高速公路改扩建路基拼接设计研究

余松 吴飞

摘  要：早期建设的高速公路已经构成我国陆路交通的骨干网，但这些高速公路的设计标准较低，已经难以适应交通流量的迅猛增长，因此必须进行改扩建。做好高速公路的改扩建工程，必须对高速公路的新旧路基进行拼接。基于以上分析公路建设单位应当深入研究并掌握路基拼接技术。

关键词：高速公路;改扩建工程;路基拼接

中图分类号：U416.1    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）03-0000-00

0 引言

2015年，交通部发布《高速公路改扩建设计细则》，《细则》明确提出：公路建设单位在对高速公路进行改扩建时，必须对既有工程进行调查、评价，结合改扩建要求，对既有工程予以充分利用。自《细则》颁布以来，全国各地高速公路改扩建工程项目建设明显提速。仅在2019年，便有G15沈阳至海口高速、深圳龙岗至汕尾陆丰段、杭金衢高速公路改扩建工程等许多项目开工。同时还有多条高速在做扩建前期研究。在高速公路改扩建工程中，路基拼接属于重要环节。因此，必须认真研究路基拼接设计。

1 高速公路改扩建工程背景

1987年，我国公路总里程为98.22万公里，当时我国没有一条高速公路。1988年，我国开始兴建高速公路，但总的来说，上世纪八十年代～九十年代国内高速公路建设速度并不快。1988年，全国高速公路通车里程为100公里;1995年，全国高速公路通车里程为2100公里。1998年，亚洲金融危机爆发，外贸出现负增长，为解决大量劳动力就业，国家大力推进各种劳动力密集型项目，高速公路建设速度明显提速。1999年，全国高速公路通车里程上升为11600公里;2018年，全国高速公路通车里程已经达到142600公里，高居世界第一位。

与此同时高速公路上通行的车辆数量也在迅猛增长。据统计，2019年1～10月，全国高速公路客车流量达705804万辆，货车流量达208473万辆，货物运输量达1468405万吨。而上世纪八十年代～九十年代兴建的第一批高速公路，虽然构成了国内主干交通网络，但它们的设计标准较低（多为双向四车道），已经难以适应车流量与货物运输量的迅猛增长。在这一背景下，高速公路改扩建工程逐步兴起。1998年，哈尔滨-大连高速公路进行了改扩建。进入21世纪后，高速公路改扩建工程继续提速，各地相继出台《高速公路改扩建管理办法》等指导性文件;高速公路改扩建从此走上正规化轨道。高速公路改扩建工程的兴起，折射出我国交通事业已经进入迅猛发展、不断加速的上行通道。为适应经济、社会的快速发展，我们应当进一步做好高速公路改扩建施工。

2 路基拼接设计

2.1 路基边坡形式方案比选

圖例：一般路堤加宽方式如图1所示，挡土墙加宽方式如图2所示：

一般路堤加宽方式优点：利于施工碾压，无须专门进行挡墙基础处理，路基景观好。缺点：占地较多，需重新征地，土方量大。挡土墙加宽方式优点：占地数量小、土方数量少。缺点：墙后填料要求高、圬工体积大，总体工程造价高。

两种方案各有优缺点，从工程难度、工程造价、景观等方面，一般路段采用正常边坡填筑方案较好，在特殊路段（受构造物限制、浸水路堤地段等）挡墙方案有一定的优势。

2.2 新旧路基拼接方案

对于新老路基拼接，减少新建路基对老路基影响的工程措施是非常重要的，对于路基拼接开挖台阶主要有大台阶和小台阶两种措施。

大台阶主要措施：清除老路基表层30cm土后，自下而上第一级台阶开挖尺寸1.5×1.0m，以上开挖台阶均为1.2×0.8m，根据填土高度和老路路基土性状在路基中部铺设1～2层土工格栅。大台阶主要优缺点：开挖尺寸大，施工方便，可以机械作业，新旧路基衔接面大，有利于新老路基变形协调。缺点：对老路路基扰动大，影响边坡稳定，开挖土方量较大。

小台阶主要措施：清除老路基表层30cm土后，自下而上第一级台阶开挖尺寸1.2×0.8m，以上开挖台阶均为0.6×0.4m，根据填土高度和老路路基土性状在路基中部铺设1～2层土工格栅。小台阶主要优缺点：优点是开挖面小，开挖过程中老路边坡扰动小。缺点是新老路基衔接面积小，不利于新老路基拼接处的压实。

