高等级公路拓宽中新旧路基处治的施工技术要点分析

收稿日期：2024-02-23

作者简介：赵大磊（1986—），男，本科，工程师，从事公路工程施工管理工作。

摘要 文章结合某公路项目，对高等级公路拓宽施工技术展开分析，包括新旧路基拼接技术、新旧路基常见病害处治技术。通过明确高等级公路拓宽施工技术要点，解决新旧路基差异沉降、边坡塌陷等质量风险，加强高等级公路改扩建项目质量控制。旧路基处理、路基压实、新旧路基衔接处病害防治是影响高等级拓宽施工质量的重要因素，应进一步规范新旧路基施工流程，保障路基衔接效果，提升高等级公路建设水平。

关键词 高等级公路；公路拓宽；新旧路基；施工技术

中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）11-0162-03

0 引言

为满足城市间交通运输需求，高等级公路建设规模扩大。拓宽、拼接是高等级公路改扩建的主要形式，但高等级公路拓宽时新旧路基衔接处施工难度大、病害多，应明确新旧路基处治要点，灵活运用新旧路基施工技术，减少拓宽公路质量隐患，满足高等级公路建设质量要求，促进城市高等级交通体系的完善。

1 项目概况

某高等级公路改扩建项目，起止桩号为K469+875～

K481+726，全长21.35 km，采用双向2车道高等级公路标准，设计行车速度40 km/h。由6.5 m双向2车道拓宽为10 m双向2车道，主要工程数量，如表1所示。高等级公路后段需跨越国道，K460+570～K473+455右侧与既有高速公路平行。沿线纵向地形起伏小，自然坡度＜20 °，平原区占总线长度55%，丘陵占线45%。

表1 项目标段主要工程量

序号 项目名称 单位 数值

1 路基土石方 m3 826 757

2 不良地段 m3 10 215

3 沿河塘路段 m3 2 826

4 防护工程 m3 328 500

5 大桥 m/座 180/1

6 中、小桥 m/座 86/2

7 涵洞 道 27

8 通道 道 10

9 互通式立交交叉 处 2

10 分离式立交 上跨/处 5

11 下穿/处 3

拓宽线路包含软弱地基，拓宽区域需提前处理：①K471+500～K472+055，路床顶面下换填80 cm厚级配碎石，下设渗沟，长度555 m。②K472+055～K472+175，挖除非适用材料，换填20 cm土+40 cm透水性材料，处理长度120 m。③K472+175～K472+355，换填80 cm级配碎石，下设渗沟，处理长度185 m。④K472+355～K472

+400，挖除非适用材料，换填20 cm土+40 cm透水性材料，处理长度45 m。

2 高等级公路新旧路基常见病害

2.1 路基失稳

新建路基滑移、失稳，新旧路基沉降差异明显为主要表现形式。高等级公路陡坡、路堤拓宽区域，路基失稳风险较大，部分路基滑移量会产生“错台”现象，路面开裂、雨水下渗，路基整体结构失稳，原因如下：

（1）新建路基稳定性不足。部分工程包含特殊地质，路基拓宽改建时，路基填筑设计不合理，填筑后既有地基边坡不稳，结构伴有破裂面，拓宽后路基则会沿该截面滑移，引起路基失稳。错台引起裂缝后，雨水下渗使新旧路基结构冻融循环，隐患扩大，路基失稳严重[1]。

（2）变形不协调。拆沉降、衔接处处置不良、施工质量隐患都会导致新旧路基变形不协调。如：长期荷载下，旧路基结构固结，沉降量小。新建路基土体结构压缩性较大时，汽车荷载作用后，新建路基沉降量大，二者沉降差异明显，导致路基失稳。

2.2 路面损坏

路基差异沉降会改变路面结构层受力改变，路面伴有裂缝，出现结构性破坏问题，如图1所示。路面损坏包括面层松散、横向坡度变化、横纵向裂缝等。病害产生后，道路性能下降，行车安全无法保障。

3 高等级公路拓宽中新旧路基处治的施工技术要点

根据该项目工况，新旧路基处软土区域需加固，使用双侧拓宽形式拓宽路基，实现施工目标，主要施工技术要点如下。

3.1 软土地基处理

路基拓宽新旧路基处治技术换填法、排水固结法、抛石挤淤法、粉喷桩、路基加筋等[2]。该项目采用“换填法”“抛石挤淤”“路基加筋”处理拓宽范围内软基区域，共清除淤泥1 218.56 m3，换填石渣1 230.9m3。

（1）软基换填。软土层厚度＜3 m，处置方法：挖除淤泥，压实，检验换填材料，分层填筑至拓宽路基设计标高顶。施工前测量放样，明确换填深度、范围，预留20～30 cm保护层人工处理。

