鄧麟勇, 涂志純

(湖南省蓮株高速公路建設開發(fā)有限公司， 湖南 株洲 412000)

蓮株公路改建工程路基拼接施工工藝淺析

鄧麟勇, 涂志純

(湖南省蓮株高速公路建設開發(fā)有限公司， 湖南 株洲 412000)

以蓮株公路改建工程為依托，就路基拼接施工中的質量關鍵點，闡述了老路基臺階開挖、路基施工期排水、老路基滲水處理、壓實補強、沉降變形觀測等關鍵技術，取得了良好的路基拼接效果。

舊路改造；路基拼接；臺階開挖；滲水處理；壓實補強

蓮株高速公路是湖南省首個二級汽車專用公路改高速公路項目，經(jīng)過若干年運營，老路路基沉降基本完成，而新建路基將會產(chǎn)生較大的沉降，如何控制新老路基的不均勻沉降、實現(xiàn)新老路基的有效銜接是改建工程的關鍵。

1 路基拼接施工技術關鍵點

1.1 臺階開挖

開挖臺階可以明顯有效地增加新舊路基銜接的接觸面積，促進新老路基的整體化與一致性，且方便加寬部分路堤下的地基處理[1]。

邊坡清表和臺階開挖應與天氣相配合，不可為圖一時之便將清表和臺階開挖一次完成(圖1、圖2)，且臺階暴露時間不宜過長，防止邊坡和臺階被雨水沖刷。清表工作需緊密配合開挖工作，開挖一級，待拼寬路基完成后，再清上一級。

從已完成的新老路基拼接工程調研來看，老路基邊坡相對較為松散(尤其是全風化花崗巖邊坡)，雨水入滲更為容易，若邊坡清表和臺階開挖完成，后續(xù)工序無法及時跟進，將導致原本松散的老路基邊坡在雨水入滲作用下失穩(wěn)，從而使老路基邊坡臺階難以成型，嚴重影響新老路基拼接質量，造成施工成本增加。規(guī)定開挖臺階寬度為2 m，是考慮消除既有路基邊部壓實可能施工不到位等隱患。

對于老路基邊坡松散嚴重、臺階立面難以自穩(wěn)的路段，應將松散范圍內的老路基邊坡土全部清除。若臺階平面含水率高、難以壓實，可將臺階平面最上層土翻松30 cm晾曬或摻灰處理，并和新路堤同步整平壓實；或對臺階面進行液壓夯實，并在夯坑內填碎石，推土機推平后壓路機碾壓。

開挖出第1級臺階后，可以采用片石換填處理臺階平面地基，即和新填路基地基一并處理；也可以采用高速液壓強夯機夯實后，用碎石回填夯坑并碾壓平整。

圖1 K1116+300掛線挖臺階

圖2 K1125+050撒灰挖臺階

1.2 臺階處理

1) 對于老路基邊坡松散嚴重、臺階立面難以自穩(wěn)的路段，應將松散范圍內的老路基邊坡土全部清除。

2) 若臺階面含水率高、無法壓實，可將臺階面最上層土翻松20 cm晾曬或摻灰處理(圖3)，并和新路堤同步整平壓實。

3) 對臺階面進行液壓夯實，并在夯坑內填碎石(圖4)，推土機推平后壓路機碾壓。

圖3 K1135+500臺階面摻灰處理

圖4 K1132+930臺階面碎石補強

1.3 土工格室

1) 在路床底面(最上層臺階)、路堤底面(最下層臺階)及此兩層中間部位臺階各鋪設一層土工格室(圖5)。

2) 距土工格室10 cm以內路基填料最大粒徑不得大于12 cm(圖6)。

圖5 K1135+500土工格室鋪設

圖6 K1111+900土工格室上土

1.4 路基施工期排水

路基施工期排水對于保證路基拼接質量非常重要，其主要目的在于排除施工期落入路基范圍內的雨水。沿老路面硬路肩砌臨時攔水埂，攔水埂施工結束后拆除。對于老路基坡面急流槽失效或因清表破壞的，應采用砂漿或小石子混凝土按照原防護排水通道重新修復。臨時攔水埂開口處連接老路急流槽，將攔截到的雨水排到新路堤[2]。

對于新填路堤，通過表面橫坡將雨水引出，若降雨量大且距下一層施工時間久，還應在新填路基表面挖臨時排水槽排水。臨時排水槽采用敞口的梯形斷面的PVC管，尺寸為0.7 m×0.3 m×0.3 m(上底×下底×高)。

在新填路基邊坡每隔20 m左右構筑急流槽，并通過在邊部堆土或砌磚形成的攔水埂集中匯水，進而通過急流槽將老路面表面雨水、老路基坡面雨水和新路基坡面雨水排除至新路基坡腳臨時排水溝內。具體如下:

