莲株公路改建工程路基拼接施工工艺浅析

邓麟勇, 涂志纯

(湖南省莲株高速公路建设开发有限公司， 湖南 株洲 412000)

莲株公路改建工程路基拼接施工工艺浅析

邓麟勇, 涂志纯

(湖南省莲株高速公路建设开发有限公司， 湖南 株洲 412000)

以莲株公路改建工程为依托，就路基拼接施工中的质量关键点，阐述了老路基台阶开挖、路基施工期排水、老路基渗水处理、压实补强、沉降变形观测等关键技术，取得了良好的路基拼接效果。

旧路改造；路基拼接；台阶开挖；渗水处理；压实补强

莲株高速公路是湖南省首个二级汽车专用公路改高速公路项目，经过若干年运营，老路路基沉降基本完成，而新建路基将会产生较大的沉降，如何控制新老路基的不均匀沉降、实现新老路基的有效衔接是改建工程的关键。

1 路基拼接施工技术关键点

1.1 台阶开挖

开挖台阶可以明显有效地增加新旧路基衔接的接触面积，促进新老路基的整体化与一致性，且方便加宽部分路堤下的地基处理[1]。

边坡清表和台阶开挖应与天气相配合，不可为图一时之便将清表和台阶开挖一次完成(图1、图2)，且台阶暴露时间不宜过长，防止边坡和台阶被雨水冲刷。清表工作需紧密配合开挖工作，开挖一级，待拼宽路基完成后，再清上一级。

从已完成的新老路基拼接工程调研来看，老路基边坡相对较为松散(尤其是全风化花岗岩边坡)，雨水入渗更为容易，若边坡清表和台阶开挖完成，后续工序无法及时跟进，将导致原本松散的老路基边坡在雨水入渗作用下失稳，从而使老路基边坡台阶难以成型，严重影响新老路基拼接质量，造成施工成本增加。规定开挖台阶宽度为2 m，是考虑消除既有路基边部压实可能施工不到位等隐患。

对于老路基边坡松散严重、台阶立面难以自稳的路段，应将松散范围内的老路基边坡土全部清除。若台阶平面含水率高、难以压实，可将台阶平面最上层土翻松30 cm晾晒或掺灰处理，并和新路堤同步整平压实；或对台阶面进行液压夯实，并在夯坑内填碎石，推土机推平后压路机碾压。

开挖出第1级台阶后，可以采用片石换填处理台阶平面地基，即和新填路基地基一并处理；也可以采用高速液压强夯机夯实后，用碎石回填夯坑并碾压平整。

图1 K1116+300挂线挖台阶

图2 K1125+050撒灰挖台阶

1.2 台阶处理

1) 对于老路基边坡松散严重、台阶立面难以自稳的路段，应将松散范围内的老路基边坡土全部清除。

2) 若台阶面含水率高、无法压实，可将台阶面最上层土翻松20 cm晾晒或掺灰处理(图3)，并和新路堤同步整平压实。

3) 对台阶面进行液压夯实，并在夯坑内填碎石(图4)，推土机推平后压路机碾压。

图3 K1135+500台阶面掺灰处理

图4 K1132+930台阶面碎石补强

1.3 土工格室

1) 在路床底面(最上层台阶)、路堤底面(最下层台阶)及此两层中间部位台阶各铺设一层土工格室(图5)。

2) 距土工格室10 cm以内路基填料最大粒径不得大于12 cm(图6)。

图5 K1135+500土工格室铺设

图6 K1111+900土工格室上土

1.4 路基施工期排水

路基施工期排水对于保证路基拼接质量非常重要，其主要目的在于排除施工期落入路基范围内的雨水。沿老路面硬路肩砌临时拦水埂，拦水埂施工结束后拆除。对于老路基坡面急流槽失效或因清表破坏的，应采用砂浆或小石子混凝土按照原防护排水通道重新修复。临时拦水埂开口处连接老路急流槽，将拦截到的雨水排到新路堤[2]。

对于新填路堤，通过表面横坡将雨水引出，若降雨量大且距下一层施工时间久，还应在新填路基表面挖临时排水槽排水。临时排水槽采用敞口的梯形断面的PVC管，尺寸为0.7 m×0.3 m×0.3 m(上底×下底×高)。

在新填路基边坡每隔20 m左右构筑急流槽，并通过在边部堆土或砌砖形成的拦水埂集中汇水，进而通过急流槽将老路面表面雨水、老路基坡面雨水和新路基坡面雨水排除至新路基坡脚临时排水沟内。具体如下:

