離式路基路段的標準橫斷面寬度增加到 20.75m 。這一拓寬寬度不僅滿足了當前交通需求，也為未來交通增長預(yù)留了空間[7]。路基拓寬寬度的計算公式如下：

W_new=W_old+2ΔW

式中： W_new 為拓寬后的路基寬度， W_old 為原路基寬度， ΔW 為每側(cè)加寬寬度。

2.3拓寬路基填筑高度

拓寬路基填筑高度的確定需考慮地質(zhì)條件、排水要求及道路等級。該舊路改建工程項目具有多風(fēng)沙、干旱等氣候特點，路基填筑高度需滿足一定的抗風(fēng)蝕、抗水蝕能力。同時考慮新舊路基之間的沉降差異，確保公路整體穩(wěn)定性。由于舊路基高度較低，為滿足拓寬后的道路等級和排水要求，需對路基進行加高處理。在加高過程中，需嚴格控制填筑材料的含水量、壓實度及填筑層厚度，以確保路基填筑質(zhì)量[8。

3路基拓寬施工技術(shù)

3.1 路基拓寬填筑

路基拓寬的填筑可分為水平分層填筑、縱向分層填筑、橫向填筑以及聯(lián)合填筑等方法，該舊路改建工程項目的路基填筑采用水平分層填筑方法。拓寬路基填筑方法如圖2所示。

圖2拓寬路基填筑方法

3.2新舊路基搭接

在該舊路改建工程項目路基填筑施工時，需從底層開始，沿整個路基寬度逐層填筑。為確保路基填筑質(zhì)量，新舊路基的搭接應(yīng)按照設(shè)定的臺階高度，采取分層填筑、分層壓實的施工方法。在完成加寬路基每一個臺階土方填筑和壓實的基礎(chǔ)上鋪設(shè)土工格柵。在鋪設(shè)土工格柵后，進行上一層土方的填筑、壓實和鋪設(shè)土工格柵施工。當拓寬路基的填筑、壓實施工達到舊路基的高度后，如果需要整體加高路基，則在新舊路基的基礎(chǔ)上進行新路基的整體土方填筑和壓實施工。新舊路基搭接施工方法示意如圖3所示。

圖3新舊路基搭接施工方法示意

3.3路基拓寬壓實

3.3.1 常用壓實方式

壓實效果受壓實機具的影響顯著，不同壓實機具的有效壓實深度不同。一般而言，夯擊式壓實效果最佳，振動型次之，靜壓法最弱。但是同一機械的壓實深度并非固定，如鋼筒式壓路機，在初壓時壓實深度較大，隨著壓實次數(shù)增加，上層土變得致密，壓實深度逐漸減小。

3.3.2 壓實方法

對于直線路段，路基壓實順序為先兩側(cè)后中間；對于小半徑曲線路段，路基壓實順序為從內(nèi)到外。在縱向壓實時，需確保路基橫向接縫處壓實充分，防止出現(xiàn)壓實盲區(qū)。前、后兩部分路段的路基在縱向上需重疊10～15m，防止地基不均勻沉降。

如果忽視全路線壓實寬度，路基填筑到一定高度后可能產(chǎn)生縱向裂縫，影響路基壓實質(zhì)量。因此在該舊路改建工程項目路基壓實過程中，需嚴格控制壓實質(zhì)量和搭接方式。為確保路基壓實的均勻性，在路基搭接壓實時，需計算每層回填土的壓實面積和壓實深度，進而估算所需壓實功。需要注意的是，壓實功不是越大越好，需根據(jù)土層特性和壓實機械性能進行合理選擇。

3.3.3壓實度與壓實次數(shù)影響因素

若壓實機械質(zhì)量較小，隨著壓實次數(shù)增加，壓實度的增長速度逐漸降低，直至達到極限。超過此極限繼續(xù)壓實，只會產(chǎn)生彈性變形，無法繼續(xù)提升壓實度。對于重型壓實機械，壓實次數(shù)過多會導(dǎo)致土層破壞。因此應(yīng)根據(jù)路基土層的實際情況，選用質(zhì)量適宜的壓實機械進行路基壓實。壓實度可表示為下列公式：