1)路基施工期排水系統(tǒng)，包括新路臨時排水系統(tǒng)(圖7)和老路臨時排水系統(tǒng)(圖8)。

2) 路基施工期排水其主要目的在于排除施工期落入路基范圍內的雨水，主要有老路面表面、老路基坡面和新路基坡面的雨水。

圖7 新路臨時排水系統(tǒng)

圖8 老路臨時排水系統(tǒng)

3) 沿老路面硬路肩砌攔水埂，并通過老路基坡面急流槽排除，對于老路基坡面急流槽失效或因清表破壞的，應采用砂漿或小石子混凝土按照原防護排水通道設置臨時的引水通道。

4) 路基施工中，各施工層表面不應有積水，填方路堤應根據(jù)土質情況和氣候狀況，做成2%～4%的排水橫坡。

5) 對于新填路堤，通過表面橫坡將雨水引出，若降雨量大且距下一層施工時間久，還應在新填路基表面挖臨時排水槽排水。

6) 在新填路基邊坡每隔20 m左右構筑臨時急流槽，并通過在邊部堆土或砌磚形成的攔水埂集中匯水，進而通過急流槽將老路面表面雨水、老路基坡面雨水和新路基坡面雨水排除至新路基坡腳臨時排水溝內?？傮w效果如圖9、圖10所示。

圖9 排水系統(tǒng)總體示意圖 (單位：m)

圖10 排水系統(tǒng)效果示意圖

1.5 老路基滲水處理

我國南方地區(qū)老路基在多年的運營中不同程度地存在滲水，為充分、合理利用老路基，應對滲水路段采用“標本兼治”的原則進行處理，不但要疏排內部積水，還應封堵水源。蓮株高速的具體做法是:

1) 應對全線老路基滲水路段進行調查和統(tǒng)計，并確定水源來源。

2) 老路基滲水應采用“標本兼治”的原則進行處理，不但要進行路基內部水的疏排，還應對水源進行封堵。

3) 對局部滲水路段，在滲水點修筑橫向盲溝排水；對滲水點基本在同一高度且連續(xù)分布路段，用縱向盲溝將滲水點連通；對滲水點高低不一且連續(xù)分布路段，可將同一高度的滲水點通過縱向盲溝相連。各縱向盲溝與每隔20 m設置一道的橫向盲溝連通，將水排出。效果圖如11所示。

4) 盲溝系統(tǒng)構造步驟：從碾壓面反開挖(圖12)、埋設透水管(圖13)、填充碎石(圖14)、覆土。

圖11 盲溝效果示意圖

圖12 K1116+200挖盲溝

圖13 K1125+050盲溝埋設透水管

圖14 K1125+050盲溝填充碎石

5) 對老路坡腳滲水路段盲溝布置示意圖如圖15。

圖15 老路坡腳滲水或老路基底設有排水墊層的 路段排水系統(tǒng)

6) 對老路堤中部滲水路段，盲溝與新填路基側面采用防水土工布包裹，防止盲溝內的水滲進新路基；盲溝透水界面用透水土工布包裹；盲溝內設置Φ10 cm軟式透水管；縱向盲溝縱向坡度與縱坡相同，以保證水流通暢，如圖16所示。對老路堤坡面大面積滲水路段，可采用填石路堤并結合縱、橫向盲溝排水。

圖16 老路堤中間或坡面大面積滲水路段排水系統(tǒng)

1.6 液壓強夯機補強

液壓強夯機技術在高等級公路的新建和改擴建中已得到良好推廣使用，能為新老路基交界面、填挖結合部、橋涵臺背回填、涵洞基底處理提供有效的壓實手段[3]。

選取試驗段進行第1次老路基臺階平面液壓夯試驗，高速液壓強夯機的其額定沖擊能量40 kJ、錘體質量3.35 t、最大夯擊深度1200 mm、夯板直徑1000 mm、工作質量7.5 t。試驗中夯錘落距0.8m，夯點梅花形布置，相鄰兩夯坑相切，各點夯實2遍。對49個夯坑深度進行了測量，得出沉降量平均值為7.2 cm，補強效果顯著。

為進一步分析液壓強夯效果，在某斷面選定沿路線方向相距50 cm 的2列進行夯坑壓實度測試。每列選擇3個測點，編號分別為1、2和3，各測點距老路基臺階立面分別為0.4、1和1.8 m，由于老路基臺階寬度為2 m，3個測點均位于老路基臺階面上。取2列對應測點的壓實度作為該點平均壓實度，各夯點壓實度平均增加4.0%～4.5%，增強效果顯著。

最終確定每級老路基臺階寬度范圍須采用液壓夯進行增強處理。液壓夯施工時，布設2排呈梅花型的夯點，各夯坑相切，夯錘落距0.8 m，每個夯點夯擊2遍為宜。夯實完后，再用改良土或碎石填補夯坑，碾壓整平。如圖17、圖18所示。