1)路基施工期排水系统，包括新路临时排水系统(图7)和老路临时排水系统(图8)。

2) 路基施工期排水其主要目的在于排除施工期落入路基范围内的雨水，主要有老路面表面、老路基坡面和新路基坡面的雨水。

图7 新路临时排水系统

图8 老路临时排水系统

3) 沿老路面硬路肩砌拦水埂，并通过老路基坡面急流槽排除，对于老路基坡面急流槽失效或因清表破坏的，应采用砂浆或小石子混凝土按照原防护排水通道设置临时的引水通道。

4) 路基施工中，各施工层表面不应有积水，填方路堤应根据土质情况和气候状况，做成2%～4%的排水横坡。

5) 对于新填路堤，通过表面横坡将雨水引出，若降雨量大且距下一层施工时间久，还应在新填路基表面挖临时排水槽排水。

6) 在新填路基边坡每隔20 m左右构筑临时急流槽，并通过在边部堆土或砌砖形成的拦水埂集中汇水，进而通过急流槽将老路面表面雨水、老路基坡面雨水和新路基坡面雨水排除至新路基坡脚临时排水沟内。总体效果如图9、图10所示。

图9 排水系统总体示意图 (单位：m)

图10 排水系统效果示意图

1.5 老路基渗水处理

我国南方地区老路基在多年的运营中不同程度地存在渗水，为充分、合理利用老路基，应对渗水路段采用“标本兼治”的原则进行处理，不但要疏排内部积水，还应封堵水源。莲株高速的具体做法是:

1) 应对全线老路基渗水路段进行调查和统计，并确定水源来源。

2) 老路基渗水应采用“标本兼治”的原则进行处理，不但要进行路基内部水的疏排，还应对水源进行封堵。

3) 对局部渗水路段，在渗水点修筑横向盲沟排水；对渗水点基本在同一高度且连续分布路段，用纵向盲沟将渗水点连通；对渗水点高低不一且连续分布路段，可将同一高度的渗水点通过纵向盲沟相连。各纵向盲沟与每隔20 m设置一道的横向盲沟连通，将水排出。效果图如11所示。

4) 盲沟系统构造步骤：从碾压面反开挖(图12)、埋设透水管(图13)、填充碎石(图14)、覆土。

图11 盲沟效果示意图

图12 K1116+200挖盲沟

图13 K1125+050盲沟埋设透水管

图14 K1125+050盲沟填充碎石

5) 对老路坡脚渗水路段盲沟布置示意图如图15。

图15 老路坡脚渗水或老路基底设有排水垫层的 路段排水系统

6) 对老路堤中部渗水路段，盲沟与新填路基侧面采用防水土工布包裹，防止盲沟内的水渗进新路基；盲沟透水界面用透水土工布包裹；盲沟内设置Φ10 cm软式透水管；纵向盲沟纵向坡度与纵坡相同，以保证水流通畅，如图16所示。对老路堤坡面大面积渗水路段，可采用填石路堤并结合纵、横向盲沟排水。

图16 老路堤中间或坡面大面积渗水路段排水系统

1.6 液压强夯机补强

液压强夯机技术在高等级公路的新建和改扩建中已得到良好推广使用，能为新老路基交界面、填挖结合部、桥涵台背回填、涵洞基底处理提供有效的压实手段[3]。

选取试验段进行第1次老路基台阶平面液压夯试验，高速液压强夯机的其额定冲击能量40 kJ、锤体质量3.35 t、最大夯击深度1200 mm、夯板直径1000 mm、工作质量7.5 t。试验中夯锤落距0.8m，夯点梅花形布置，相邻两夯坑相切，各点夯实2遍。对49个夯坑深度进行了测量，得出沉降量平均值为7.2 cm，补强效果显著。

为进一步分析液压强夯效果，在某断面选定沿路线方向相距50 cm 的2列进行夯坑压实度测试。每列选择3个测点，编号分别为1、2和3，各测点距老路基台阶立面分别为0.4、1和1.8 m，由于老路基台阶宽度为2 m，3个测点均位于老路基台阶面上。取2列对应测点的压实度作为该点平均压实度，各夯点压实度平均增加4.0%～4.5%，增强效果显著。

