崔冀龍

（邢臺(tái)華辰交通建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，河北 邢臺(tái) 054000）

0 引言

在既有公路改擴(kuò)建工程中，已有公路路基在長(zhǎng)期的行車荷載作用下，固結(jié)沉降過(guò)程基本完成，處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，而擴(kuò)建部分路基在外部荷載作用下仍會(huì)發(fā)生沉降，導(dǎo)致新舊路基交接部分出現(xiàn)不均勻沉降，在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中需要對(duì)新舊路基交接部分的沉降值進(jìn)行嚴(yán)格控制。

1 工程概況

拉林-五常段公路是國(guó)家公路網(wǎng)中的重要組成部分，既有公路的等級(jí)低、損害嚴(yán)重，已經(jīng)不能滿足日常的交通需求，因此本文以拉林-五常段公路擴(kuò)建工程為工程背景，對(duì)典型斷面下新舊路基的工程地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，并將各試驗(yàn)段勘探試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。拉林-五常段公路全長(zhǎng)約80km，其中改擴(kuò)建路基段大約56km，既有路面中全瀝青路面和水泥混凝土路面比值月6∶4，本文以瀝青混凝土路段為研究對(duì)象，分析在公路擴(kuò)建過(guò)程中不均勻沉降對(duì)施工的影響。

改擴(kuò)建后路基為整體式橫斷面，主線等級(jí)為3 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度25m，路肩寬度3.75m，中央分隔帶寬2.5m，共4 個(gè)行車道。路面采用半剛性瀝青混凝土路面，其中：上面層為5cm 中粒式瀝青混凝土、下面層為7cm 粗粒式瀝青混凝土、基層為20cm 厚的6%水泥穩(wěn)定基層、底基層為30cm 厚的5%水泥穩(wěn)定基層、墊層為中粗砂墊層。

2 加寬路基沉降變形特性研究

2.1 路基加寬形式及其特點(diǎn)

常見的公路路基加寬形式有兩種，一種是既有道路預(yù)留工程的再建設(shè)，包括重要建筑物、路段兩側(cè)的預(yù)留施工，及路基中央兩車道預(yù)留施工，如圖1所示。另外一種是既有道路未預(yù)留工程的再次擴(kuò)建，常見的有在既有舊路基的單側(cè)或兩側(cè)進(jìn)行加寬的形式，如圖2所示。

圖1 中央兩車道預(yù)留擴(kuò)建

圖2 單側(cè)加寬路基

在進(jìn)行公路擴(kuò)建時(shí)，根據(jù)公路路網(wǎng)的規(guī)劃、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)分布及交通的需求選擇合理的公路改擴(kuò)建方式。合理的公路改擴(kuò)建方式，可以對(duì)既有的老路基進(jìn)行充分利用，既節(jié)約了大量的資源，又結(jié)合了既有公路建設(shè)的建設(shè)條件和交通需求，能夠滿足遠(yuǎn)期的公路路網(wǎng)規(guī)劃要求。

不同的公路加寬方式有各自的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)。雙側(cè)加寬路基是在原有路基的兩側(cè)施工，擴(kuò)建路基的平縱線形和路拱橫坡和原有路基保持一致，其工程量較小，能最大限度減少新的用地面積。與單側(cè)加寬技術(shù)相比，雙側(cè)加寬技術(shù)兩側(cè)路基的加寬寬度較小，受力條件更好，新舊路基后期的不均勻沉降也更小。但由于雙側(cè)加寬施工的作業(yè)面較小，施工質(zhì)量不易控制，新舊路基交界處容易開裂，且隨著施工寬度的增加，路基沉降逐漸向道路兩側(cè)發(fā)展，從而影響路基的整體穩(wěn)定性。

單側(cè)路基加寬具有施工作業(yè)面大，便于機(jī)械化施工，施工質(zhì)量容易控制及路基的整體穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。但由于原有路基的構(gòu)造問(wèn)題，導(dǎo)致在新舊路基交接處路面結(jié)構(gòu)的厚度不均勻，施工難度大，且容易發(fā)生破壞。針對(duì)不同的工程情況選擇不同的路基加寬方式，當(dāng)原有公路的等級(jí)較低，且加寬厚度不大時(shí)，可選擇單側(cè)加寬方式，但當(dāng)加寬車道數(shù)量較多時(shí)，多選取雙側(cè)加寬措施。