综上所述：针对老路采用一般粘性土填筑的段落可推荐使用大台阶开挖方案，针对老路采用砂性土填筑的路段推荐采用开挖小台阶的方案。

2.3 路床拼接方案

路床拼接也分为开挖大台阶方案和开挖小台阶方案，如图3、图4所示：

大台阶主要措施：对老路土路肩下0.8m厚路床或1.5m厚路床+上路堤进行开挖处理，路床内铺设两层双向土工格栅。大台阶主要优缺点：对老路土路肩下路床土进行彻底处理，消除因土路肩路床压实度低、含水量高引起新老路基沉降病害。缺点：垂直开挖高度大，对自稳性差的填土应进行有效的支护。

小台阶主要措施：对老路土路肩下0.8m厚路床进行开挖处理，开挖分三个台阶，台阶宽0.8m，高分别为0.3、0.3、0.2m高，路床内铺设两层双向土工格栅。小台阶主要优缺点：对土路肩路床开挖小台阶，开挖量小，对老路稳定性影响小，缺点是不能有效处理土路肩下路床土，新老路拼接处存在不均匀沉降隐患。

综上所述，由于我国目前改扩建的高速老路修建年代较早，标准较低，路床填料强度较低，考虑到一般汽车荷载影响，路基深度为1～2m，重载车辆荷载影响，路基深度约为3.7m，而双侧拼宽时老路土路肩一般位于拼接后重车行驶车道。因此为降低汽车荷载对路基沉降的影响，采用拼接时对土路肩下路床包括上路堤进行开挖回填或换填处理。

2.4 特殊路段路基的衔接

为保证使新老路基的良好衔接，应从控制总沉降、差异沉降和施工工艺、经济等方面进行综合比较，根据本标段软土厚度、老路处治情况及填土高度等对软土进行方案比选，以下分别按浅层软土和厚层软土进行方案比较。

针对浅层软基，采用两个方案进行比较。方案一：地表以下换填碎石，优点是施工方便，透水性好，有利于路基稳定性，水稳定性好。缺点是造价相对较高;方案二：地下水位以下换填碎石;地下水位以上换填一般路基土，优点是有效降低地下水位对路基的作用，造价相对较低，缺点是地下水位随季节性变化较大，无法准确判断地下水位标高，影响处理效果。针对地下水位较高的路段，方案二优势并不明显。

针对深层软基，采用三个方案进行比较。方案一：水泥搅拌桩，优点是处理效果较好，总沉降量较小。缺点是施工技术要求较高，桩间距相对较小，水泥搅拌桩施工完成后还需对路堤进行预压设计，不适合填料缺乏地区高速公路改扩建;方案二：预制管桩，优点：处理效果好，总沉降量小，采用静压法施工，成桩质量较高，可设置较大桩间距。缺点是吊运桩及施工过程中易出现断桩现象，静压过程中控制要求较高，桩顶需设置桩帽，工程造价高;方案三：采用轻质土路堤拼接，优点是处理效果较好，对地基承载力要求低。缺点是造价高，抗浮性能较差。

根据以上比较，针对一般路段可采用水泥攪拌桩，针对工期要求较高的项目可采用预应力管桩方案或轻质土路堤拼宽方案，但应避免轻质土路堤建在河道附近。

3 结语

伴随着我国经济的高速发展，高速公路改扩建工程还将进一步提速。设计应针对各项目特性，作好拼接方案比选，对新老路面协调性作深入论证，从而提高高速公路改扩建工程拼接技术。

参考文献

[1] 张军辉，刘杰，邓宗煌，等.公路改扩建工程老路基处治深度研究[J].中外公路，2019（05）：9-13.

[2] 何顺芳.高速公路路基加宽工程关键施工技术研究[J].技术与市场，2019（05）：52-53.

收稿日期：2019-06-12

作者简介：余松（1987—），男，湖北孝感人，本科，研究方向：路基路面设计。

Research on the Splicing Design of Subgrade in the Reconstruction and Extension of Expressway

YU Song， WU Fei

（CCCC Second Highway Survey and Design Institute Co.， Ltd ， Wuhan Hubei 430000）

Abstract： The early constructed expressways have become the backbone network of land transportation in our country， but the design standards of these expressways are low， which have been difficult to adapt to the rapid growth of traffic flow， so they must be reconstructed and expanded. To do a good job in the reconstruction and expansion of the expressway， it is necessary to splice the old and new Subgrade of the expressway. Therefore， the highway construction unit should deeply study and master the subgrade splicing technology.

Keywords： expressway; reconstruction and extension project; subgrade splicing