1.7 重型壓路機補強

在常規(guī)壓實后，采用重型壓路機對老路基臺階面和新填路基部分進行增強補壓，可降低新路基工后壓縮變形并提高新老路基結合部強度[4]，如圖19、圖20。

圖17 K1136+500液壓強夯補強

圖18 K1103+700碎石回填夯坑

圖19 K1136+500重型碾壓補強

圖20 K1117+600重型碾壓補強

為分析重型碾壓效果，選取試驗段，采用32 t重型壓路機，碾壓遍數(shù)為2遍(2個來回)，碾壓寬度為4 m，即老路基臺階2 m和相鄰新填路基2 m。并在老路基臺階平面和相鄰的新填路基各選3個點測試壓實度， 1～6這6個測點與臺階立面邊緣的距離分別為0.4、1、1.8、2.4、2.8、3.5 m。重型碾壓后老路基臺階面壓實度提高了2.2%～2.9%，相鄰新路基壓實度提高了2.5%～3.5%，效果較為顯著。

確定在93區(qū)底、頂及96區(qū)頂(-15 cm)界面處采用32 t重型壓路機對老路基臺階面和新填路基部分進行增強補壓；當路堤較高時，每2個臺階高度用32 t重型壓路機增強補壓1次；壓實遍數(shù)原則上不超過3遍，每次輪寬重疊1 m。增強補壓界面豎向距離土工格室鋪設面至少2層填土高度。

1.8 沉降變形觀測

為提高地基變形觀測精度，并減少對施工的影響，對填方高度超過8 m的路段，在地表填筑1 m后反開挖埋設橫剖管進行沉降觀測。

橫剖儀沉降觀測是通過插入橫剖管中的橫剖儀進行的，具有不受地面施工影響、可連續(xù)多點觀測、精度可達0.01 mm等優(yōu)點。該儀器由水平探頭、電纜線和讀數(shù)儀組成。探頭通過設置在其上的2個間距為50 cm的輪子在管中行走。探頭一端通過電纜線(其上有50 cm間隔的標記)與讀數(shù)儀相連。并可直接測得前、后測輪連線的傾角，不同位置時的傾角是個變數(shù)，通過儀器中的軟件，將測得的傾角換算成測輪前、后二個接觸點的高差，并在存儲儀采集獲得數(shù)據(jù)，再通過專用數(shù)據(jù)線傳輸?shù)诫娔X中，最后將連續(xù)觀測的高差與水準點相連測、求得各點高程與沉降量。

橫剖管埋設步驟為： ①在原地表填1 m后的碾壓面挖溝，溝深不小于30～40 cm； ②橫剖管及管接頭內穿入鋼絲繩(為拉動測頭之用)并連接好； ③將橫剖管底部和周邊用砂、土將溝填平、夯實； ④橫剖管在管口處做一平臺(約40 cm×40 cm)作為參照平面； ⑤在橫剖管外50 m遠的原地面上設一固定水準點，每次觀測時與管口現(xiàn)澆水準點連測可求得各前、后測輪接觸點的高程變量。

路堤在填筑過程中，若觀測斷面日沉降量超過5 mm/d，標志著不穩(wěn)定狀態(tài)的出現(xiàn)，應立即停止加載，并根據(jù)實際情況做出相應調整[5]。

圖21和圖22為采用橫剖管進行的典型觀測斷

圖21 K1133+880測量沉降量

圖22 沉降最大點沉降歷時曲線

面地基沉降結果?？梢姡S著路基填筑高度的增加，地基沉降逐漸增大。從路基坡腳(管口位置)向路基中心地基沉降逐漸增大。根據(jù)沉降最大點沉降歷時曲線，可見地基沉降趨于穩(wěn)定。

2 結語

根據(jù)已埋設的20個沉降觀測斷面的數(shù)據(jù)來看，除去1個斷面累計沉降較大外，其他斷面累計沉降和日沉降速率都符合要求，據(jù)此可以確定蓮株公路的路基拼接效果良好。通過實踐總結分析，舊路臺階的開挖控制、新老路基的排水處置、路基的壓實補強是保證拼接質量的關鍵性技術控制點。

[1] 陳君朝,楊廣慶. 高速公路改擴建工程路基加寬施工技術[M]. 北京：人民交通出版社,2014.

[2] 鄧云潮. 高速公路擴寬路基綜合防排水系統(tǒng)研究[D].西安:長安大學,2012.

[3] 方源. 高速公路改擴建路基壓實施工技術研究[J]. 中國水運(下半月),2015(4):209-210.

[4] 李興煊. 公路改擴建項目路基拼接的淺析[J]. 商品與質量,2009(S6):22-24.

[5] 饒應貴,郭洋洋. 路基沉降觀測數(shù)據(jù)分析[J]. 科技創(chuàng)新導報,2013(21):222.

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