高速公路改扩建路基拼接施工技术分析研究

李丁豪，丁兆文，陈东芝，马赛飞，姬欧鸣

（中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450004）

0 引言

随着物流和运输行业的发展，很多老旧公路由于受到建设时生产环境和技术水平的限制，无法满足当下发展迅速的交通需求。而建设新公路的周期长，资金投入量巨大。相比而言，对原有公路进行改扩建，不仅施工周期短，施工量小，还能节省大量建设成本，更符合经济性建设原则。本项目线路较长且涉及山岭重丘区，石方爆破等作业工期较长，部分路段路面宽度仅为7 m，施工场地狭小，增大了项目施工组织难度，部分路段挡墙位于河道内，汛期雨量增大对工程影响较大，道路景观、绿化工程涉及专业较多，部分工作内容与主路施工交叉进行，工序之间衔接较复杂。因此，如何有效完成公路改扩建路基拼接施工技术，确保改扩建后的公路拥有过硬的质量，成为备受施工单位重视的问题。

1 项目概况

本项目位于S227 林桐线卫辉林州交界至 S306 交叉口段，路线全长24.997 km，路基填方为173 272 m3，挖方为238 734 m3；沥青路面为261 492 m3，新建桥梁为60.02 m/1座，拆除重建桥梁为102.04 m/2座，拼宽桥为520.05 m/4座，K88+193～K107+500属山岭重丘区，设计时速为 40 km/h。当路基没有条件加宽时，按照原有路基横断面恢复并完全利用既有道路路基，路基宽度由原来的 8.5 m 加宽至 12 m，路面宽度由原来的7 m加宽至10.5 m。其中，山岭重丘区段（19.5 km）既有线路路面宽度为8 m，利用段路面宽度不变，加宽段拼宽4 m，部分段落两侧为陡坡或临河、临深沟，保通压力极大。本工程线路长、工期紧，施工组织难度大，沿线途经 2 个乡镇、十几个村庄、3 个水库，环境敏感点多，总体征拆量大，协调工作比较复杂。

2 高速公路改扩建路基的施工准备工作

（1）路基填筑前，应清除原地表植被和耕植土之后进行路基填前碾压，其压实度应≥90%，基底松散土层厚度大于30 cm时，应翻挖再回填分层压实。一般填方路段清表及填前碾压补偿厚度一共按30 cm计，含清除地表耕植土应换填所增加的土方数量和填前碾压下沉所增加的填方数量，并以原边沟清表后底标高开挖第一级台阶，原路基边坡按50 cm清表，边坡清表后开挖台阶分层填筑。为了增强路基整体性，在新老路基结合部路床底加铺一层6.5 m宽三向塑料土工格栅， 搭接时伸入台阶不小于2.0 m，纵向部分加宽与不加宽段采用路基加宽渐变的方式进行处理，渐变长度根据现场情况灵活设计。

（2）路基支挡与防护。对于临河段路基水毁冲刷严重路段采用仰斜式路肩挡土墙，并在临河侧设置石笼，防止水流冲刷。K97+040-K97+450段由于临河高差较大，设置衡重式挡土墙，强风化岩质稳定挖方边坡采用浆砌片石护面墙防护，并在坡面上预留排水孔，岩体较稳定挖方边坡采用主动防护网进行防护。

（3）通过认真审阅施工图纸、相关地勘资料并结合对工程位置的现场踏勘，对该工程制定切实可行、有针对性的措施和方案。本工程为灾毁道路改扩建工程，设计路线平、纵面基本保持不变，路基宽度加宽，全线破损道路修复回填多，新老路基衔接施工是施工控制重点。加宽路基的填料选用水稳性好的砂砾、碎石等，路床应采用水稳性好的粗粒土或无机结合料填筑。交界路基填筑前，当挖方段纵坡陡为1∶2.5时，应将原地面挖成台阶状，分层铺设土工格栅，填料碾压平整，以利于路基稳定。

3 高速公路改扩建项目施工顺序及部署原则

施工顺序：路基挖方工程、路基支挡工程、涵洞工程、桥梁桩基及扩大基础工程→路基填方工程、桥梁下部结构工程→路面工程、桥梁上部结构工程→路基防护工程、路基排水工程、交安工程、景观绿化工程。各分部、分项工程验收的总体原则是一切以服务于现场各工序的穿插为前提，做到分类别、分区域、分段验收与分部、分项工程整体验收评定相结合的“零存整取”方式。通过做好各隐蔽工程的验收，收集整理好各阶段隐蔽验收资料，以补充分段验收非连续性的影响。考虑到本路段线路较长，工程量比较大，尤其是土石方路基、道路路基路面工程、桥梁工程为关键线路上的关键工作，工程用各类大宗材料包含水泥稳定碎石、混凝土、钢筋、沥青混凝土、绿化苗木等，从保证现场的供应能力和减少资金压力方面考虑，施工前核对图纸，提前编制各类材料总需求计划，考察厂家，及时招标，并在材料准备使用前1个月做到专人跟踪材料备货及何时进场等一系列事宜。考虑本项目施工工期较紧且施工沿线涉及各村协调问题较多，为保证施工衔接流畅，经过集体商讨与周密布置，将项目划分为两个施工区。一工区施工任务为K88+193-K101+270段全部施工内容；二工区施工任务为K101+270-K113+190段全部施工内容。路基根据施工内容分为5个路基施工队伍，各队负责长度范围内路基土石方、路基支挡、涵洞、边坡防护等工作内容，做好道路及附属工程的清理现场工作。