式中： D 為壓實度， ρ_d 為壓實后土層的干密度，ρ_d，max 為土層最大干密度。

為確保壓實質(zhì)量，需進行嚴格的土工試驗，確定各取土點的最大干密度和最優(yōu)含水量。在路基土方填筑過程中，應(yīng)控制填料厚度，保證每層回填土平整，并及時予以壓實。分層碾壓時，需控制碾壓遍數(shù)，確保壓實度滿足規(guī)范和設(shè)計要求。

4路基施工質(zhì)量檢驗與分析

4.1質(zhì)量檢驗方法

在該舊路改建工程項目按照上述施工技術(shù)完成路基施工后，根據(jù)JTG3450—2019《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，以拓寬路基的沉降差作為檢驗指標，進行施工質(zhì)量對比檢驗。具體檢驗方法如下：

首先，選取兩個拓寬路基試驗段。一個是應(yīng)用本文所述施工技術(shù)之前完成碾壓施工的拓寬路基試驗段；另一個是應(yīng)用本文所述施工技術(shù)之后完成碾壓施工的拓寬路基試驗段。

其次，在這兩個拓寬路基試驗段上設(shè)置相同的觀測點。在其縱向每隔20m作為一個觀測斷面，每個觀測斷面沿著橫斷面方向每隔5m均勻埋設(shè)沉降觀測點標志，測量其初始標高，為后續(xù)對比和計算沉降差提供基準數(shù)據(jù)。

最后，實施碾壓并進行質(zhì)量檢驗。計算使用自重20t級以上振動壓路機對這兩個試驗段，采用完全相同的激振力和碾壓速度進行碾壓，確保每次碾壓的條件一致，以便準確評估沉降差。在達到規(guī)定的碾壓次數(shù)后，再次觀測并記錄沉降觀測點標志的標高，通過初始標高與當前標高的比較，便可計算出該路基試驗段的沉降差。

4.2質(zhì)量檢驗

根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，對拓寬路基的沉降差進行統(tǒng)計分析。如果應(yīng)用本文所述施工技術(shù)之后試驗段的沉降差較小，說明本文所述施工技術(shù)有效提高了拓寬路基的壓實度；反之，說明本文所述施工技術(shù)存在不足。拓寬路基兩種施工技術(shù)的沉降差對比如圖4所示。

由圖4可知，應(yīng)用本文所述施工技術(shù)之后的試驗段，拓寬路基的沉降差很小、壓實度得到了顯著提高。相比之下，應(yīng)用本文所述施工技術(shù)之前的試驗段，拓寬路基的沉降差明顯偏大，不僅影響了道路的平整度，更可能導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，進而威脅到道路的整體安全性和使用壽命。由此驗證了本文所述施工技術(shù)在提高路基穩(wěn)定性方面具有顯著優(yōu)勢。

圖4拓寬路基兩種施工技術(shù)的沉降差對比

除了對拓寬路基的沉降差進行了檢驗外，還對拓寬后的路基強度、承載力、變形模量等多項關(guān)鍵指標進行了全面的檢測和評估。評估結(jié)果顯示，上述檢驗指標均達到了相關(guān)規(guī)范要求，充分證明了本文所述施工技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果。

5結(jié)束語

本文研究公路改建工程路基拓寬施工技術(shù)，通過檢驗驗證了該施工技術(shù)的有效性和可行性。該施工技術(shù)不僅顯著控制了拓寬路基的沉降差，提升了路基的穩(wěn)定性，而且確保了拓寬后路基的強度、承載力和變形模量等關(guān)鍵指標均達到相關(guān)規(guī)范要求，同時也為后續(xù)類似工程提供了參考。

參考文獻

[1]雷夢雨.基于有限元模擬的高速公路路基拓寬改造方案研究[J].交通世界，2024（25）：45-47.

[2]卜寶卿.一級公路路基拓寬改建工程中路基病害及控制技術(shù)研究[J].交通世界，2024（23）：53-55.

[3]牛小玲.高速公路擴建工程試驗段拓寬路基方案和路基沉降控制及其效果分析[J].四川水泥，2024（8）：242-244.

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