曹國(guó)斌

（甘肅順達(dá)路橋建設(shè)有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

隨著交通量的不斷增加，老舊公路的通行能力已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的交通需求，導(dǎo)致其在路網(wǎng)中的地位與實(shí)際運(yùn)輸能力不匹配。為了緩解現(xiàn)有的交通量過(guò)于飽和的問(wèn)題，公路改擴(kuò)建已逐漸成為當(dāng)前公路建設(shè)中的“重頭戲”[1]。公路改擴(kuò)建是一種以運(yùn)輸通道資源、土地和道路資源為基礎(chǔ)，以最大限度地提高運(yùn)輸能力和服務(wù)質(zhì)量為目標(biāo)，對(duì)運(yùn)輸通道資源、土地和道路資源進(jìn)行有效的綜合開發(fā)。相比開辟新線路，改擴(kuò)建公路具有占地面積小、耗費(fèi)資金少等優(yōu)勢(shì)[2]。但目前不少已有改擴(kuò)建公路存在新舊路基不均勻沉降的問(wèn)題，這也是改擴(kuò)建公路出現(xiàn)病害的主要原因[3]。所以，在改擴(kuò)建公路中，控制新舊路基的拼接質(zhì)量至關(guān)重要。

1 公路舊路基拼寬常見問(wèn)題

舊路路基經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的固結(jié)沉降，基本不再變形，而改擴(kuò)建路基填土的沉降時(shí)間較短，新拼寬路堤自重將以偏心荷載的形式作用于老路基，使老路基產(chǎn)生新的附加應(yīng)力。與老路基的應(yīng)力疊加后，會(huì)產(chǎn)生新的不均勻沉降，兩側(cè)對(duì)稱加寬后，兩側(cè)的附加應(yīng)力作用形式相同。所以，相對(duì)于老路基，新拼寬路堤沉降呈“W”形分布，在道路中央最小，拓寬路基部分最大，如圖1所示。

圖1 路基加寬前后不均勻沉降示意圖

在路面結(jié)構(gòu)鋪筑后，新舊路基間的不均勻沉降會(huì)使路面結(jié)構(gòu)層間的附加應(yīng)力大于路面材料的抗拉強(qiáng)度，從而使路面出現(xiàn)裂縫等病害。路面積水會(huì)沿著裂縫滲入路基內(nèi)部，這會(huì)影響路基的穩(wěn)定性，導(dǎo)致公路出現(xiàn)病害，降低道路的服務(wù)水平。

路基是路面的基礎(chǔ)，承受由路面?zhèn)鱽?lái)的行車荷載，因此路基的穩(wěn)定性會(huì)直接影響道路的安全性。部分地區(qū)在公路改建施工過(guò)程中忽視了對(duì)路基的處理，導(dǎo)致公路在使用過(guò)程中反復(fù)出現(xiàn)病害，極大程度地影響了公路的運(yùn)輸能力。舊公路的兩側(cè)通常會(huì)有排水渠，排水渠雖然可以減少水流對(duì)道路的破壞，但也會(huì)導(dǎo)致排水渠底部的土壤變松軟，強(qiáng)度不足。因此,在進(jìn)行道路加寬的過(guò)程中，通常需要將原本的排水渠改造為路基，但若不能科學(xué)處理路基就難以保證改建后公路的安全性。最常見的路面塌陷就是道路路基處理不當(dāng)導(dǎo)致的，主要是路面結(jié)構(gòu)下部出現(xiàn)空洞或路側(cè)發(fā)生滑移，使得下部結(jié)構(gòu)對(duì)路面和車輛的支撐力不足，進(jìn)而使道路中間或路側(cè)邊坡出現(xiàn)大面積坍塌。

2 工程案例

甘肅省某一級(jí)公路，道路全長(zhǎng)48.5km，其中六車道快速路長(zhǎng)36.2km，設(shè)計(jì)車速100km/h，路基寬35m；四車道長(zhǎng)12.3km，設(shè)計(jì)車速80km/h，路基寬28m。此次改擴(kuò)建工程是將4 車道段擴(kuò)寬為6 車道，設(shè)計(jì)車速提升到100km/h。

3 公路改擴(kuò)建工程路基拼寬技術(shù)

