黎康

（江西省交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

舊路拓寬是提升道路通行能力和改善交通狀況的重要舉措。然而，由于新舊路基存在一定的差異，因此設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以確保公路工程舊路改造路基拓寬施工有效進(jìn)行，保證舊路改造工程質(zhì)量。基于此，文章主要對(duì)公路工程舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 設(shè)計(jì)要求

路基拓寬是公路工程舊路改造常見的工程類型，此類工程的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）和《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2015）等相關(guān)規(guī)范。進(jìn)行公路工程舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)之前，必須進(jìn)行充分的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與勘測(cè)，包括對(duì)現(xiàn)有道路的路基、路面、交通流量、地質(zhì)條件等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，以獲得準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。然后根據(jù)交通流量、道路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度等因素，確定路基寬度、橫坡、縱坡改造后的公路能夠滿足交通運(yùn)行需求，以提高行車安全性。

根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3610—2019）的要求，在公路工程舊路改造路基拓寬施工中，需要進(jìn)行必要的地基處理，以切實(shí)保證新路基的穩(wěn)定性和承載力。同時(shí)，需要進(jìn)行路基排水設(shè)計(jì)，以確保雨水能夠及時(shí)排出，防止積水對(duì)路基和路面造成損害。在路基設(shè)計(jì)中，還必須考慮新路基與舊路面的銜接問(wèn)題，確保新舊路基與路面良好銜接，以保證交通運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適性。此外，需要對(duì)新路基采取必要的防護(hù)措施，如在邊坡處設(shè)置護(hù)坡和護(hù)面，以保護(hù)路基免受侵蝕和損壞。

2 公路工程舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)方法

2.1 材料選擇及施工參數(shù)設(shè)計(jì)策略

2.1.1 路基填料的選擇和填筑厚度控制

不同類型的填料會(huì)對(duì)路基剛度和變形產(chǎn)生不同的影響。在路基拓寬設(shè)計(jì)中，需要選用與舊路基相匹配的填料，以確保路基的一致性和穩(wěn)定性。此外，填料的厚度和均勻性也是重要的考慮因素。需要根據(jù)路況和交通流量，合理確定路基填筑厚度，以免填料厚度不均勻?qū)е侣坊环€(wěn)定。

2.1.2 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

路基的壓實(shí)程度直接影響路基的剛度和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)中需要合理選擇壓實(shí)方法和設(shè)備，并制訂嚴(yán)格的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，以確保路基填料的緊密程度和穩(wěn)定性。同時(shí)，必須加強(qiáng)對(duì)壓實(shí)質(zhì)量的監(jiān)控和檢測(cè)，及時(shí)調(diào)整壓實(shí)工藝，以確保路基的穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)要求[1-2]。

2.1.3 考慮路基的壓縮形變和剛度突變

在公路工程中，進(jìn)行舊路改造和路基拓寬設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮路基的壓縮形變和剛度突變。

第一，需要在設(shè)計(jì)中充分考慮路基材料的力學(xué)性質(zhì)，包括土壤的壓縮性和變形模量等因素。通過(guò)合理的路基填料選擇和土工處理，可以降低路基的壓縮形變，保證路基的穩(wěn)定性和承載能力。

第二，剛度突變是指新舊路基之間的剛度差異，可能導(dǎo)致路面不平順和交通安全問(wèn)題。在設(shè)計(jì)中，需要采用過(guò)渡段設(shè)計(jì)，逐漸過(guò)渡新舊路基之間的剛度，避免剛度突變?？梢酝ㄟ^(guò)合理的路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)，以確保改造后的路基剛度分布均勻，提高道路的平穩(wěn)性和舒適性。

2.2 路基加筋設(shè)計(jì)

在公路工程舊路改造和路基拓寬設(shè)計(jì)中，路基加筋是一種常用的技術(shù)手段，目的在于提高路基的承載能力和穩(wěn)定性，進(jìn)而提高路面的穩(wěn)定性和耐久性。

在路基加筋設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)勘察和地質(zhì)調(diào)查，以了解原有路基的土質(zhì)條件和地下水位情況，同時(shí)需要考慮路面的承載要求、交通荷載和土質(zhì)條件等因素，根據(jù)勘察結(jié)果和工程要求，選擇合適的路基加筋材料類型及加筋層厚度等。

通常采用由高強(qiáng)度鋼材制成的鋼筋網(wǎng)格，其中鋼筋的直徑、強(qiáng)度和規(guī)格要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，以確保能夠滿足路基設(shè)計(jì)要求。布設(shè)時(shí)需要將鋼筋網(wǎng)格嵌入路基填料中，布置間距通常為30cm，以形成一個(gè)堅(jiān)固的增強(qiáng)層，有效地分散荷載，提高路基的承載能力和耐久性。

此外，確定加筋層的位置和厚度也是路基加筋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，加筋層一般位于舊路基的頂部與新填料層之間，厚度根據(jù)路基設(shè)計(jì)要求和荷載情況確定，一般在10～20cm[3-4]。

2.3 豎向增強(qiáng)體設(shè)計(jì)

豎向增強(qiáng)體是一種將加筋材料垂直插入路基的技術(shù)，在拓寬路基工程中采用該技術(shù)可以有效改善路基的力學(xué)性質(zhì)。常見的豎向增強(qiáng)體包括灰筒樁、攪拌樁、預(yù)制樁等，能夠提高路基的壓縮模量和抗剪強(qiáng)度，使路基的穩(wěn)定性得到顯著提升。

