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        改擴(kuò)建公路路基路面設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

        2021-10-18 08:58:02肖雋
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2021年27期
        關(guān)鍵詞:公路混凝土設(shè)計(jì)

        肖雋

        (江蘇緯信工程咨詢有限公司,江蘇 南京 210014)

        近年來(lái),隨著交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展,使得重載車輛不斷增多,對(duì)公路承載能力也提出更高的要求。而部分早期修建的公路受到當(dāng)時(shí)技術(shù)條件和資金等方面的限制,建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低,現(xiàn)已無(wú)法滿足車輛通行需要。針對(duì)此類公路,可以進(jìn)行拓寬改建,在改擴(kuò)建的過(guò)程中要做好路基路面設(shè)計(jì)優(yōu)化[1]。

        1 工程概況

        某公路工程修建的年代較為久遠(yuǎn),在服役期間出現(xiàn)大量的病害問(wèn)題,于2005 年采用“白改黑”的方案,對(duì)該公路全線改造,目前為瀝青混凝土路面。隨著車流量的進(jìn)一步增大,原本的雙向四車道已經(jīng)無(wú)法滿足通行需要,經(jīng)研究后決定對(duì)該公路拓寬改建,以兩側(cè)拼寬的方法,將四車道改為八車道。與此同時(shí),提高行車速度至100km/h,拓寬后的路基寬度為42m。

        2 公路改擴(kuò)建中路基路面設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

        2.1 路基設(shè)計(jì)

        2.1.1 原路基填料分析

        在查閱該公路有關(guān)資料的基礎(chǔ)上,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查獲悉路基采用的是亞黏性土填料,軟土路基以碎石樁加塑料排水板的方式處理,由勘查結(jié)果得知,路基基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。為進(jìn)一步了解原路基所用填料的物理力學(xué)性質(zhì),在路基拼寬范圍內(nèi)共計(jì)布設(shè)測(cè)點(diǎn)8 個(gè),對(duì)填料取樣試驗(yàn),檢測(cè)結(jié)果如表1 所示。

        表1 原路基填料試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

        由表1 中的數(shù)據(jù)可知,原路基填料的性質(zhì)為弱- 中等膨脹性,路肩的壓實(shí)度與現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求不符。

        2.1.2 地質(zhì)情況

        在本工程沿線上,多處分布軟土,基本上都被黏性土覆蓋,以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主,埋深深度在0-5.0m 之間,厚度最大的部位達(dá)到16.5m。通過(guò)檢測(cè)得到軟土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo),具體如表2 和表3 所示。

        表2 軟土物理性質(zhì)

        表3 軟土力學(xué)性質(zhì)

        2.1.3 設(shè)計(jì)原則

        在開(kāi)展路基設(shè)計(jì)時(shí),要遵循資源再利用、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、安全舒適的原則,按照路基的挖填高度,合理應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料,選取適宜的路基斷面型式、填料設(shè)計(jì)參數(shù)、搭接模式、不良地質(zhì)處理方案,確保改建后的路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[2]。

        2.1.4 路基橫斷面設(shè)計(jì)

        本次改擴(kuò)建將公路的雙向四車道改為八車道,行車時(shí)速提升至100km/h,按照拼寬方案,并參考現(xiàn)行的公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),擬定以下幾種斷面形式:兩側(cè)拼接、右側(cè)單側(cè)拼接等。

        2.1.5 填料設(shè)計(jì)

        2.1.5.1 該公路地表土體以弱- 中等膨脹黏性土為主,依據(jù)土體的物理力學(xué)指標(biāo),采用路堤填土摻灰5%、路床8%;挖方路基將路面以下1.2m 左右全部翻挖,承載比不達(dá)標(biāo)的路床,通過(guò)石灰改良土體性質(zhì)后回填;要求0.3m 以內(nèi)的承載比值達(dá)到8,0.3-1.2m 的承載比值應(yīng)達(dá)到5。

        2.1.5.2 臺(tái)背、管涵以及通道等部位,用碎石土直接填筑??v坡抬升高度達(dá)到2.0m 以上的路段,選用氣泡輕質(zhì)混合土作為填料;池塘清淤后,用舊路的水泥混凝土板經(jīng)破碎處理后回填,欠缺的部分用5%石灰土回填,壓實(shí)度要達(dá)到規(guī)范要求。

        2.1.6 銜接設(shè)計(jì)

        2.1.6.1 雙側(cè)拼寬路基的銜接銜接設(shè)計(jì)方法如下:在填方路段上,對(duì)原路邊坡進(jìn)行清表、削坡,開(kāi)挖臺(tái)階。如圖1 所示,首級(jí)臺(tái)階的尺寸為1.5×1.5m,之后每一級(jí)臺(tái)階的尺寸均為1.0×1.0m,而最后一級(jí)臺(tái)階的尺寸小于1.5m 時(shí),可一次性開(kāi)挖,超過(guò)1.5m 時(shí)分成兩次開(kāi)挖;在路床位置處開(kāi)挖三級(jí)臺(tái)階,并在頂部鋪設(shè)厚度為15cm 的舊料,其余部位回填摻灰土,當(dāng)舊料不足時(shí),可以用摻灰土替代。同時(shí)在路床頂面以下30cm 和75cm 的地方,分別鋪設(shè)土工格柵。對(duì)于填方高度超過(guò)8.0m 的路堤,可在中部增設(shè)土工格柵。

