浅谈高速公路工程路基加宽技术研究

李 楠

(甘肃省交通科学研究院集团有限公司，甘肃 兰州 730030)

1 高速公路加宽的方式

高速公路改扩建的方式包括单侧加宽、两侧加宽和混合加宽。

单侧加宽的优点是：不加宽侧的附属设施可以继续保留使用，施工对既有高速的通行影响较小。缺点是：由于路线的中心线发生了偏移，导致中央分隔带内和加宽侧的附属设施要进行重新改移或拆除。

双侧加宽的优点是：路线中心线可作为改建后线路的中心线，新老线路的横坡断面能有效的组合。缺点是：既有高速公路两侧的附属设施均要拆除，对既有高速通车的安全防护要求更高，施工期间占地较多，安全影响因素较大。

混合加宽采用的是单侧和两侧组合加宽的方式，施工比较困难，影响因素较为复杂，所以在实际工程中较少采用。

2 高速公路加宽的特点

总结目前已完工改扩建高速公路项目，从通车运营和路基、路面病害机理方面考虑高速公路加宽存在以下几个特点：

（1）在新、老路基搭接处，由于新、老路基材料性能与力学性能差异较大，两者无法在第一时间内形成受力共同体，因此在车辆荷载及土体永久固结作用下，新、老搭接处周围会产生不均匀变形，从而导致该处路基产生较大的不均匀沉降和横向裂缝。

（2）由于交叉处空间较小，回填土的分层压实无法采用大型压实机械进行压实，所以会存在局部漏夯和压实度不易达到规范要求的情况，在恢复通车后路基产生沉降。

（3）由于路基的沉降原因，将会导致路面过早破坏，当有雨水在路面破损处积聚或沿裂缝渗入路基土体，会进一步导致路基土体结构破坏，进而加速路面损坏。

（4）新路面与原路面的搭接处，若处置不合理，容易产生施工缝。在雨季时，雨水沿施工缝很快进入表面层，滞留于沥青混凝土的空隙中。在车辆的反复作用下，产生动水压力使沥青从粒料表面逐渐剥落下来，沥青混凝土失去应有的强度，面层将产生网裂和变形。局部网裂会逐渐松散，松散的石料被车轮甩出形成坑洞，随着时间的推移，将会造成路面大面积破损。

（5）新路面与原路面的搭接处，由于路面新老材料难以有效结合和压实密度不同的原因，造成搭接处路面不平整。加大了车辆对路面的冲击力，从而加速了路面的破坏。

3 高速公路路基加宽控制新老路基差异沉降措施

3.1 新老路基的处理

在高速公路改扩建过程中，首先要解决新旧路基之间存在的结合面质量问题，避新老路基之间衔接不佳等问题导致的裂缝出现。在改建之前，既有高速公路地基沉降已经完成，而新建路基将对新老路基产生附加应力及附加沉降，在之后的通行中再加上车辆等因素的影响，随着道路承载力的不断增加，裂缝也会随之加大，甚至可以引发新老路基断裂分离等问题。

因此，施工前应详细调查既有高速公路沿线的地质条件，根据不同的地质条件采取不同的地基处理方法。结合我国对已经完成改扩建高速公路的研究和总结，目前所采用的处理方式有：粉喷桩、塑料排水板、搅拌桩、CFG 桩等处理措施。这些处理措施都有效的降低了新老路基沉降差，从而确保了拼接路段路基的稳定性。

3.2 台阶开挖

考虑到原有公路路基的边缘存在一些坡度，为提高新旧路基的连接效果，保证路基质量，因此将原来的路基斜坡改成阶梯状的台阶，作为公路工程路基加宽施工中常见施工方式，其主要目的：一方面是为了清除老路堤表层植被和压实度不足的填土；另一方面是加大新老路基的接触面，从而增强结合面处的摩阻力和抗减强度；再者还可以通过铺设土工合成材料以提高路基的结合性和整体性。开挖一般采用机械开挖为主，人工开挖为辅的方式。机械设备的效率高、可靠性高，可以有效保证坡度的均匀性。在公路路基加宽当中进行台阶开挖，会影响新老路基的衔接和结合，由于底料或是填料的影响，路面可能会出现沉降的现象，使得一定的剪切力产生在新旧路基的结合面之间存在，使得结合效果被影响，进而造成整体平面之间的不均匀。因此需要结合地势和地形，调整台阶的宽度，使其更好地符合施工需求。