在路基設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要對(duì)舊路基的地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)勘測(cè)和分析，了解土壤類型、厚度、物理力學(xué)性質(zhì)等關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)勘測(cè)結(jié)果和舊路改造要求，確定是否需要添加豎向增強(qiáng)體，以提高路基的承載能力。布設(shè)豎向增強(qiáng)體時(shí)，需要根據(jù)地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求，合理選擇豎向增強(qiáng)體的類型、直徑、間距和深度，在保證路基穩(wěn)定性的前提下，盡可能減少施工成本和對(duì)交通的影響。

2.4 支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在公路工程舊路改造和路基拓寬設(shè)計(jì)中，支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

首先，進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)勘察，了解舊路和周邊地形地貌情況，包括土質(zhì)條件、地下水位、坡度等因素。

其次，根據(jù)勘察結(jié)果和工程要求，選擇合適的支擋結(jié)構(gòu)類型，如擋墻、擋土墻、護(hù)坡、護(hù)堤等。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮路段的交通流量、土壤穩(wěn)定性、地震風(fēng)險(xiǎn)等因素，確保支擋結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力和穩(wěn)定性。

再次，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的幾何設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)的高度、長(zhǎng)度、傾角等參數(shù)的確定，以滿足設(shè)計(jì)要求。

最后，進(jìn)行材料選擇和規(guī)格確定，確保支擋結(jié)構(gòu)的建造材料具有足夠的強(qiáng)度和耐久性。施工過(guò)程要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，保證支擋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

3 工程概述

以某高速公路路基拓寬工程為例進(jìn)行分析，根據(jù)路基拓寬要求，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，制訂合理的路基設(shè)計(jì)方案，旨在確保項(xiàng)目運(yùn)行效果合格的同時(shí)降低施工成本，滿足公路運(yùn)行要求。

該工程項(xiàng)目的地質(zhì)條件非常有利，整個(gè)線路不涉及軟土地基結(jié)構(gòu)，土層包含5 層結(jié)構(gòu)，主要為黏土和亞黏土，表面第一層和第二層的承載力性能達(dá)到10～12kPa。鑒于排水固結(jié)法會(huì)對(duì)舊路基造成一定的擾動(dòng)，且會(huì)引發(fā)較大的沉降量，決定在該工程中不采用該方法。

3.1 輕質(zhì)填料方案的適宜高度

采用輕質(zhì)材料填充方法，以有效減輕路堤自重。粉煤灰是目前廣泛使用的輕質(zhì)施工材料，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的計(jì)算分析，決定在路基填筑施工中采用粉煤灰，第一階段的路基堆載時(shí)間為1 年，考慮到該路段的重型車輛較多，決定將填筑高度增加到2.5m，以滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。粉煤灰填筑方案沉降計(jì)算如表1 所示。

表1 粉煤灰填筑方案沉降計(jì)算

3.2 復(fù)合地基方案的適宜高度

對(duì)于復(fù)合地基，可采用以下方式。

3.2.1 采用水泥攪拌樁

采用直徑為500mm，長(zhǎng)度為10～12m 的樁體。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)水泥攪拌樁方案在填土高度在5m以內(nèi)時(shí)，能夠滿足設(shè)計(jì)要求[5]。水泥攪拌樁方式沉降計(jì)算如表2 所示。

表2 水泥攪拌樁方式沉降計(jì)算

3.2.2 采用CFG（水泥加氣發(fā)泡）樁

樁體直徑在500mm 左右，長(zhǎng)度為14～16m。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，使用CFG 樁體時(shí)，填土高度達(dá)到7m 時(shí)，符合沉降要求。CFG 樁方式沉降計(jì)算如表3 所示。

表3 CFG 樁方式沉降計(jì)算

3.3 路基處理方案分析

綜合分析該工程處理方案后（見表4），決定充分利用為期1 年的堆載工期，專注處理全線20%的低填土路段。在這些路段，采用粉煤灰輕質(zhì)填料進(jìn)行處理，不需要采取復(fù)合路基方式，能夠有效降低項(xiàng)目施工成本。

表4 路基處理方案分析

該方案不僅經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，且現(xiàn)場(chǎng)施工更加便捷，施工影響因素較少，有助于提升施工水平，達(dá)到高速公路通行要求。采用時(shí)間換沉降的設(shè)計(jì)思路，對(duì)公路工程舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)有重要意義。充分利用堆載工期，可以合理安排路基拓寬工作，使填土得到充分沉降，確保結(jié)構(gòu)性能達(dá)到要求，從而保證路基質(zhì)量合格。

4 結(jié)語(yǔ)

公路工程舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)作為公路改建和擴(kuò)建的重要環(huán)節(jié)，對(duì)保障交通安全、提高道路通行能力起關(guān)鍵作用。文章以《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）和《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2015）為依據(jù)，從路基設(shè)計(jì)、填土材料選擇、施工方案等方面進(jìn)行了全面的探討。通過(guò)合理選用輕質(zhì)材料填充、考慮時(shí)間換沉降的設(shè)計(jì)思路，以及采用不同的加筋布設(shè)方式，能夠有效地減輕路堤自重、降低沉降量，并保證工程質(zhì)量。在往后類似工程設(shè)計(jì)時(shí)，需要在充分了解地質(zhì)條件和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地制訂施工方案。同時(shí)，要不斷汲取經(jīng)驗(yàn)和借鑒最新的規(guī)范和技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保工程可靠和經(jīng)濟(jì)高效。