最终确定每级老路基台阶宽度范围须采用液压夯进行增强处理。液压夯施工时，布设2排呈梅花型的夯点，各夯坑相切，夯锤落距0.8 m，每个夯点夯击2遍为宜。夯实完后，再用改良土或碎石填补夯坑，碾压整平。如图17、图18所示。

1.7 重型压路机补强

在常规压实后，采用重型压路机对老路基台阶面和新填路基部分进行增强补压，可降低新路基工后压缩变形并提高新老路基结合部强度[4]，如图19、图20。

图17 K1136+500液压强夯补强

图18 K1103+700碎石回填夯坑

图19 K1136+500重型碾压补强

图20 K1117+600重型碾压补强

为分析重型碾压效果，选取试验段，采用32 t重型压路机，碾压遍数为2遍(2个来回)，碾压宽度为4 m，即老路基台阶2 m和相邻新填路基2 m。并在老路基台阶平面和相邻的新填路基各选3个点测试压实度， 1～6这6个测点与台阶立面边缘的距离分别为0.4、1、1.8、2.4、2.8、3.5 m。重型碾压后老路基台阶面压实度提高了2.2%～2.9%，相邻新路基压实度提高了2.5%～3.5%，效果较为显著。

确定在93区底、顶及96区顶(-15 cm)界面处采用32 t重型压路机对老路基台阶面和新填路基部分进行增强补压；当路堤较高时，每2个台阶高度用32 t重型压路机增强补压1次；压实遍数原则上不超过3遍，每次轮宽重叠1 m。增强补压界面竖向距离土工格室铺设面至少2层填土高度。

1.8 沉降变形观测

为提高地基变形观测精度，并减少对施工的影响，对填方高度超过8 m的路段，在地表填筑1 m后反开挖埋设横剖管进行沉降观测。

横剖仪沉降观测是通过插入横剖管中的横剖仪进行的，具有不受地面施工影响、可连续多点观测、精度可达0.01 mm等优点。该仪器由水平探头、电缆线和读数仪组成。探头通过设置在其上的2个间距为50 cm的轮子在管中行走。探头一端通过电缆线(其上有50 cm间隔的标记)与读数仪相连。并可直接测得前、后测轮连线的倾角，不同位置时的倾角是个变数，通过仪器中的软件，将测得的倾角换算成测轮前、后二个接触点的高差，并在存储仪采集获得数据，再通过专用数据线传输到电脑中，最后将连续观测的高差与水准点相连测、求得各点高程与沉降量。

横剖管埋设步骤为： ①在原地表填1 m后的碾压面挖沟，沟深不小于30～40 cm； ②横剖管及管接头内穿入钢丝绳(为拉动测头之用)并连接好； ③将横剖管底部和周边用砂、土将沟填平、夯实； ④横剖管在管口处做一平台(约40 cm×40 cm)作为参照平面； ⑤在横剖管外50 m远的原地面上设一固定水准点，每次观测时与管口现浇水准点连测可求得各前、后测轮接触点的高程变量。

路堤在填筑过程中，若观测断面日沉降量超过5 mm/d，标志着不稳定状态的出现，应立即停止加载，并根据实际情况做出相应调整[5]。

图21和图22为采用横剖管进行的典型观测断

图21 K1133+880测量沉降量

图22 沉降最大点沉降历时曲线

面地基沉降结果。可见，随着路基填筑高度的增加，地基沉降逐渐增大。从路基坡脚(管口位置)向路基中心地基沉降逐渐增大。根据沉降最大点沉降历时曲线，可见地基沉降趋于稳定。

2 结语

根据已埋设的20个沉降观测断面的数据来看，除去1个断面累计沉降较大外，其他断面累计沉降和日沉降速率都符合要求，据此可以确定莲株公路的路基拼接效果良好。通过实践总结分析，旧路台阶的开挖控制、新老路基的排水处置、路基的压实补强是保证拼接质量的关键性技术控制点。

[1] 陈君朝,杨广庆. 高速公路改扩建工程路基加宽施工技术[M]. 北京：人民交通出版社,2014.

[2] 邓云潮. 高速公路扩宽路基综合防排水系统研究[D].西安:长安大学,2012.

[3] 方源. 高速公路改扩建路基压实施工技术研究[J]. 中国水运(下半月),2015(4):209-210.

[4] 李兴煊. 公路改扩建项目路基拼接的浅析[J]. 商品与质量,2009(S6):22-24.

[5] 饶应贵,郭洋洋. 路基沉降观测数据分析[J]. 科技创新导报,2013(21):222.

1008-844X(2017)02-0094-05

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