高速公路改扩建路基拼接关键技术

王军超

(中建新疆建工路桥工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

高速公路改扩建路基拼接关键技术

王军超

(中建新疆建工路桥工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

文章以某高速公路改扩建工程为背景，对路基拼接施工关键技术进行探讨，分析了台阶开挖、填料选取、土工合成材料的应用以及路基压实等关键技术，以期能对公路改扩建路基拼接施工提供借鉴与参考。

高速公路；路基拼接；开挖台阶；填料；土工合成材料

0 引言

随着国民经济的飞速发展，各级公路交通量与日俱增，尤其是高速公路由于设计初期对交通量的预估偏差导致国内部分高速公路服务水平显著下降，这直接导致了部分高速公路改扩建的需要[1]。其中新旧路基拼接作为高速公路改扩建所需解决的首要难题，其重点是解决路基不均匀沉降问题。良好的拼接处治应能提高新旧路基整体性，减少由于路基不均匀沉降导致的路面纵向开裂以及边坡滑塌等问题[2]。本文依托某高速公路改扩建项目，对新旧路基拼接施工的关键技术进行探讨与分析，以为今后公路改扩建路基拼接施工提供借鉴与参考。

1 工程概况

本依托工程为某双向四车道高速公路，于2000年开工建设，2003年建成通车，截至目前该公路已运营十余年。随着交通量的急速增长，现有的车道已明显不能提供良好的公路服务水平，故拟将双向四车道扩建为双向八车道。前期调查表明，依托工程原有路基主要存在以下问题：(1)存在较多高填土路段与软土路基路段，老路基沉降量大；(2)局部路段路面破损严重，其中较大部分由路基反射裂缝引起；(3)防水排水设施不完善，片石砌筑砂浆不饱满、砌筑不规范，导致局部边坡防护破坏，边坡出现垮塌现象。

2 路基拼接关键技术

不同于新建道路，改扩建施工过程中还应保证原道路的正常通行，因此作业限制相对较多。在保证施工质量与经济性的同时，对于能显著提高施工周期的工法应重点关注，以尽量保证原道路正常的服务水平。以下将借助依托工程，对改扩建工程中路基拼接的关键技术进行探讨与分析。

2.1 削坡及开挖台阶

本依托工程边坡由于常年受到雨水冲刷与侵蚀，边坡表层土质稳定性逐年降低，同时表层土由于大量残留的有机物也会导致填土空隙的增大。因此在新路基填筑之前，需对依托工程原始边坡进行削坡处治，参照其它高速公路改扩建经验，削坡厚度取30 cm[3]。其中对于边坡坡度较大路段，采用二次开挖，且第一次坡度较第二次稍大。由于该工程施工期正处雨季，为减少雨水对开挖边坡的冲刷，施工工程中还应做好必要的遮挡措施。

为增加新老路基的接触面，增强结合土层的摩阻力和抗剪强度，以保证新老路基之间的有效结合，削坡完成后，依托工程对原边坡进行了台阶开挖处理。查阅资料表明，台阶开挖已成为公路改扩建路基拼接施工中必不可少的处治措施，但对具体开挖高度、坡度以及倾角等关键参数各实体工程并不一致[4]。表1列举了我国主要高速公路改扩建工程台阶开挖的设计施工方案[5]。

表1 我国主要高速公路改扩建工程台阶开挖设计方案表

从表1可以看出，台阶高度一般为50～100 cm，宽度为100～200 cm之间。为了验证不同作业参数下的处治效果，依托工程选取了不同台阶参数组合进行施工对比。发现当采用高80 cm、宽120 cm台阶时，新旧路基连接较为稳固且施工方便。这是由于当台阶参数过小时不利于机械施工，进而影响施工进度，且新旧路基接触面积小不利于路基的填筑压实。当台阶参数过大时，会导致边坡稳定性不足，不利于老路的稳定，同时也会增大土方量，造成工程造价较大。

由表1可知，对于是否设置台阶内倾斜坡，各实体工程并不一致。为了了解设置台阶内倾斜坡对依托工程新旧路基拼接的影响，实际施工在部分路段分别采用两种处治方式。实际效果表明，两种处治下对新旧路基压实与连结均具有较好效果。这是由于依托工程所处地区土质相对良好，台阶内倾斜坡的设置对路基拼接改善效果并不显著，同时基于方便施工以及设置斜坡可能带来的排水不便等考虑，依托工程最终采用未设台阶内倾斜坡的处治方式。

2.2 填料控制

为了减小新旧路基差异性沉降，使新旧路基结合为整体，填料的选取与控制至关重要。可从以下几个方面进行考虑：(1)采用与新路基一致的填料填筑新路基；(2)对于不符合要求的填料采用石灰、水泥等处理，改善其性质；(3)采用优质透水性材料填筑增大承载力；(4)采用轻质填料以减小其自重显著降低沉降，如采用粉煤灰、EPS轻质填料填筑路基。