4 与既有道路拼接施工方案

路基拼接要在施工速度快、质量较高、沉降较小的前提下进行，要进行全面调查研究工作，充分了解路线沿线的地形、地质、水文气候等各项参数特征，认真收集相应的资料，还要对当地的路基情况进行问题的排查，避免出现严重的坍塌和翻浆事故的发生，选择最佳的方式进行处理。首先，在施工前进行基本的地基勘察工作，尤其是针对软土地基的具体位置，对需要拼接加宽的路基进行处理，对基底可以采用地表夯击、压实的处治方法，这样可以快速提高地基的承载力；其次，从路基填料、压实度等方面控制新老路基的沉降差；最后，采用加铺土工格栅的方式，加强对改扩建路基拼接部位的结合强度，这样能够减轻新老路基因材质质量及路面结构层的差异等所引起的病害［1］。

4.1 工艺流程

路基拼接的施工流程：测量放样→拆除边坡防护及回填耕植土→由下而上台阶开挖铺设土工隔栅→分层路基填筑→台阶开挖→铺设土工隔栅→分层路基填筑→压实。

4.2 施工准备

施工前复核导线点，三、四等水准点复测及加密，会同监理单位进行老路复测工作，结果报予设计单位进行纵断面拟合，以此确定改扩建路基拼接施工方案，然后审查和熟悉图纸、设计文件和施工技术规范，根据设计宽度进行测量放样。

4.3 老路基路肩挖除

图1 公路改扩建路基拼接施工流程图

①紧急停车道交通封闭。安保部门在施工前提前与交管部门联系，并于正式施工前完成交通封闭工作。②拔除护栏桩。一般采用人工配合挖掘机的方法，在护栏桩底部可以用小型挖掘机挖坑，然后再晃动护栏桩，再用钢钎穿过护栏桩配孔，并连接钢丝绳到挖掘机斗齿上进行拔除。③挖除硬路肩。可以用挖掘机挖除老路硬路肩块，再用运输车快速运走，严禁堆放到边坡上，否则会影响边坡的正常排水。④基底处理。第一，在新建路基施工后，软土地基区域应该根据地质的实际情况，采用固结沉降的方法来提高地基承载力，这样能减少工后沉降。第二。一般路堤段、河沟等小范围，采用换填开山石渣、地表夯击、压实的处治方法，清除路基范围内的表土，挖除植物余根，疏干淤泥污水，再拆除原路排水沟的浆砌片石，然后进行软基处理，当换填石渣厚度为40 cm时，可一次性铺筑，也可分次铺筑。第三，针对湿陷性黄土地基，可以采取强夯方法处理，一般用强夯机，通常采用加固洞穴或回填注浆等处理方法。第四，为确保新旧路基之间的稳定性，在挖台阶之时，使用挖掘机由路基底面向上开挖原路基边坡，阶底面设置向内2%~4%的坡度，冲碾要压到台阶的根部，以保证新旧路基完全合为一体，从而提高路基的整体稳定性。

4.4 路基填筑施工阶段

选择填筑材料时，宜与老路基相同，可以结合实际情况对填筑料进行甄选，材料不同时可以选用水稳性好的砂砾、碎石等，不同填筑材料不能混杂使用等，同时采取科学的填筑方法，重视新路基的填筑质量及新老路基的搭接等环节的施工，要加强新旧路基材料的有机融合，为避免不均匀沉降的发生，积极采用加筋填土的补强方法等，在结构物邻近处有限空间范围内填土作业，可用小型夯实机具分薄层进行夯实，以降低对附近构造物造成影响。在路基填筑工作完成的基础上进行增强补压，确保新老路堤搭接处压实强度的一致性，从而为优化工程结构创造有利的条件。此外，在新老路堤搭接处，遵循“动土先动水”原则，做好新旧排水系统整体的衔接工程，加强翻挖再处理工序［2］。此外，采取有效的隔水、防排水措施，进一步加强路基填筑的水稳定性。

