（上海千年城市規(guī)劃工程設(shè)計(jì)股份有限公司河南分公司，河南 鄭州 450000）

1 工程概況

某公路工程是我國公路網(wǎng)的骨架部分，占據(jù)著極為重要的交通運(yùn)輸?shù)匚?。隨著重型車比例的快速增長，路面損壞程度日益嚴(yán)重，導(dǎo)致道路服務(wù)水平、通行水平明顯下降。為了提高道路通行能力，滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，亟待進(jìn)行舊路加寬改造施工。該路段全線地形簡單，地勢(shì)較為平坦，大多數(shù)路段海拔高度在20 m 以下，呈西高東低之勢(shì)。全年氣溫在10 ℃～15 ℃，屬于典型的大陸性氣候，四季分明，雨熱同季。原路面為雙向4 車道，現(xiàn)決定采用兩側(cè)拼寬的方式改為雙向8 車道，42 m 為整體式路基寬度。

2 舊路路基加寬方案

該工程原為雙向4 車道，中央設(shè)分隔帶，全線原路基寬26 m?，F(xiàn)改為雙向8 車道，采用整體式標(biāo)準(zhǔn)路基寬度42 m，具體加寬方案見表1。

表1 路基加寬方案

3 舊路加寬路段路基施工關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

3.1 路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于新舊路基結(jié)合部位穩(wěn)定性而言，壓實(shí)度影響較大，為了降低新舊路基差異沉降，維護(hù)路基穩(wěn)定，必須確定路基壓實(shí)度，保證在滿足規(guī)范要求的同時(shí)，進(jìn)一步提高拼接部位路基壓實(shí)度，應(yīng)保證路基壓實(shí)度≥97%[1]。

3.2 新舊路基拼接方式

擴(kuò)建工程施工中延緩結(jié)合部開裂是質(zhì)量控制的關(guān)鍵，根據(jù)要求，該工程路基加寬采用削坡、挖臺(tái)階的方式進(jìn)行拼接處理。

縱橫向錯(cuò)臺(tái)要求在填筑路基前先對(duì)原路基邊坡進(jìn)行削坡處理（30 cm 厚），隨后進(jìn)行臺(tái)階開挖施工。按照要求，盡可能確保臺(tái)階位置和加寬路基的壓實(shí)度相同，在充分利用原路堤的前提下，按照由下到上的順序進(jìn)行臺(tái)階開挖，內(nèi)傾角為4%。應(yīng)開挖一層，夯實(shí)一層，在夯實(shí)之后，及時(shí)檢測(cè)各層厚度、壓實(shí)度等參數(shù)的指標(biāo)[2]。

粉質(zhì)黏土、砂土為該工程舊路路基主要填料類型，此類填料具有極差的黏聚力。因此，開挖臺(tái)階的尺寸不能太大，根據(jù)實(shí)際情況，可按照100 cm 寬、66.7 cm 高為臺(tái)階開挖尺寸。完成開挖施工后，即可進(jìn)行拼接填筑，同樣要開挖一層、填筑一層，做到隨挖隨填。針對(duì)路床部位，可單獨(dú)作為一個(gè)臺(tái)階開挖、回填，其他則為整體開挖。根據(jù)路基填土高度，該工程路基拼接施工可分為3 種不同的形式，具體見表2。

表2 路基拼寬形式

3.3 土工合成材料技術(shù)要求

根據(jù)施工具體情況，采用雙向HDPE 土工格柵鋪設(shè)于拼接路基路床處，同時(shí)將一層土工格室鋪設(shè)于路基基底。為防止壓實(shí)×過程中格柵移動(dòng)，須通過Φ10 鋼筋固定，100 cm為間距。

以塑料焊接微樁結(jié)構(gòu)為土工格室節(jié)點(diǎn)，微樁橫截面尺寸需控制在12mm×12mm 以上，其高度則在90 mm 左右，誤差不得大于2 mm[3]。

3.4 沖擊碾壓

為了保證新舊路基的穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生路基不均勻沉降，在沖擊碾壓路基基底時(shí)，必須做控制好碾壓速度，一般可控制在10 km/h～15 km/h，根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求，該路段必須碾壓18～20 遍，如果施工段周圍存在構(gòu)建物、管道等，必須采取必要的保護(hù)措施。按照現(xiàn)行規(guī)范壓實(shí)度（96%），驗(yàn)收時(shí)需提高1%，即≥97%。針對(duì)填土高度在4 m 以下的一般路段，僅做基底沖擊碾壓施工即可。如果填土高度在4 m 以上，就需要采用重型沖擊式壓路機(jī)先進(jìn)行20 遍補(bǔ)壓，待填筑到下路床底標(biāo)高位置時(shí)，則再次進(jìn)行20 遍碾壓。要求在碾壓施工后，總體沉降量在3 cm 以下。

4 土工合成材料在舊路加寬路段的應(yīng)用效果

隨著舊路改擴(kuò)建工程數(shù)量的不斷增多，在公路工程施工中土工合成材料應(yīng)用得越來越多，在舊路加寬過程中，土工合成材料的主要作用有2 點(diǎn)。1）可以增強(qiáng)路基土強(qiáng)度，提高路基穩(wěn)定性。2）可以增強(qiáng)新舊路基結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)結(jié)性，提升路基的整體性，從而減小差異沉降[4]。根據(jù)工程實(shí)際情況，該工程采用土工格柵、土工格室2 種土工合成材料進(jìn)行沉降控制，具體使用原理及應(yīng)用效果如下。