3.3 路基填筑

首先，对于工作人员而言，需要对路堤填料进行合理的选择。为了最大程度对新老路基之间的连接效果有效提升，一般需要用相同的填料到路基加宽的位置。在对填筑材料选择时，需要考虑强度、水稳定性等因素，其中以砂砾等材料为宜。在实际工程中常会出现所选材料不符合施工规定，因此不得不另外选择新的材料。在可持续发展理念、生态文明建设等理念的要求下，为了对成本有效控制，并避免影响生态环境，就需要对原路基台阶开挖所形成的污土等进行有效处理。在对基底、坡土表面进行基础清理之后，在符合规范要求的前提下，作为路基填筑材料进行使用。

其次，施工放样工作的开展，是在正式进行填筑路基之前，相关工作人员需要结合路基加宽的设计方案，结合加宽宽度、边坡坡度等因素进行基础放样，并标注出加宽路基的脚线，应用石灰来画出路堤的填筑边线。而提高路基填筑的便利性，需要在达到路堤边缘压实度实际施工要求的情况下，保证路堤填筑边线可以在加宽路基坡脚线之外留出0.5m 左右的距离。

再次，铺筑路堤填筑材料。为了降低路基本身的压缩变形和曾强水稳性，通常在料源比较充足的地方采用透水性砂石填料。在料源较为缺乏的地区根据当地材料性能和运输车辆的运载量以及工程进度安排，需要在通过路基试验段进行预处理，并通过添加其他胶凝材料来改善材料性质，从而确保路基的整体性和提高路基的抗减能力。

最后，为了使加宽部分路堤和既有高速公路路堤能紧密衔接成整体，以降低新老路堤的不均匀沉降差，防止路面开裂，改扩建过程中还应严格控制压实度。目前国内普遍采用的是适当提高新建路基的压实度标准，并在新老路基结合处采用强夯和冲击碾压的措施。

3.4 路基路面排水

将排水施工应用到路基路面中，发挥其巨大的作用，可以有效提高路基路面积水的排水速度，避免出现渗水的情况。因此需要对路基路面进行集中排水，从而提升排水效率和排水质量，最大程度减少排水时间，减少出水对路面路基造成的影响，对排水效果有效保证。对于较高地势、较高路面的路段，可以将雨水井或是排水沟设在路面中央，在工程中也能达到较好的排水效果。

3.5 新老路基结合处

在结合处公路路面设置观测点，开挖时，公路路面如有坍塌、沉降、裂缝等情况时，应立即停止施工，并采取有效的补救措施。开挖前应在线路与地下障碍物交叉处作出标记，标出里程，障碍埋深、尺寸等，以免开挖不慎而对其造成破坏。在结合处机械局部漏夯的位置，应采取人工补夯，确保路基质量达到规范要求。

3.6 施工工艺

改移线路填料应严格按公路路基填料的最佳含水量控制，并严格按照“先轻后重、先慢后快、分层碾压、碾压均匀”的原则进行施工，改移道路完成后填土压实度应高于相应路基施工规范标准。

4 高速公路路面整治措施

首先，高速公路改扩建的目的是解决现有道路通行能力不足的问题，既有路面结构已经处于超负荷服役，在车辆荷载的作用下已经超过自身的承受范围；其次，既有道路已经服役多年，或多或少存在不同的病害；再次，由于早期修筑的半刚性基层沥青路面比较重视基层的强度指标。或者由于设计者经验不足造成的沥青标号、集料级配和结构类型选择不当从而导致沥青面层比较薄弱。因此，新旧路面的有效结合成为改扩建高速公路首要面对的问题。

（1）新老路面的搭接尺寸。由于新老路面在材料性能等众多方面的不同，根据相关资料可以看出，随着搭接尺寸的的增大，新路面所承受的拉应力也随之增大，相应的老路面的拉应力随之减小。随着搭接尺寸的增大，应力分布也越来越均匀。因此选择科学合理的搭接尺寸不但能节约成本，也能降低新旧路面在车辆荷载作用下产生病害的风险。

（2）新老路面的搭接方式。新老路结合处的不均匀变形是导致路面纵向开裂的主要原因，一方面是由于新旧路基沿结合处开裂，反射至面层导致的，另一方面是路面结构在新老路面的结合处产生的较大的集中应力。因此采用路面结构搭接采用台阶的方式可以有效缓解应力集中的现象，从而搭接处路面结构的稳定性。

5 小结

本文根据近年来高速公路改扩建所采取的措施，分析路基、路面在新老结合处的受力特点，得出如下结论：

（1）通过总结和受力分析，新老路基解决沉降差的主要措施对新老路基地基的处理；削边坡和台阶开挖；采用土工合成材料；采用和改进路基填筑材料；提高路基填筑压实度；采用先进的施工工艺等。（2）路面的整治原则为选择科学合理的搭接尺寸和搭接方式。