公路新老路基结合处处治技术的应用

陈奇

（陕西省安康市公路局，陕西安康 725000）

0 引言

路基拓宽是公路改扩建工程的关键环节，但在路基拓宽过程中新老路基结合处常会出现路基、路面变形、开裂、沉降等问题，会影响扩建后公路工程的应用效果。为提高新老路基结合处的稳定性，规避上述问题，结合实际工程案例，对新老路基结合处处治技术进行分析，以期有效提高公路改扩建工程质量。

1 工程概况

陕西省安康市541 国道是秦巴山区连片重要通道，线路全长78.268km。在该改建工程中，需要在旧路基础上拓宽改造，原路基利用率为67%，加宽路段路基宽8.5～10m，设计高程介于450.9～501.8m 之间，邻河侧建有坡度比为1∶0.25 的挡土墙，挡墙高度最大值为11.2m。改建路段地基由砾石、砂卵石及混碎石亚黏土构成，具有较高的膨胀性，易胀缩、崩解或风化。由于该工程有多个加宽段，为确保新老路基充分结合，采用土工网、换填砂砾材料处治新老路基结合处，为验证实施效果，选取另一路段采用常规处治方式，对该方式与常规方式的处治效果进行对比。

2 公路新老路基结合处处治技术应用

2.1 新老路基结合处处治前的施工准备

处治公路新老路基结合处之前，需要先对老路沿线的地形地貌条件、水文气象情况等进行调查与分析，并踏勘公路沿线地下管线及地上构造物分布情况。利用钻探法、十字板剪切法、钻探法等检测方式，检测新老路基结合处地基土及填料的液限、逆限、塑造性指数、颗粒大小、含水量、密度、强度、有机质及易溶盐含量等[1]。结合设计图要求设置路线中桩，明确路堤坡脚、路堑顶部、边沟、地界桩等各个桩体的布设位置，拆除或加固路基加宽范围内的建筑物及电力设施等。正式施工前，要配齐施工机械并做好运行调试，准备挖掘机、中小型压路机、机械打夯机等设备，并提前设置好截水沟、排水沟等排灌及防渗设施。

2.2 监测点布设

因试验段采用土工网、砂砾材料处治新老路基结合处，为掌握新老路基结合处处治效果，在土工网铺设段、砂砾材料换填段分别布设沉降监测点，每个监测点分别放置一个直径4cm 的沉降管。沉降管布设情况如图1 所示。

图1 沉降管布设平面示意图

2.3 新老路基结合处处治施工

2.3.1 老路路肩与边坡处理

（1）新老路基结合面预处理

填筑新路基前，需要预处理老路及新路相交区域的边坡坡面及地基表面。处理加宽区域原地基表面时，先挖除淤泥及腐殖土，并全面清理杂草、树根等杂物，并将局部低洼段积水抽干，利用具有良好透水性的砂砾、碎石材料换填30cm 深度，换填时分层碾压，直至达到基底标高，压实度应控制在87%以上。将老路路缘石、路肩、旧挡墙全部拆除，截断流向加宽区的水源，并于边沟处挖掘临时排水沟，确保进行新老路面结合处处治理时能够顺畅排水。新老路面交接处，边坡坡面及外侧路肩分别换填30cm 与50cm，换填后立即压实[2]。

（2）开挖结合部台阶

为防止老路横断面干扰台阶开挖过程，降低老路面挖除量，新路基每填高1.5m 开挖一阶台阶，若老路基强度与规定要求不符，需要将土层晾干掺入石灰后再填筑，并与新路基土混合后碾压。若路基填土高度不超过2m，无需挖掘台阶，可在老路边坡上直接铺筑新路基，应利用挖掘机将老路边坡放缓，再开展新路基填筑作业[3]。新老路基交界面台阶挖设如图2所示。

图2 新老路基交界面台阶挖设图

2.3.2 铺设结合部土工网

土工网采用水平铺设方式，两侧分别设置于老路基台阶及外侧新建防护墙内，土工网的延伸率不可超过10%，土工网层间距应控制为30cm。以挡墙基础处为土工网铺设起始点，首层土工网铺设完成后进行碾压处理，再继续铺设下一层。从老路基边坡坡脚逐步向上挖掘台阶，最下层台阶宽度大于2.5m，其他台阶宽至少1m。

砂砾垫层可直接铺设于地基表层，砂砾材料的粒径不可大于6cm，最下层土工网格的砂砾垫层厚度应大于20cm，并将含泥量控制在5%内。土工网格应铺设于垫层之内，并平整处理垫层，使土工网格与垫层紧密贴合，铺设时横向不做搭接，且土工网格不能重叠、扭曲，也不可过度过伸。基轴线方向的土工网采用搭接法铺设，两块土工网相互交叠15cm，并利用U形柱钉固定。