3.1 施工準(zhǔn)備

在施工前，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)以及舊路的狀況進(jìn)行調(diào)查。第一，根據(jù)水文地質(zhì)資料選擇合適的施工方案。如果是雨水充沛的地區(qū)，在進(jìn)行基底處理時(shí)要鋪設(shè)透水材料；在腐質(zhì)土上方施工時(shí)，要進(jìn)行一定的基底加強(qiáng)等。第二，要充分考慮舊路的病害，制定有效的預(yù)防措施。舊路的病害種類、規(guī)模以及成因都對(duì)路基加寬工作的推進(jìn)有重要影響。以公路病害中較為嚴(yán)重的路面沉陷為例，公路路面沉陷的原因有很多。工程設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致路基出現(xiàn)不均勻沉陷，進(jìn)而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層遭到破壞，出現(xiàn)局部的位移或者沉陷；路面基層受到雨水侵蝕也會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層底部出現(xiàn)空陷，進(jìn)而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層被破壞；路基施工過(guò)程中壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)，會(huì)出現(xiàn)路基不均勻沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫等。因此，在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)之前必須對(duì)舊路進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，找到舊路病害原因，并在改擴(kuò)建工程中采取有效措施，降低改擴(kuò)建之后的道路病害發(fā)生率。

3.2 舊路基邊坡臺(tái)階施工

為了保證路基拼寬強(qiáng)度，在施工時(shí)需要將舊的邊坡挖成臺(tái)階狀，在兩臺(tái)階中間進(jìn)行新路基施工，保證新舊路基交錯(cuò)結(jié)合，進(jìn)而保證路基加寬之后的強(qiáng)度[4]。臺(tái)階施工的技術(shù)要求：第一，臺(tái)階開挖前應(yīng)拆除老路邊溝及圬工防護(hù)，并對(duì)老路邊坡削坡35cm。第二，沿老路坡面開挖臺(tái)階，開挖臺(tái)階按平臺(tái)寬度進(jìn)行控制。第三，為便于鋪設(shè)土工合成材料，將頂層臺(tái)階寬度設(shè)為2m，中部臺(tái)階按不小于1m 控制，底部臺(tái)階按不小于1.5m 控制。第四，臺(tái)階自下而上逐層開挖，采用豎向外傾式，橫向水平，同時(shí)設(shè)置傾角，防止臺(tái)階積水，這樣也便于施工期排水。第五，完成臺(tái)階開挖后，及時(shí)填筑新路基。第六，臺(tái)階開挖時(shí)若老路堤出現(xiàn)滲水或不穩(wěn)定的情況，應(yīng)及時(shí)報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，若需采取處理措施，應(yīng)加固老路堤后再施工。

3.3 路基填筑施工

路基填筑施工前必須對(duì)路基邊緣線進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，明確拼寬路基的填筑范圍，并對(duì)范圍內(nèi)的路基進(jìn)行統(tǒng)一壓實(shí)。在對(duì)路基范圍內(nèi)的原地面進(jìn)行清耕壓實(shí)后，要對(duì)路段進(jìn)行分層填筑、分層壓實(shí)，且路基填筑分層的最大松鋪厚度不應(yīng)超過(guò)30cm。由于受到沿線構(gòu)造物及施工計(jì)劃等因素的影響，路基填筑有時(shí)需要分段施工。若路基填筑分幾個(gè)作業(yè)段施工，兩段交接處不在同一時(shí)間填筑，先填路段應(yīng)按1∶1 坡度分層留臺(tái)階；若兩個(gè)路段同時(shí)填筑路基，應(yīng)分層相互交疊填筑，并保證搭接處的壓實(shí)質(zhì)量。在壓實(shí)過(guò)程中，影響路基碾壓施工效果的因素較多，包括含水量、壓實(shí)設(shè)備、碾壓次數(shù)、碾壓速度等[5]。所以，在正式施工前應(yīng)進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。在碾壓試驗(yàn)階段，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合工程設(shè)計(jì)要求，選擇最佳的組合方式，保證碾壓施工的各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。在臺(tái)階施工前應(yīng)確定好碾壓設(shè)備，以保證臺(tái)階寬度與設(shè)備相適應(yīng)。在分層碾壓作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)控制好每一層的碾壓厚度及壓實(shí)度，尤其是在新舊路基相交的位置，要保證碾壓作業(yè)后路基平整、光滑。為保證壓實(shí)質(zhì)量，應(yīng)實(shí)時(shí)檢查壓實(shí)土的含水量，使路基填土能在接近最佳含水率的狀態(tài)下被壓實(shí)。對(duì)于難以壓實(shí)的邊角部位，應(yīng)以小型壓實(shí)機(jī)具輔助，保證壓實(shí)質(zhì)量、壓實(shí)度滿足相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

