高 强
(中建新疆建工路桥工程有限公司,新疆 乌鲁木齐 830054)
近年来,我国公路的运输量大增,车辆载重和数量也迅速增加,一些修建较早的公路已经很难承载急剧增加的交通需求。所以目前有许多旧公路需要进行改扩建,进而提高原有公路的承载量和使用寿命。相比新建的公路工程,在旧路上进行改建,不仅可以节省大量的土地资源,也可有效降低投资成本,缩短工期。因此,可以说旧路改建工程是推动公路建设事业快速发展的主要手段。本文结合哈巴克至神仙湾边防公路改建工程,对旧路扩建工程中路基加宽的具体施工技术进行探讨。
哈巴克至神仙湾边防公路改建工程,起点桩号为K0+000.00,终点桩号为K119+895.05,全长118.86km。本项目所在地区位于西昆仑高山区,具有极端的荒漠性,区域内地形起伏较大,地貌类型较为复杂,沿路线前进方向,分别为越岭线段、高原平台段、延溪线段,除越岭线段外,整体高差不大,海波最高达5 250m,最低为3 820m,属高原亚寒带干旱气候,昼夜温差大。沿线年平均相对湿度<40%,年蒸发量约为2000~2500mm,具备冻土生成的水热条件。本项目全线路基两侧土路肩、刷边坡、“整容”于2011年8月5日全线完成,主线顺利通车,按合同要求完成任务。本合同段公路等级为四级,设计年限为12年,计算行车速度为20km/h;路基宽6.50m,横向布置为:0.25m路肩+3.00m行车道+3.00m行车道+0.25m路肩。
2.1.1 对原路基进行调查分析
在旧路加宽扩建工程中,首先要做好施工准备工作,对原路的具体情况进行充分调查,也需要对原路面出现的各种病害进行全面的处理。对旧路面进行调查的内容主要包括:路面的损坏程度、路基存在的各种病害、路基的填筑材料等。其中,对原路进行病害调查非常关键,比如病害的类型、大小、状态以及原因等。通过对病害的调查和分析,可采取相应的病害处理措施来解决病害问题。另外,为了提高路基的压实质量,在正式施工之前为了保证路基土的最大干密度和最佳含水率,还需要进行相应的液塑限试验、击实试验。
2.1.2 明确路基加宽的方式
确定路基采用双侧加宽还是单侧加宽。双侧加宽时,设计的中线应该与旧中线相重合。也就是新修筑的路面在原路基之上,这样路基的强度较高,稳定性也较好。但这种方式会提高机械施工的难度,不容易达到设计的压实度;选择单侧加宽即沿旧路一侧进行加宽,这样设计的中线会与旧路的中线相偏离,单侧加宽方便机械施工,压实度也较好,但容易引起加宽部分与原路的沉降不一致,在接缝处容易产生裂缝。施工时需要开挖台阶来进行预防。
2.1.3 基底处理
将路基范围内的地表腐殖土、残留植物、草皮等进行整体清除,将存在于地下的浅层软基挖除,然后采用天然砂砾或石块进行抛挤处理,在地下水较丰富的地段,应该铺设相应的透水性材料,对基底进行压实,通常压实度应该高出规范1%~2%;在边坡较陡的地段,为了提高路基的稳定性,应该结合路段内的岩石性质、水文条件以及填方高度等,采取相应的防护措施来加以防护。
路基填料是保证路基质量的重要依据,填料的选择对扩建路基的强度及稳定性影响极大。在公路扩建工程中,新路基填料虽然已经被压实,但是在使用一段时间以后,仍然会出现一定的沉降变形,从而与旧路基产生不同的沉降量。必须选择与旧路基相同的,透水性较好的材料,可采用天然砂砾、碎石土等填料。尤其是在本工程当中,对于存在冻土的高寒、高海拔地区,还需要考虑路基填料的防冻胀问题。
当加宽的路基纵坡高于12%,或者横坡陡于1∶5时,需要挖台阶。这样新路基便可通过台阶的错台效果,有效提高衔接程度,减少沉降裂缝的产生。台阶应该在填筑路堤之前挖成,清除侧面的浮土,使其能够与新筑路基紧密结合,并做成向内倾斜2%~4%的斜坡。另外,台阶的宽度应该符合施工要求,不影响机械施工。通常情况下,台阶宽应大于2m。当然也可结合公路等级、施工条件等实际情况进行适当调整。
结合工程实际情况,选择合理的施工机械。在路基填筑之前,根据规范要求进行试验段施工,以确定路基的压实度符合要求。试验段可选择具有代表性且长度符合要求的地段。路基碾压施工通常会选择大吨位的压路机,这样能够有效提高路基的压实度。施工过程中应该进行分层碾压,控制好每层的填筑厚度及压实度。尤其在新老路基的结合处,更应保证每层压完后的压实度和平整度。如果存在过湿土,可采用砂砾垫层加设土工格的方法,以提高地基的承载力和透水性。采用夯实机层层碾压后,都需要进行严格的质量检测,如达不到标准要求,应该继续碾压;当采用冲击压实机进行碾压时,为避免车身滑出路堤,应该适当放慢速度。
为避免水侵对路基造成的危害,需要对路基进行排水处理。从而使路基能够经常处于干燥状态,将积水快速排出路基范围外,避免其冲刷路基边坡。路基积水可以通过路面的横坡、边沟、急流槽等排出路基之外。施工时要做好集中排水,在路肩外侧每隔20~50m设置一边坡槽,从而使路面积水通过路堤排到排水沟当中。
为了减少地表水对边坡的冲刷,导致边坡发生变形或塌方问题,需要采用必要的防护措施来加以防护。如果原路的路肩质量较差,无法达到要求,可以将路肩土进行翻晒,也可掺入适量的石灰进行重新碾压。如果路肩的排水系统不好,土壤的含水量过高,则应该先整平路肩,增加路肩坡度,并设置相应的排水系统;另外,采用土工格栅对边坡进行加固,也是一种非常有效的边坡加固技术。土工格栅能够有效阻止土体侧向位移,提高路基的稳定性及耐久性,也可有效减少占地面积。土工格栅的抗拉强度较高、伸长率较低,抗变形能力强,而且土工格栅与土体的全面接触,也会增加其与土体的摩擦系数,进而对土体的侧向位移产生一种约束作用。土工格栅可以根据路填土的高度来进行设置,当路基填筑高度低于1.5m时,可以在底部设置3层;当填筑高度在1.5~8m时,可在底部与顶部各设置3层;而当填筑高度大于8m时,可分上、中、下三部分进行设置,每部分设置3层。土工格栅的宽度可结合加宽的宽度确定,加宽路段设置土工格栅,使其与粗颗粒填料结合,可以增强新旧路基的结合,提高结合处的抗剪力,避免由于新路沉降对原路基造成影响。
在旧路扩建、路基加宽工程中,应该尽量做到路基与路面跨年施工,以保证加宽的路基具有足够的沉降时间。另外,为了节省加宽路基的沉降时间,也可尽量将交通引到新路基上,提高路基的沉降固结速度。
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