謝志惠,余少華

(1.上饒市弋陽公路事業(yè)發(fā)展中心,江西 上饒 334400;2.江西省交通設(shè)計研究院有限責任公司,江西 南昌 330000)

樟吉高速是我國高速公路中的重要組成部分,向北連接了湖北、安徽、河北及北京等省市,向南貫通了廣東、香港及澳門等省市,是公路所在地“十字型”主骨架高速公路南北向交通主干道。樟樹至吉安高速公路及其前身為昌泰高速(贛粵高速昌傅至泰和段)的昌傅至吉安段,是江西省繼昌九高速后建設(shè)的第六條高速公路。贛粵高速昌傅至泰和段(以吉安南樞紐為界現(xiàn)更名為S69樟吉高速和G45大廣高速吉安至泰和段),線路與昌樟終點連接,區(qū)段全長約為147 km。全線設(shè)有匝道互通7處(南安互通、峽江互通、吉水互通、吉安北互通、吉安南互通、吉安縣互通、泰和互通)、樞紐互通5處(樟樹樞紐、吉安北樞紐、吉安南樞紐、泰和樞紐、泰井樞紐)、服務(wù)區(qū)2處(峽江中心服務(wù)區(qū)、吉安中心服務(wù)區(qū))[1]。為滿足“中國東部地區(qū)發(fā)展新局面”的全新改造建設(shè)需求,深化地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)工作,應根據(jù)地域交通狀況,合理進行市政道路施工的投入,為此,地區(qū)交管部提出針對此路段的改擴建工作,明確對出省通道的“十字型”高速公路主骨架進行“四改八”是強化交通設(shè)施、加強同周邊省份區(qū)域經(jīng)濟合作的重要舉措。作為江西省南北向交通最繁忙之一的樟樹至吉安高速公路進行改擴建迫在眉睫。為此,將以此項目為例,開展改擴建工程中路基拼接及處理方法的設(shè)計,通過此種方式,推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,有利于加強省際生態(tài)共建與環(huán)境同治,促進區(qū)域生態(tài)與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 公路改擴建工程概況

樟吉高速公路改擴建工程起點位于樟樹樞紐互通的南端(樟吉高速方向)K0+000樁號處,終點位于大廣高速公路改擴建工程吉安南樞紐互通的北端(樟吉高速方向)K104+845樁號處,路線全長104.845 km。

根據(jù)工可研究報告及沿線建設(shè)條件,樟樹至吉安高速公路改擴建工程主線除樟樹樞紐南側(cè)的黎家至袁河路段采用左側(cè)分離增建加寬形式、蓮花形狹窄山谷及同江巖溶區(qū)路段采用右側(cè)拼寬或右側(cè)分離增建方式,吉州區(qū)城區(qū)路段采用西移新建八車道方式,其余路段均采用兩側(cè)拼寬的方式進行改擴建,新建的路段為雙向八車道,路基整體寬度為41 m(局部受限制路段可根據(jù)規(guī)范調(diào)整右側(cè)硬路肩寬度),其中分離式路基結(jié)構(gòu)的寬度為20.5 m(分離增建)+26 m(老路)。根據(jù)公路建設(shè)標準,結(jié)合工程改造建設(shè)需求,設(shè)計此路段的行車速度為100 km/h。設(shè)計指標如表1所示。

表1 路基拼接及處理施工技術(shù)指標

勘察設(shè)計分為1個設(shè)計標段與1個勘察設(shè)計監(jiān)理標段,分別是KSJ、RSJ標段。KSJ標段由江西省交通設(shè)計研究院有限責任公司承擔,設(shè)計包含公路工程、交通安全設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)計、景觀綠化設(shè)計、沿線設(shè)施、交通機電工程等全部初步設(shè)計內(nèi)容,以及全線的相關(guān)專題研究。RSJ標段由中咨集團承擔,其主要負責對KSJ標段的勘察設(shè)計監(jiān)理工作。

2 路基拼接及處理方法

2.1 填方路基拼接設(shè)計

根據(jù)此次研究工程項目的實際需求,應在施工前,進行改擴建公路工程項目的填土方路基拼接設(shè)計[2]。

此工程邊坡清表厚度為30 cm,土路肩挖至路面結(jié)構(gòu)層以下120 cm后,設(shè)置0.5×0.7 m臺階,余下坡面再按1∶1.5的坡率,設(shè)計0.8×1.2 m臺階進行開挖[3]。根據(jù)硬路肩據(jù)土路肩開挖后所觀察到的路面病害情況、加寬寬度(加寬寬度小于0.75 m時,應部分挖除硬路肩)及該硬路肩在改建后所處行車道位置等因素,決定是否進行路段開挖。