路基的密實(shí)度會(huì)直接影響道路后期的沉降情況，而通過(guò)沖擊夯實(shí)的方式可提高道路的密實(shí)度，有效降低道路在使用過(guò)程中的沉降度，而且沖擊夯實(shí)可以促進(jìn)新舊路基的結(jié)合，降低新舊路基連接處出現(xiàn)裂縫的概率。在路基填筑施工中，填筑速率也會(huì)影響道路的強(qiáng)度，如填筑速率過(guò)快會(huì)導(dǎo)致地基產(chǎn)生較大的剪切形變。由于影響路基填筑速率的因素較多，因此需要結(jié)合每個(gè)施工段的實(shí)際情況，合理控制填筑速率，一般應(yīng)保證24h 內(nèi)地面沉降率不大于10mm，坡角的水平位移速率小于5mm。

3.4 路基施工期排水

為確保路基拼接質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求，要格外注重路基施工中的排水工作，需控制施工期內(nèi)雨水對(duì)路基的侵蝕。路基施工期間的排水工作主要是為了清除施工過(guò)程中進(jìn)入路基區(qū)域的雨水，其中以老路基表面、坡面、新路基坡面的排水為主。路基施工期間為確保新老路基頂面排水通暢，需根據(jù)施工地氣候條件、土質(zhì)情況，建筑2%～4%的排水橫坡。路基施工期排水系統(tǒng)主要分為老路基臨時(shí)排水系統(tǒng)、新路基臨時(shí)排水系統(tǒng)（見圖2）。

圖2 施工階段路基排水系統(tǒng)總體示意圖（單位：m）

對(duì)于出現(xiàn)滲水嚴(yán)重的老路基，需采取科學(xué)有效的治理措施，既要清除老路基內(nèi)部浸水，還要封堵水源。治理方案：在老路基滲水處修建橫向排水盲溝；對(duì)連續(xù)分布的滲水地段，可先通過(guò)縱向盲溝連通高度相同的滲水點(diǎn)，再設(shè)置橫向盲溝，形成排水網(wǎng)絡(luò)，清除浸水。滲水路段盲溝布局見圖2。

圖3 老路坡腳滲水或老路基底設(shè)有排水墊層的路段排水系統(tǒng)

3.5 合理控制路基填料

由于不同等級(jí)公路的設(shè)計(jì)荷載不同，為了滿足工程的荷載需求，需在設(shè)計(jì)階段明確填筑材料。雖然新舊路基交錯(cuò)布局可以減少新路基后期的形變，但新路基的沉降現(xiàn)象不可避免，因此在選擇路基填筑材料時(shí)，應(yīng)選擇透水性能好的路基填筑材料。

在進(jìn)行路基填筑作業(yè)前，施工單位應(yīng)對(duì)所選擇填筑材料的承載比、液塑性以及抗打擊性進(jìn)行測(cè)試，確保填筑材料的各項(xiàng)指標(biāo)都符合設(shè)計(jì)要求[6]。若路基填料不能充分滿足道路填筑要求，可根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，采取摻石灰的方法對(duì)其進(jìn)行改善，摻灰比例應(yīng)根據(jù)路基不同層位來(lái)確定。工程現(xiàn)場(chǎng)土工試驗(yàn)結(jié)果如表1、圖4～圖6所示。路基填料摻灰后，相關(guān)土工試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范及技術(shù)文件要求，方可用于路基填筑施工。

圖6 路基填料的自由膨脹率

表1 路基填料土工試驗(yàn)結(jié)果

圖4 擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

圖5 承載比試驗(yàn)結(jié)果

3.6 土木格柵

土木格柵是道路補(bǔ)強(qiáng)的一種常用方式，由于土木格柵具有強(qiáng)抗拉性、低伸縮性等特點(diǎn)，所以在作業(yè)過(guò)程中不易發(fā)生形變，能夠與土體進(jìn)行有效連接，約束土體的側(cè)向位移。在土工格柵中填充粗顆?？梢杂行岣呗坊訉捄蟮某休d力和穩(wěn)定性。土工格柵在路基加寬工程中能夠得到廣泛應(yīng)用，除了其自身性能優(yōu)越，更重要的是土工格柵施工便捷，可以滿足不同路況的施工需求。路基填筑1.5m 以內(nèi)，一般3 層土工格柵就能滿足施工需求；路基填筑在1.5～10m，需要設(shè)置6 層土工格柵，分別在路基底層和路基頂層設(shè)置3 層土工格柵；填筑高度大于10m，需要設(shè)置9 層土工格柵，確保土工格柵施工能夠滿足道路加寬的需求。在土工格柵的選擇上，需要結(jié)合具體的施工要求，一般建議采用鋼塑雙向土工格柵，此類格柵能夠滿足120kN/m 的施工需求，且能夠滿足大部分路段的施工技術(shù)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)公路改擴(kuò)建工程中的舊路基邊坡臺(tái)階施工、路基填筑、路基施工期排水、路基填料、土木格柵等施工技術(shù)進(jìn)行分析，以期為同類工程提供借鑒。