2.2 路基加寬的工程措施

在進(jìn)行公路路基加寬過(guò)程中，需要對(duì)原有路基邊坡進(jìn)行處理，從而破壞了原有路基的地應(yīng)力平衡，可能會(huì)引起新舊路基之間的不均勻沉降，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)出現(xiàn)路面開裂，嚴(yán)重影響公路運(yùn)營(yíng)期的形成安全，因此，在進(jìn)行公路既有路基加寬時(shí)，需要從路基的壓實(shí)及填料選擇、舊路堤邊坡處理、臺(tái)階開挖及合理運(yùn)用土工材料等方面減小新舊路基的不均勻沉降。

2.2.1 路基的壓實(shí)及填料選擇

路基填料的力學(xué)特性是影響路基沉降的重要影響因素之一，因此在進(jìn)行路基填料選擇時(shí)，在控制施工成本的前提條件下，盡可能選擇CBR 值高、輕質(zhì)的填料作為路基填料。新路基填料的材料特性除了強(qiáng)度外，還應(yīng)密度小、便于壓實(shí)，嚴(yán)格控制其壓實(shí)度是減少新老路基差異沉降、保證新老路基穩(wěn)定結(jié)合的關(guān)鍵。

在公路路基擴(kuò)建施工中，多選擇和舊路基填料相同的材料，對(duì)新舊路基交接部位還需要進(jìn)行特殊處理，以提高其壓實(shí)質(zhì)量。同時(shí)，新路基填料本身的自重是引起新舊路基交接部位不均勻沉降的影響因素之一，應(yīng)盡量選擇輕質(zhì)材料對(duì)新路基邊坡進(jìn)行處理，如粉煤灰、EPS等。

2.2.2 舊路堤邊坡削坡與臺(tái)階開挖方式

在進(jìn)行新路基填筑前，工程中為了減少新、舊路基間的差異沉降，往往對(duì)舊路邊坡進(jìn)行削坡處理，然后在舊路基邊坡上進(jìn)行臺(tái)階開挖，從而進(jìn)一步提高新舊路基之間的接觸面積，提高兩者之間的相互作用力，同時(shí)還可為土工格柵提供錨固區(qū)域，并且便于施工碾壓。在底臺(tái)階下的地基進(jìn)行一定的處理，進(jìn)一步提高路基的整體穩(wěn)定性。在實(shí)際施工過(guò)程中，開挖臺(tái)階的高度控制在80cm以下，寬度在100～200cm左右，根據(jù)舊路基的形式及性質(zhì)，可以適當(dāng)增加臺(tái)階的尺寸。

2.2.3 合理運(yùn)用土工材料

在路基加寬工程中，當(dāng)既有路基的高度較大時(shí)，不僅需要進(jìn)行削坡、開挖臺(tái)階處理，還需要在新舊路基結(jié)合部位鋪設(shè)土工格柵，加強(qiáng)新、舊路間的聯(lián)系，減小路基土體應(yīng)力水平，對(duì)于因路基橫向變形過(guò)大導(dǎo)致的路基開裂能起到較好的作用。

路基擴(kuò)建施工過(guò)程中常用的土工材料為土工格柵，作為一種土工聚合物，土工格柵和壓實(shí)后的路基圖形成復(fù)合土體，在外荷載作用下，土工格柵和路基土之間的剪應(yīng)力共同抵抗變形，且土工格柵的剛度較大，土工格柵承受的拉應(yīng)力較大，而路基土承受的應(yīng)力降低，從而提高了路基的整體穩(wěn)定性。土工格柵可以降低路基的側(cè)向變形和坡腳處地基的隆起，從而減小新、舊路基間的不均勻沉降。

2.3 監(jiān)測(cè)儀器的埋設(shè)

路基差異性沉降對(duì)路基的施工質(zhì)量影響較大，本文以K12+100 斷面為監(jiān)測(cè)對(duì)象，在新舊路肩下埋設(shè)沉降管，在坡腳處埋設(shè)測(cè)斜管，如圖3 所示，并定期對(duì)測(cè)管進(jìn)行觀測(cè)記錄。

圖3 測(cè)點(diǎn)布置圖

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析及不均勻沉降標(biāo)準(zhǔn)控制

3.1 路基沉降分析

圖4～圖5為K12+100斷面新舊路肩下沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降值。由圖4～5可知，隨著路堤的加載，路基的沉降量逐漸變大，1號(hào)沉降管的下部的沉降值最大，達(dá)到6.0cm，這是由于隨著路基的填筑，下層所受荷載最大。2號(hào)沉降管的沉降量從上到下表現(xiàn)為依次減小。