4.1 土工格柵對(duì)沉降控制研究

土工格柵是由高分子聚合物，例如聚丙烯、聚氯乙烯等通過熱塑、膜壓等方式形成，其特點(diǎn)為抗拉強(qiáng)度、彈性模量較高。在公路路堤施工中，土工格柵主要起到加筋作用，通過鋪設(shè)土工格柵，可進(jìn)一步增強(qiáng)地基強(qiáng)度，提高路基穩(wěn)定性，從而合理地控制路基不均勻沉降。

以該工程為例，對(duì)4 種不同類型的路基頂面沉降情況進(jìn)行有限元計(jì)算分析。假設(shè)土體屬于理想彈塑性體，并且按線彈性體進(jìn)行土工格柵處理，可按表3 確定具體參數(shù)。

表3 計(jì)算參數(shù)

4.1.1 單層土工格柵鋪設(shè)

根據(jù)要求，僅將一層土工格柵鋪設(shè)新舊路基結(jié)合部，可在上路床地面、第2 層臺(tái)階底、第3 層臺(tái)階底或路基底部分別鋪設(shè)，由此可取得上述各部位路基頂面最大差異沉降，分別如下：上路床底差異沉降為6.73 cm、第2 層為6.73 cm、第3 層為6.63 cm、基底為6.52 cm、無土工格柵為6.75 cm。由此可知，相比無土工格柵鋪設(shè)，鋪設(shè)土工格柵差異沉降較小，且鋪設(shè)于基底部位，差異沉降下降幅度最大，隨著鋪設(shè)位置不斷向上，則降低差異沉降的效果越不明顯。

4.1.2 多層土工格柵鋪設(shè)

根據(jù)要求，按照從低到高的順序，依次在基底、第2個(gè)臺(tái)階處、第3 個(gè)臺(tái)階處及上路床底分別鋪設(shè)1 層、2 層、3 層、4 層土工格柵，由此可得各個(gè)部位路基頂面最大差的異沉降結(jié)果，設(shè)置1 層土工格柵時(shí)差異沉降為6.52 cm、2層時(shí)差異沉降為6.48 cm、3 層時(shí)差異沉降為6.47 cm、4 層時(shí)差異沉降為6.46 cm。

通過對(duì)比單層與多層土工格柵鋪設(shè)結(jié)果，當(dāng)不斷地增加土工格柵設(shè)置層數(shù)時(shí)，差異沉降也隨之下降，其中鋪設(shè)2層時(shí)，相比鋪設(shè)1 層差異沉降下降得較為明顯，但是鋪設(shè)3層的差異沉降6.47 cm，基本和鋪設(shè)2 層的差異沉降6.48 cm基本相同，差異沉降下降效果不顯著，基于此，鋪設(shè)2 層土工格柵效果更佳。

4.2 土工格室對(duì)沉降控制研究

土工格室是將高密度聚乙烯材料在強(qiáng)力焊接作用下而形成的一種三維網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)。利用公路施工中土工格室的三維立體限制作用，在荷載作用于土工格室時(shí)，可對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)填料的側(cè)向位移起到限制作用，從而增加路基填料的黏結(jié)性，最終達(dá)到有效控制路基不均勻沉降的目的。

4.2.1 單層土工格室鋪設(shè)

按照土工格柵鋪設(shè)情況在相同位置鋪設(shè)土工格室，所得結(jié)果如下：上路床底的差異沉降為6.74 cm、第2 層差異沉降為6.70 cm、第3 層差異沉降為6.51 cm、基底差異沉降為6.31 cm、無土工格柵差異沉降為6.75 cm。相比土工格柵鋪設(shè)結(jié)果基本相同，相比無土工格室鋪設(shè)，土工格室鋪設(shè)降低差異沉降效果明顯，在基底處鋪設(shè)土工格室，降低差異沉降效果最為明顯。隨著鋪設(shè)位置不斷向上，則差異沉降降低效果越不顯著。

4.2.2 多層土工格室鋪設(shè)

同樣按照土工格柵鋪設(shè)情況，在相同位置鋪設(shè)土工格室。所得結(jié)果如下：鋪設(shè)1 層土工格室的差異沉降為6.31 cm、鋪設(shè)2 層差異沉降為6.22 cm、鋪設(shè)3 層差異沉降為6.19 cm、鋪設(shè)2 層差異沉降為6.17 cm。由此可見，設(shè)置2 層土工格室最為合適。

通過上述數(shù)據(jù)分析，在差異沉降控制方面，土工格室降低差異沉降的效果更為明顯。因此，在該工程路堤高度4 m 以下時(shí)，采用的鋪設(shè)方案為底部1 層土工格室+上路床底部1 層土工格柵；路堤高度4 m 以上，需要加鋪1 層土工格柵置于下路床底面。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大量早期修建的公路工程逐步進(jìn)入養(yǎng)護(hù)維修期，為全面提升道路通行能力，必須重視舊路加寬改擴(kuò)建施工，提高施工技術(shù)水平，規(guī)范施工工藝，以此有效推進(jìn)公路建設(shè)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。