1）清理基地。去除积水、泥浆、浮土。清淤后渗水区，设置渗沟、盲沟，或铺设50～100 cm片石，回填碎石层＜原地面标高，＞水位标高20～30 cm。

2）分层铺筑换填材料，分层厚度＜30 cm，封底厚度30～50 cm，填前压实度85%。步骤如下：①一次性全幅填筑，推土机摊铺、整平，排水横坡坡度2%。②静压换填区域，速度3～3.5 km/h。弱振1遍，速度2～2.5 km/h，强振2～3遍，速度1.5～2 km/h。注意控制碾压走线，轮迹重叠40～50 cm[3]。③按要求碾压密实，填方深度、材料粒径、最小强度、压实度应符合高等级路基换填施工质量要求，如表2所示。

表2 新旧路基换填施工质量要求

项目分类 路床顶面

下深度/cm 填料最大

粒径/cm 填料最小强度

（CBR）/% 压实度

填方路基 0～80 10 8 ≥96

80～150 15 4 ≥94

150以下 15 3 ≥93

零填及路垫 0～30 10 8 ≥96

30～80 10 5 ≥96

3）选用矿渣为路基填料时，路基分层填筑、压实厚度应＜25 cm。细粒土填筑时，注意控制路基最小强度，材料塑性指数应＜26，液体极限＞50%。路床下路基需加宽，加宽宽度约30 mm，后调整材料，可用50 mm厚砂砾填料，冲击碾压后压实，压实度＞93%。

（2）抛石挤淤。采用较难风化石料挤出淤泥，特殊路基深度＜3 m时，可应用抛石挤淤技术治理。

1）换填材料为片石，30 cm粒径石料含量＜20%。从路堤中部开始抛石，横坡坡度＞1∶10时，于高侧抛石。首层片石大面朝下，石间人工塞缝、整平，碾压。沉入基底后，第二次抛石。

2）各区分层摊铺、碾压，摊铺厚度＜50 cm，两侧＞路堤设计宽度2 m。需记录石块沉降量，＜5 mm即合格。压实后，铺设50 cm碎石反滤层。

（3）土工格室。土工格室是通过路基加筋方式，处治新旧路基病害。主材料为高强度HDPE材料，抗老化性能良好，折叠、张拉方便，适用于各类土质条件，70 ℃状态下拉伸屈服强度＜70%，材料性能如表3所示。

1）土工格室为立体网状加筋材料，可限制路基填缝材料侧胀，改进填料抗拉性能，提升新旧路基黏结强度。项目新旧路基拓宽去铺设土工格室约12 m2，材料技术指标如表4所示。

2）普通填土区域，为控制路基拓宽后差异沉降，基底、路床底设置1层土工格室。边坡坡度＞4 m，每2 m增加1层土工格室。

3）格室填缝材料最大粒径＜4 cm，虚填厚度控制在15～25 cm内。压路机不得直接碾压，路基填筑厚度＞60 cm可开始碾压。

表3 新旧路基加筋土工格室材料性能

产品规格 格室高度/

mm 板材抗拉

强度/MPa 延伸率/

% 接点强度/

（kN/m）

TGGS50-500 50 ≥500 ≤3 ≥15

TGGS100-500 100 ≥510 ≤3 ≥16

TGGS150-500 150 ≥520 ≤3 ≥17

TGGS200-500 200 ≥530 ≤3 ≥18

TGGS250-500 250 ≥540 ≤3 ≥19

TGGS300-500 300 ≥550 ≤3 ≥20

表4 新旧路基土工格室铺设技术指标

技术指标 单位 数值

格室片高度 mm 50

格室片厚度 mm —

网格尺寸 mm 400×400

抗拉强度 MPa ≥200

伸长率 % ≤10

连接点抗拉强度 kN/5 cm ≥4

3.2 拼宽施工处理

该项目采用单侧+双侧拓宽相结合的形式，桥梁结构区域设计为双侧分离式拓宽，拓宽技术要点如下：

（1）开挖台阶。①开挖台阶，扩大新旧路基接触面积，保证路基结构整体性。开挖作业注意协调气温，台阶暴露时间不宜过长，避免影响边坡、台阶结构承载力。②台阶开挖宽度＞2 m，分层开挖，便于旧路路缘填筑。旧路路基底密实度较低时，检查台阶立面稳定性，可清除老路基边坡土、其他松散区域。含水量过高时，翻松表层土层20～30 cm，掺灰压实[4]。③开挖首层台阶后，台阶平面填筑片石、级配碎石，后用高速液压强夯机压实，碾压平整，监测压实度。

（2）排水设计。①旧路路肩设拦水埂，修筑坡面急流槽，修补材料为高防水性碎石混凝土、水泥混凝土。开口对接新建路基，引流雨水，从路堤外侧排出。②地表设置横坡，引排雨水，横坡坡度2%～4%。新建区开挖排水槽，梯形断面，尺寸0.7 m×0.3 m×0.3 m。边坡每20 m设急流槽，汇水、挡水[5]。③设置分隔带，优化排水。通过中央分隔带、土体坝阻挡地表水，设置高度约35～