土工网铺设完成后应在其上覆盖土料，覆盖48h后去除。之后利用轻型装载机沿轴线方向在土工网格上松铺35cm 厚的新路基填料。铺好后利用8～10t压路机静压新老路基结合处的前三层填料，第四层开始换用重型压实机碾压，以确保新老路基结合处压实度达到规定标准[4-5]。

3 改建路段新老路基结合处处治效果评价

3.1 沉降监测

3.1.1 各监测情况及沉降量变化

（1）1#沉降管

1#沉降管监测时间为8 个月，共监测31 次。原地面标高为494.082m，沉降管底标高为494.082m。填土高度自0.294m 开始，填至7.15m，接管顶部标高介于493.963～500.654m 之间，沉降量最高为8mm，最低为0mm，自填土完成后，接管顶部标高在500.65～500.901m 之间，沉降量介于10～27mm。

（2）2#沉降管

2#沉降管观测三个月零20 天，原地面标高及沉降管底部标高均为494.082m。填土期间，随填土高度增加，接管顶部标高持续增大，沉降量在0～49mm 之间，自填土达到最大高度6.398m 后，首次监测沉降量为64mm，此后每次监测得到的沉降量介于117～131mm 之间。

（3）3#沉降管

3#沉降管共监测76 天，共计10 次，原地面标高及沉降管底部标高均为494.148m。填土过程中，沉降量介于0～93mm 之间，填土高度达到最大值6.342m 时，沉降量逐步增大，介于95～99mm 之间。

（4）4#沉降管

4#沉降管监测时间为9 个月，共监测27 次。原地面标高及沉降管底部标高均为495.285m。填土期间，沉降量变化不大，一直介于0～7mm 之间，填土达到最大高度5.531m 后，沉降量值从12mm 逐步提高至28mm。

（5）5#沉降管

5#沉降管监测3 个月，共监测14 次。原地面标高及沉降管底部标高均为497.945m。填土高度变化期间，沉降量介于0～14mm 之间，填土高度达到最高值2.545m 后，沉降量前半月介于13～18mm 之间，之后骤然提高至55～60mm 之间。

（6）6#沉降管

6#沉降管监测时间为7 个月，共监测13 次，原地面标高及沉降管标均为497.887m。填土期间沉降量变化仅为1mm，达到最大高度2.919m 后，沉降量由3mm 逐步升高至15mm。

6 个沉降管沉降曲线变化如图3 所示。

图3 6 个沉降管沉降曲线变化图

3.1.2 最终沉降量对比

经计算得到各个监测点的最终沉降量（见表1）。分析沉降监测数据可知，各监测点的最终沉降量均未超过4.5mm，表示公路地质条件尚佳，路基加宽未导致地基出现明显沉降。6 个监测点中，2#监测点的最终沉降量最大，为42mm，6#监测点的最终沉降量最小，为22.7mm，这是由于不同监测点的填土高度存在差异，总体来看填土高度与最终沉降量成正比。然而，1#监测点的填土高度较大，却未出现较大的沉降量，是由于该监测点处于地基处，而其余5 个监测点在老路基斜坡上，地基压实度比老路基更高，因而沉降量相对较小。

表1 各监测点最终沉降量值

3.2 路用效果观测

该公路改建工程竣工后试运营期间，对改建路段新老路基结合处的处治效果进行分析，发现利用土工网及砂砾材料处理后的路基结合处，使用一年左右未出现病害，且试运行期间未出现变形现象。而采用常规方法处治的新老路基结合处，填土高度高于2～3m的区域，在采用加固与防护措施的情况下，路面表面仍出现了裂缝，新老路基结合处最大裂缝宽度达到5mm。说明土工网及砂砾材料联合处治方法效果较好，且施工工艺较常规方法更简单，适用于公路施工区域具备丰富砂砾资源的区域。

3.3 路面承载力分析

选取三个路段，设置检测点，分别采用长杆及短杆进行路基变形模量与弹性模量，数据对比如表2所示。

表2 路基变形模量与弹性模量数据对比

通过数据分析可知，1#路段和2#路段新路基模量为老路基模量的300%，说明采用土工网及砂砾联合处治方式后，路基模量有明显提升。而3#路段采用常规方式处治，路基变形模量及弹性模量不高，且新老路基间模量差异不显著，路面易产生裂缝。通过对比可知，土工网及砂砾联合处治方式能更有效地提高路基承载力，对新老路基不协调变化的控制效果更为显著。

4 结语

在该公路改建工程中，采用土工网及砂砾材料处治新老路基结合处，施工过程简单，且可以就地取用砂砾材料，施工成本相对较低。并且，通过对比，经土工网及砂砾材料联合处治的新老路基段较常规处治方案的沉降量更低、路基模量更大，说明路基承载能力更强，也说明该方案有较高的应用价值。