超挖土方如符合高速公路填土要求,則加以利用,如不符合(例如建筑垃圾、含水量大土等)則廢棄,利用路塹挖方土換填[4]。按照上述方式,設(shè)計填方新舊路基拼接方案,如圖1所示。

拼接設(shè)計過程中,對于兩側(cè)拼接路基(除邊緣1 m)及臺背6 m范圍內(nèi),采用夯擊能量≥36 kJ的液壓夯實設(shè)備進行補強[5]。具體參數(shù)如表2所示。

表2 液壓夯實設(shè)備補強具體參數(shù)設(shè)計

對于單側(cè)拼寬路基拓寬幅在液壓強夯范圍(4 m)之外采用落錘式強夯,單擊能1 100 kN·m,填土高度8 m以下,僅路床(路床1.2 m)底強夯一次,填土高度8 m以上,分別在路基填筑至中部和路床底各強夯一次[6]。

當邊坡高度H≥3 m時,在底基層下0.3 m與0.9 m位置處,增設(shè)2道土木格柵;邊坡高度H≥8 m時,在對應的堤底位置增設(shè)一道土木格柵與土木格室。

在進行土木格柵的設(shè)計時,根據(jù)工程需求,采用鋼塑型復合材料作為其主要設(shè)計材料,確保設(shè)計結(jié)構(gòu)在工程中的屈服伸長率在3%以內(nèi),有效拉伸強度在150 kN/m以上[7]。結(jié)合施工現(xiàn)場實際需求,此次設(shè)計的柵格長度為8 m。

格室采用高強土工格室,節(jié)點連接處U 型鋼釘開口端金屬焊縫長度≥5 mm;節(jié)點插件(U型鋼釘)拉拔力≥700 N,節(jié)點插件開口端金屬焊縫剝離力≥300 N;對應的格室片應滿足延長率≤10%的要求;格室網(wǎng)格尺寸為400 mm×400 mm,格室張拉后有效側(cè)向約束高度應均勻一致,最小側(cè)向約束高度≥50 mm,格室每組展開面積50 m2。

為避免強夯毀壞格柵或格室,應在路床底強夯補平后鋪設(shè)格柵或格室,堤底格柵或格室位置與強夯位置豎向距離不應小于2 m[8]。路線抬高2 m以上不開挖大臺階,不設(shè)土工格柵或土工格室,僅需清坡及開挖小臺階。

2.2 挖方路基銜接施工

完成上述設(shè)計后,對公路改擴建施工段的挖土方路基進行銜接施工,在此過程中,應根據(jù)施工段的土質(zhì)情況與地下水所在位置,對路床1.2 m范圍內(nèi)的土體進行翻挖、碾壓,選擇沙礫、銑刨料等合格土質(zhì)進行施工處理。處理后對現(xiàn)場土層壓實度進行檢測[9]。檢測標準如公式(1)所示。

(1)

式中:γ為場地土層壓實度,g/cm3;α為土層表面密度,g/cm3;β為壓實厚度,cm。根據(jù)要求,處理后γ值>96%屬于符合標準,在此過程中,弱、強風化挖土方路基在進行銜接處理時,除進行路肩的挖土處理,路床結(jié)構(gòu)不進行其他處理。挖方路基銜接施工處理方案如圖2所示。

圖2 挖方路基銜接施工處理(單位:cm)

在此基礎(chǔ)上,在進行路基原邊溝處理時,在對其范圍內(nèi)3 m內(nèi)路基翻挖后,由于其土質(zhì)含水量一般較大,且受制于工作面及施工流程難以利用。因此,需要根據(jù)現(xiàn)場施工實際需求,利用路塹進行挖方土換填。

2.3 拼接路堤路段排水布置

完成上述設(shè)計后,進行拼接路堤路段的排水處理,在此過程中,考慮到設(shè)計段存在兩處超高排水,針對此種情況,可采用設(shè)置“集水井+急流槽+矩形集水溝+橫向排水管”的方式,對超高段的路面積水進行排出處理。

在進行中央分隔帶排水設(shè)計時,采用新澤西雙墻式護欄,墻內(nèi)凈寬0.85 m,墻高1 m,墻內(nèi)填土應用小型機械壓實,使護欄表面雨水難以下滲,因此本項目中央分隔帶內(nèi)不設(shè)置排水。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計施工過程中的臨時排水布置。如圖3所示。

圖3 拼接路堤路段臨時排水布置(單位:cm)