圖4 1號(hào)沉降管沉降監(jiān)測(cè)曲線

圖5 2號(hào)沉降管沉降監(jiān)測(cè)曲線

3.2 不均勻沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行既有路基加寬施工過(guò)程中，需防止不均勻沉降給道路橫坡及路面平整度帶來(lái)的影響，進(jìn)而影響擴(kuò)建路面的使用功能：道路橫坡坡度會(huì)對(duì)道路的等級(jí)及路面排水帶來(lái)影響，而路面平整度則是影響行車舒適度和道路服務(wù)水平的因素，因此，在施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制道路的路拱橫坡及路面平整度。

3.2.1 路拱橫坡的要求

在進(jìn)行道路橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，路基的不均勻沉降會(huì)導(dǎo)致道路橫坡的坡度變大或變小，如圖6～圖7所示。

圖6 道路橫坡變大

圖7 道路橫坡變小

由圖6～圖7 可知，道路橫坡變大或變小都會(huì)對(duì)公路的排水性能造成影響，從而降低行車舒適性，甚至?xí)：π熊嚢踩?。因此，在進(jìn)行道路橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮道路橫坡坡度變化帶來(lái)的影響，給道路橫坡變化預(yù)留一定的范圍，以保證路基的不均勻沉降仍在規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。對(duì)于路基沉降不斷變大的情況，如圖6 所示，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可將橫坡的坡度控制在1%范圍以內(nèi)，在公路建設(shè)初期可能會(huì)對(duì)道路排水帶來(lái)一定的影響，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著新建路基下地基土的固結(jié)沉降，道路橫向的坡度會(huì)逐漸增大，從而滿足道路的實(shí)際排水功能；當(dāng)路基沉降逐漸減小時(shí)，如圖7 所示，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可取橫坡的坡度設(shè)計(jì)值偏大，為2%，隨著沉降的完成，既可以保證路面的排水要求，又能保證路拱橫坡的最大坡度。

綜上，在進(jìn)行道路橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，可選擇路拱橫坡為1.5%，當(dāng)路基沉降逐漸減小或增大時(shí)都有較好的適應(yīng)性，待沉降穩(wěn)定后，橫坡坡度指標(biāo)仍在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，且路面能同時(shí)滿足排水和行駛舒適性的要求。

3.2.2 路面平整度要求

除了新建路基的橫坡坡度外，還需要控制路面的平整度，防止因沉降不均勻而出現(xiàn)路面起伏不定的情況，從而降低行車舒適性和駕駛時(shí)的安全性。對(duì)于高等級(jí)的公路，平整度的要求更為嚴(yán)格，目前對(duì)道路平整度驗(yàn)收的方法和儀器有很多，由于道路的地質(zhì)條件、施工工藝及填筑材料的不同，導(dǎo)致檢測(cè)方法也各不相同，檢測(cè)結(jié)果也很難進(jìn)行橫向比較，平整度指標(biāo)并不統(tǒng)一。

我國(guó)關(guān)于高等級(jí)公路的平整度標(biāo)準(zhǔn)有標(biāo)準(zhǔn)差和平整度指數(shù)，未考慮路基填料之間的空隙。鑒于高等級(jí)公路的施工標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)場(chǎng)跑道相近，因此本文將高等級(jí)公路平整度的選取指標(biāo)與機(jī)場(chǎng)跑道保持一致。對(duì)于新建路面，3m 直尺下最大間隙不超過(guò)3mm；對(duì)于已有路面，3m 直尺下最大間隙不超過(guò)10mm。對(duì)于改擴(kuò)建路基，平整度的容許邊坡率為因此，新舊路基沉降所產(chǎn)生的邊坡率控制在0.47%以內(nèi)，即可以滿足路面的功能性要求。

4 結(jié)語(yǔ)

在既有公路改擴(kuò)建過(guò)程中，新舊路基交界處的不均勻沉降是影響公路路面舒適性及行車安全的主要因素，在施工過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注。本文以拉林-五常段公路擴(kuò)建工程為工程背景，對(duì)加寬路基的沉降變形特性進(jìn)行了研究，并通過(guò)對(duì)典型斷面處新舊路基沉降值的監(jiān)測(cè)，提出了在施工過(guò)程中減少不均勻沉降對(duì)半剛性瀝青路面的影響的工程措施，得到控制路基不均勻沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)：路拱橫坡控制在1.5%左右，平整度的邊坡率不大于0.47%。