考虑依托工程跨越区域相对较广，不同区域路段土质等具有一定的差异，现将上述填料处治要点适用条件总结如下：

(1)第一种方法由于新旧路基施工相差较久，且施工方法机械变化较大，比较难控制。(2)第二种方法应用较为广泛，施工过程中往往有很多边坡挖方土，若弃之不用处理难度将很大且破换环境，若直接填筑力学性质不满足，很多时候添加一定比例的石灰、水泥等材料则可以改善土质用于填筑，可以节省投资改善环境。依托工程中产生了大量的边坡挖方弱膨胀土，经石灰改良后大量应用于路基填筑，经济性显著。(3)第三种方法在选择填料时需要注意的是，排水良好的填料有利于迅速排出渗入路基中的水，显著避免由于不均匀沉降产生的病害。如依托工程中利用边坡挖方碎石填筑路基形成了良好的排水路基。(4)第四种方法，利用轻质填料在减小不均匀沉降方面效果很好，而且可以减小路基本身的压缩变形，增加路基强度与刚度，轻质填料主要有粉煤灰、EPS块体、轻量混合土等。EPS(发泡聚苯乙烯)是其中具有代表性的轻质填料，具有质轻、耐压、耐水、抗老化等优点，运用到高速公路改扩建工程中可以显著减小不均匀沉降，主要用于处理台背回填以及桥头跳车。但因价格昂贵，且依托工程土质条件相对较好，因此并未采用。

2.3 土工合成材料的应用

目前在高速公路改扩建工程中土工合成材料被大量采用，如土工布、土工格栅以及土工格室等。土工材料可起到路基的加筋、防水以及路面防裂等作用，在此主要讨论土工合成材料在新旧路基拼接过程中的加筋作用[6]。表2总结了土工合成材料在我国主要高速公路改扩建中的应用情况。

表2 改扩建工程土工合成材料在路基中的应用情况表

表2所在工程实践表明，土工合成材料对新旧路基拼接具有较好的应用效果，对于土工合成材料铺设层数却无一致标准。依托工程采用了上述部分工程实践的土工合成材料处治方案，实践表明：铺设于路基中部的土工合成材料效果不如铺设于路基底与路床底的明显，且随着铺设层数的增加，加筋效果的提高幅度减小。土工合成材料在限制侧向位移上面效果良好，但在减少不均匀沉降方面效果不明显。因此考虑到经济性以及材料性能运用的最大化，依托工程于路基底与路床底铺设一层土工合成材料，根据情况确定是否在路基中部铺设土工合成材料。

2.4 路基压实度控制

付巍等对压实度对高填路基的沉降影响进行了大量研究，分析了在不同密实度与分级荷载作用下不同土样的沉降变形特性，表明压实度不足是高填方沉降过大的主要原因，而并非固结沉降[7]。压实良好的路基可使新旧路基结合更为稳固，减小不均匀沉降，防止路面开裂。依托工程为保证新旧路基拼接结合处良好的连结，采用国内部分高速公路对软土地基段常采取的冲击压实与强夯方法(如图1所示)[8]。填筑过程中应对各压实层进行压实度检测，在满足压实要求后再进行下一层填筑。

图1 强夯法对路基的处理示意图

3 结语

(1)参考国内其它高速公路改扩建施工经验，同时考虑本工程实际施工情况，依托工程采用高80 cm、宽120 cm并不设倾角的台阶开挖方式。

(2)填料的选取与控制应结合不同处治效果与具体作业环境进行合适选取。

(3)铺设于路基中部的土工合成材料效果不如铺设于路基底与路床底的明显，且随着铺设层数的增加，加筋效果的提高幅度减小。建议在路基底与路床底铺设一层土工合成材料，并根据情况确定是否在路基中部铺设土工合成材料。

[1]赵有龙.公路拓宽工程路基拼接施工技术[J].交通世界(建养.机械)，2016(3)：38-39.

[2]王苏兵.高速公路路基拼接路段的病害及其防治措施[J].交通标准化，2014，42(4)：100-102.

[3]贾进元.路基拓宽施工技术参数分析[D]：长沙：中南大学，2013.

[4]何敬晨，张春会.拓宽路基拼接台阶尺寸比选研究[J].公路交通科技(应用技术版)，2015(1)：30-34.

[5]梁新政，何 淼.沪宁高速公路扩建工程路基拼接处治措施及其作用机理[J].公路交通科技(应用技术版)，2007(4)：58-61.

[6]傅 珍，王选仓，李宏志，等.土工格室加筋新老路基拼接段影响分析[J].公路，2011(2)：33-36.

[7]付 巍，张冬青，李 淼.公路路基填土沉降特性分析[J].世界地质，2003，22(3)：294-297.

[8]吕国仁.旧路基拓宽改建沉降开裂机理及强夯工艺研究[D]：济南：山东大学，2008.

Key Technology of Subgrade Splicing in Expressway Reconstruction and Extension

WANG Jun-chao

(Road & Bridge Engineering Co.，Ltd.of CSCEC Xinjiang Construction & Engineering Group，Urumqi，Xinjiang，830000)

With an expressway reconstruction and extension project as the background，this article discussed the key technologies of subgrade splicing construction，analyzed the key technologies such as step excavation，filler selection，application of geosynthetics，and subgrade compaction，hoping to provide the reference for subgrade splicing construction of highway reconstruction and extension.

Expressway；Subgrade splicing；Excavation step；Filler；Geosynthetics

王军超(1984—)，助理工程师，研究方向：路桥施工管理。

U418.8

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.012

1673-4874(2016)12-0039-04

2016-10-28