按照上述方式,對于高度>3 m的新老路堤銜接位置,采用級配碎石盲溝進行路基的排水設(shè)計,通過此種方式,排出路基表面的匯流水,避免積水滲入路床銜接位置[10]。對于施工中的盲溝位置,可采用設(shè)置60 cm×80 cm縱向溝的方式,進行路段防滲處理,并在施工路段上鋪設(shè)土工布,預設(shè)每間隔50 m設(shè)置一道,保證施工現(xiàn)場臨時排水可以在實際應用中發(fā)揮預期效果。

在上述設(shè)計內(nèi)容的基礎(chǔ)上,為實現(xiàn)對路基排水性能的進一步優(yōu)化,可采用增設(shè)排水溝的方式,在工程主線填方施工路段位置設(shè)置一個底部×深度=0.6 m×0.8 m的排水溝,排水溝整體采用預制混凝土塊設(shè)置,同時,設(shè)置填方路段的匝道與排水溝的深度保持一致。同時,在路基拼接挖方路段采用設(shè)置明蓋板的方式進行邊溝設(shè)計。為確保截斷的坡面與路基之間的地下水保持連通關(guān)系,可在確保路基呈現(xiàn)干燥狀態(tài)的基礎(chǔ)上,設(shè)置一個深度約為50 cm的碎石盲溝,利用盲溝中的濾水管進行地下滲水的排出處理。此外,在路基順坡挖方距離頂坡5 m處,可以設(shè)置一個截水溝(根據(jù)設(shè)計中的具體情況規(guī)劃截水溝的具體情況),通過此種方式,確保對邊坡頂部來水的攔截。為避免在此過程中由于外部降雨導致路基結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或其他安全問題,可在完成上述排水工程的規(guī)劃與設(shè)計后,對施工段進行地質(zhì)考察,查明施工過程中的軟土段與高液限土分布路段,根據(jù)土體的性質(zhì),在平臺位置進行挖方,設(shè)置一個平臺溝,進行坡面雨水的收集。在降雨過程中,平臺溝將主動收集雨水,并將雨水自動導入急流槽,與邊溝呈現(xiàn)連接狀態(tài)的急流槽將進行雨水的導流,按照上述方式進行雨水的排出。綜上所述,實現(xiàn)對路基拼接施工過程中的排水與導流設(shè)計,完成對樟吉高速項目改擴建施工工程中路基的拼接施工與處理。

3 施工成果質(zhì)量驗收

按照上述設(shè)計的施工方案,對樟吉高速K0+000～K104+845路段進行路基拼接施工。施工前,由施工方安排專項技術(shù)人員進行路段的勘察,勘察工作內(nèi)容如表3所示。

表3 施工前勘察作業(yè)內(nèi)容

通過上述方式,掌握施工段路基基礎(chǔ)情況,在此基礎(chǔ)上,進行填方路基的拼接設(shè)計,根據(jù)工程施工方質(zhì)量要求,進行挖方路基銜接施工,再按照上文設(shè)計內(nèi)容,對拼接路堤路段進行排水布置。

完成拼接施工后,在施工區(qū)段中隨機選擇抽樣點,對施工后拼接路基的沉降進行檢測。根據(jù)公路路基設(shè)計規(guī)劃文件中相關(guān)內(nèi)容可知,一般路段拼接施工的允許沉降為≤0.50 m。在測點進行拼接路基沉降觀測,統(tǒng)計觀測結(jié)果,如圖4所示。

圖4 拼接施工路基沉降值觀測結(jié)果

從圖4所示的實驗結(jié)果中可以看出,隨機選擇的19個測點在竣工后出現(xiàn)了不同程度的沉降,但沉降值均未>0.5 m,說明設(shè)計的施工方案在實際應用中符合標準。

4 結(jié)束語

以樟吉高速為例,對公路改擴建施工中的路基拼接施工處理方法展開了詳細設(shè)計與研究,盡管本次設(shè)計的成果在經(jīng)過檢驗后證實了具有可行性,但要實現(xiàn)對此項工作的進一步優(yōu)化與完善,還應當在后續(xù)的工作中,加強地質(zhì)勘察,明確路面改擴建方案需結(jié)合各個階段路面現(xiàn)狀進行考慮。

考慮到路面施工期還有較長一段時間,下階段需加強路面檢測工作,國內(nèi)幾個路面改擴建工程均采用了動態(tài)設(shè)計方法,取得較好效果。結(jié)合本項目的特點,亦可采用動態(tài)設(shè)計的方式進行方案綜合整改。此外,受交通組織方案影響,老路改造階段兩側(cè)的拼接部分下面層已完工,為了強化再生利用效果,可酌情考慮老路銑刨利用與老路回補和拼接新建路面的中面層。通過此種方式,進一步實現(xiàn)對設(shè)計成果的深化。