40 cm。填方区设置横坡，坡率为2.5%～3%，拓宽区布设横向盲沟，连接纵坡，导出路基改造区域积水、雨水如图2所示。及时完善分隔带防排水措施，预防雨水下渗，降低病害风险。如布设盲沟、排水管、隔水土工布横纵向排水，拦截雨水，避免积水[6]。

图2 新旧路基拼宽区域分隔带示意图

（3）液压强夯。①调整夯锤，记录试验夯点下沉量。3锤1组，夯点“横平竖直”排列。选用1 000 mm直径高速液压强夯设备，工作质量参数7.5 t，额定冲击量设置为40 kJ。夯锤下落间距0.8 m，夯击2次后记录沉降量，补强效果明显即可。②明确旧路基台阶面宽度，液压强夯机补强。夯点呈梅花形状排列，夯实邻近夯坑相交处。碎石、改良土填筑夯坑，碾压平整。夯击次数以实际沉降量为准，沉降量＞设计值20%时，相邻夯点减少锤击次数，沉降量＞设计值20%～50%时，相邻点补夯。

（4）压路机补强。①32 t重型压路机碾压2次，碾压宽度4 m，碾压范围为旧路基台阶面2 m，新建路基拓宽拼接面2 m。②设置断面测点，测点、台阶面间距约0.4 m、1.0 m、1.8 m、2.4 m、2.8 m、3.5 m。③记录补强后压实度，压实度增加2%～4%表示补强效果明显。拼宽路基区底、顶面高填方路段，压路机补强、压实次数应＞3遍，轮宽重叠1 m。

4 高等级公路新旧路基施工质量控制措施

4.1 路基压实

（1）路堤上端路床压实度大于路基区域，压实度指标满足设计、承载力要求。避免路基下端荷载变形过大，控制通行后沉降水平。

（2）压实作业自两侧过渡至中间，新旧路基衔接处碾压轮迹重合宽度＞2/3轮宽，全断面均匀压实。铺设土工格室区域，加筋土体压实后需封闭交通，避免内部钢筋错动。压实厚度应控制在200～300 mm左右。

（3）组合应用多类压实工艺，液压强夯、重型压路机补强处理新旧路面拼接面，提升新旧路基密实度，确保结合位置结构承载能力、稳定性。

4.2 接缝处理

（1）冷接缝。新旧路基拼接后，面层混合料温度差明显，黏结性差。雨水、地表水渗透会对路面平整度产生影响。可采用“冷接缝热处理”，沿碾压区域，加热纵向拼接截面沥青混凝土混合料，温度值约140～160 ℃。加热前涂刷5 mm热沥青，加热后，摊铺前接缝区域。注意控制摊铺机行走速度、新旧接缝黏结后密实度。

（2）新旧接缝洒热沥青。拓宽拼接后，加铺10 cm沥青混凝土面层，侧面喷洒40 cm热沥青，封闭接缝。洒布量1～1.2 kg/m2，热沥青温度160 ℃。具体要求如下：①新建路基≤旧路基高程区域，人工清扫基面，后喷洒热沥青。②新建路基＞旧路基高程时，刨除表面松散粒料，人工清扫，喷热沥青。③洒布时匀速前进，保证线形直顺，无漏洒多洒情况。

4.3 差异沉降监测

工后加强新旧路基不均匀沉降监测，记录新旧路基沉降量变化。具体要求如下：①选取填方＞8 m路段埋设横剖管，监测新旧路基沉降变形。地表填筑1 m后，反开挖40～35 cm，铺设横剖管。管一端连接钢丝绳，底部田中密实。②填平顶面，管口设40 cm×40 cm平台，50 m外布设水准点，观测沉降数据，记录新旧路基标高变化。路基断面日沉降量＞5 mm表示路基失稳，需调整新旧路基拼宽工艺设计，改进各项参数，或采用新旧路基处治技术，结合病害机理，协调新旧路基结构，预防差异沉降风险。

5 结语

综上所述，高等级公路是我国城市间交通体系的关键工程，为提升公路承载量，需通过改造、拓宽增强高等级公路通行能力。但公路拓宽后新旧路基衔接处质量隐患较多，路面损坏风险大，应从新旧路基拓宽施工、路基病害治理方面，防控拓宽区域路基质量风险，增强新旧路基黏结性，使高等级公路改扩建后的稳定性、荷载能力符合预期要求，为今后高等级公路改造提供技术支持。

参考文献

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[2]陈龙. 公路路基拓宽工程中土工格栅参数优化研究[J]. 北方交通， 2022（3）： 68-71.

[3]阳东陵， 孙柯佳. 基于装配式挡土墙的拓宽路基变形与稳定性分析[J]. 交通世界， 2022（Z2）： 121-123.

[4]陈华湘. 高等级公路路基加宽施工技术框架[J]. 智能城市， 2020（17）： 125-126.

[5]贾韵洁. 泡沫轻质土材料在高等级公路扩建施工中的应用[J]. 中国公路， 2020（15）： 112-113.

[6]李刚， 郭艳玲. 高速公路改扩建新旧路基差异沉降影响因素分析[J]. 公路交通科技， 2021（7）： 22-28.