4.5 路基拼接技术

第一，在填筑加宽路基之前施工企业要按照每30 cm的间隔做好清坡处理；第二，按照由下往上的顺序对老路基边坡进行开挖处理，提升每层台阶的稳定性，使其具有良好的填筑规范，进而达到有效压实作业的最终目的。第三，在土木格栅铺设的环节中维持路床和基底之间的稳定，这样才可以衔接新老路基，需要考虑到新旧路基结合的稳定性，对于铺设的参数及形式要进行综合分析，保证新旧路基的结构能够有效形成。第四，在拼接加宽路基的环节中，要结合土工格栅的设计，按照台阶位置和路基顶层的内容做出适当的调整，增强新旧路基间的凝结力，尤其在不均匀沉降和侧向位移降低的状况下，要快速形成完整的整体结构。

为减少新旧路基之间的沉降差，一般新填路基可以选用掺灰改良土作为填料，在土中掺入适量的生石灰，这样可以提高土的强度和稳定性，保证填土路基的压实度和工期，提高路基的强度和水稳定性。生石灰处理过的湿土优点是治理方案简单、施工方便快捷、造价较低，并能达到预期效果。

4.6 提高拼接部位压实度

（1）一般碾压与冲击碾压相结合。采用一般碾压和冲击碾压两种形式，局部采用液压强夯。在路基含水量接近最佳含水量时，使用压路机自路基外缘向路基内缘逐层进行碾压，待填筑至路床顶面以下150 cm处时再使用冲击碾对路基全断面冲击碾压，填筑至路床顶面以下20 cm处时，进行第二次路基全断面冲击碾压［3］。这两种碾压方式相结合，增强了新老路基的整体性，达到了减少新建路基工后沉降的目的。

（2）液压强夯。为进一步提高路基的整体强度，最大限度地减少新旧路基结合部位的不均匀沉降等病害，通常对新老路基的结合部位采用液压强夯的处理方法，这样可以加速路基固结，当新建路基施工至路床顶面以下150 cm之时进行夯实作业。把新老路基结合处4.5 m宽带状范围作为夯实补强的区域，其中包括老路基1.5 m、新建路基3 m，利用高速液压夯实机对公路改扩建结合部位进行夯实补强，直接消除新老路基不均匀沉降所带来的危害，进一步加强新老路基的结合，从而提高路基的整体稳定性和强度［2］。

图2 高速液压夯实机工作原理简图

4.7 加铺土工格栅

（1）在公路改建及扩建工程中，可在新旧路面连接的阶段安装土工格栅，以增加它们之间的连接力，避免出现布置不均和横向位移等现象，确保新旧路面的完整性［3］。

（2）土工格栅的安装对路基的光滑度提出了很高的要求。因此，有必要严格控制本工程土工格栅路面段的地面平滑度，确保土工格栅路面平稳运行。安装前应先测试几何光栅，通过测试后方可进行安装。铺完路面后，土工格栅应以u钉固定在路基上，确保土工格栅达到稳定状态。

（3）安装完毕后，在公路改造扩建工程地质网格顶部分布一层石灰土，严格控制石灰土量，确保其不超过45%。安装完成后，必须搅拌、混合一次或两次以均匀混合石灰土，然后平整。平整后，必须对其含水率进行测试，确保其处于最佳含水率1%的误差范围内。

4.8 加宽路基病害预处治方式

（1）加强不良路基处治。软土路段经常会发生路基沉降病害，在扩建过程中，必须对新拼宽路段的软土路基进行处理，要清除干净杂物，应该通过换填、压桩等方式对软土路基段进行前期沉降。

（2）严格控制填料质量与压实度。选用泡沫轻质土、粉煤灰等材料填筑路基高、承载力差的路段，一般路段选用结合料改良土体、碎石土等材料。除材料选择外，应根据气候特点、填料特性等合理选择压实设备和压实方法，对于开挖面薄弱的，应加强压实质量控制。

（3）加强路基防滑措施。对于特殊路段，既有路基发生沉降、侧滑等而无法全部拆除重建，拼宽后新建部分的地基会发生沉降、侧滑等病害。因此，设计中应加强侧立面的约束设置，可以设置挡土墙等设施。

（4）强化结合处处理。新旧路基搭接处是工程项目的薄弱点，采用土工合成材料铺筑在新旧路基搭接位置，可以减少新旧路基不均匀沉降和侧向位移造成拼接位置开裂。

5 结语

综上所述，高速公路改扩建路基拼接施工中有多种拼接形式可供选择，但为降低施工难度，提高施工技术可行性，施工单位需结合施工现场的情况，选择施工量小、成本低、对原路基影响小、施工方便快捷的方式，依据规范完成新旧路基的测量、拼接等相关工作，保证每道工序的质量都要符合设计要求，提高施工效果，保障路基安全、稳定，建设综合效果更佳的现代化公路。