        圖1 路基拼寬示意圖

        2.1.6.2 將原路堤的擋土墻拆除,基礎(chǔ)保留不拆,同時(shí)拆除原路肩擋土墻的上部,下部不拆,具體的工序?yàn)樘钔?、拆墻、填土,搭接方式同填方路段;?duì)挖方路段的路床進(jìn)行開(kāi)挖,開(kāi)挖位置選擇在距離路基邊線1.7m 處,挖好之后,在頂部鋪設(shè)厚度為15cm 的舊料,隨后用摻灰土對(duì)其余部分回填;對(duì)于巖質(zhì)挖方路段,在路基拼接時(shí),可以不對(duì)路床做任何處理。

        2.1.7 不良地質(zhì)設(shè)計(jì)

        結(jié)合本工程地質(zhì)勘查報(bào)告,以軟土的物理和力學(xué)指標(biāo)作為主要依據(jù),得出如下結(jié)果:軟土地基處理完畢后,路基拼接部位的沉降量為1.1-1.5cm 左右,邊坡坡腳位置處的沉降量約為1.0cm,與規(guī)范要求的工后沉降相符。原路基的地基土體在公路結(jié)構(gòu)自重和車輛荷載的作用下,已經(jīng)基本固結(jié),現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)地基土的固結(jié)度在85-96%左右,為避免拼寬后的新路基與原路基之間出現(xiàn)較大的沉降差異,針對(duì)含有軟弱土體的路段,設(shè)計(jì)如下措施:

        2.1.7.1 軟土厚度在3.0m 以內(nèi)的路段,采用土體換填的處置措施,選用級(jí)配良好的碎石作為換填材料,同時(shí)并將表層的淤泥直接清除。對(duì)于高度在5.0m 以上的路堤,選用臨時(shí)鋼板樁支護(hù)措施,需注意防止路堤開(kāi)挖過(guò)程中導(dǎo)致原路下沉[3]。

        2.1.7.2 軟土厚度在15m 以內(nèi)的路段,采用水泥攪拌樁處理措施,樁徑為500mm,樁間距設(shè)定為1.2m,按三角形布設(shè);軟土厚度在15m 以上的路段,設(shè)計(jì)采用預(yù)制管樁處理措施,樁徑300mm,管壁的厚度為70mm 樁的中心間距控制在2.2-3.2m 之間,呈正方形布設(shè),樁頂深入樁帽50mm,選用強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土對(duì)樁帽進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑。

        2.2 路面設(shè)計(jì)

        2.2.1 新路面結(jié)構(gòu)

        為滿足該公路路面拼寬后重載車輛的通行需要,以路面行駛大型車輛為依據(jù),計(jì)算軸載,車道的系數(shù)取0.5,使用年限為15a,經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的累計(jì)軸載為3.224 次,據(jù)此對(duì)拼寬后的瀝青混凝土路面彎沉值進(jìn)行設(shè)計(jì)取值,為0.189mm。原瀝青路面結(jié)構(gòu)層的厚度為18cm,拼寬后的瀝青面層的總厚度為28cm。為進(jìn)一步減小基層內(nèi)荷載應(yīng)力,在瀝青混凝土面層下設(shè)置瀝青穩(wěn)定碎石聯(lián)結(jié)層,該公路拼寬后的主線路面結(jié)構(gòu)如下:上面層為厚度4.0cm 的改性瀝青混凝土,中面層為厚度6.0 的改性瀝青混凝土,下面層為厚度8.0cm 的改性瀝青混凝土,聯(lián)結(jié)層為厚度10cm 的瀝青穩(wěn)定碎石。通過(guò)測(cè)算,增設(shè)厚度10cm 的瀝青穩(wěn)定碎石聯(lián)結(jié)層后,路面結(jié)構(gòu)的整體性能得到顯著提升,使瀝青路面能夠承受40-45a 左右的工可預(yù)測(cè)交通量。

        2.2.2 拼接設(shè)計(jì)

        原路肩的路面結(jié)構(gòu)缺少底基層,拼寬改建后路肩的承載力無(wú)法滿足行車需要。故此,在拼接設(shè)計(jì)中,需要將之挖除重建。該路段的承載比值為6%,依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求設(shè)計(jì)路床處置措施,要充分考慮拼寬后的行車道行駛重載車量的要求,選用4%水泥處置路床。

        2.2.3 排水設(shè)計(jì)

        拼寬后的新路面要高于原路面,降雨后會(huì)引起舊路積水無(wú)法從橫坡順利排出,可采取如下排水舉措:出水口的間距設(shè)定為100m,在臨時(shí)排水路面上開(kāi)槽,每隔20m 鋪設(shè)一道鋼筋管,橫向排水選用直徑30mm 的HDPE 管,外部用混凝土包覆。

        3 結(jié)論

        綜上所述,為使改建后的公路滿足日益增長(zhǎng)的交通流量,要合理進(jìn)行路基路面設(shè)計(jì)工作。路基設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重分析原路基的填料及地質(zhì)情況,合理設(shè)計(jì)填料,滿足拓寬路基填筑要求;路面設(shè)計(jì)時(shí)將重點(diǎn)放在結(jié)構(gòu)和拼接兩個(gè)方面。

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