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關(guān)于改擴建公路路基路面設(shè)計方案的分析

2022-10-18 09:10:22何忠文
黑龍江交通科技 2022年10期
關(guān)鍵詞:新舊碾壓壓實

何忠文,鄒 穎

(黔東南州交通勘察設(shè)計院,貴州 黔東南州凱里 556000)

0 引 言

在我國經(jīng)濟快速增長和現(xiàn)代化建設(shè)不斷推進的背景下,公路作為重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施必須發(fā)揮安全保障作用。近年來,公路的交通壓力越來越大,在長時間的荷載中路基路面會存在許多安全問題,如坍塌、下沉。基于此,必須通過改擴建工程解決道路交通問題。

1 改擴建公路路基路面設(shè)計的重要性和優(yōu)化措施

1.1 重要性

(1)提高公路質(zhì)量

對于社會經(jīng)濟而言,一座城市要想提高經(jīng)濟水平就要明確修路的重要性,只有交通便利才會加強各個城市之間的經(jīng)濟往來,促進城市更好的發(fā)展。古往今來,經(jīng)濟發(fā)展迅速的城市都是交通更便利的城市,也是將修路工程放在發(fā)展中心的城市,這一現(xiàn)象就明確表明了便利的交通對一個城市發(fā)展的重要性。路面路基的設(shè)計在公路的改擴建施工過程中,有著重要作用,只有路面路基設(shè)計的合理,才會提高公路質(zhì)量,延長公路的使用壽命,同時減少修路成本。因此,在設(shè)計時,應(yīng)引進先進的設(shè)計理念和技術(shù),以提高公路的整體質(zhì)量,加強公路的使用效果。

(2)延長使用壽命

在公路施工過程中,路面路基是最重要的施工環(huán)節(jié),只有做好路面路基的施工工作,才能夠確保公路最大程度的發(fā)揮其自身功能和作用,保障公路的順利使用,延長使用期限。因此,為延長公路的使用壽命,在實際施工時,要加強路面路基的施工質(zhì)量管理。在實際施工時要重視路基的強度和穩(wěn)定性,強度對于路基設(shè)計而言有著重要作用,只有路基具備一定的強度,才能夠荷載一定的車流量和運輸量,只有強度達到設(shè)計規(guī)格,才能夠確保公路在使用時不會輕易遭到破壞。如果路基強度達不到設(shè)計規(guī)格,就會使公路荷載力降低,在承受一定的車流量后會出現(xiàn)質(zhì)量問題,導(dǎo)致路面下沉、塌陷,增加交通事故的發(fā)生率,影響人們的生命安全。因此,在改擴建公路時,要設(shè)計合理的方案,通過提升路基強度來增加公路的荷載力,減少交通事故發(fā)生,延長使用壽命。

(3)加強行駛安全

公路在長期的使用過程中,路面和路基很容易受到其它因素的影響遭到破壞,如自然災(zāi)害、荷載力不足、新舊路面拼接不良、路面裂縫、地基沉降等等。因此,為加強車輛在行駛中的安全性,應(yīng)提高路基的穩(wěn)定性。我國土地面積廣闊,不同地區(qū)的地質(zhì)條件不同,同一地區(qū)不同區(qū)域的地質(zhì)也不同,由于某些其余的地質(zhì)狀況不良,導(dǎo)致公路很容易出現(xiàn)沉降、裂縫等現(xiàn)象。長期使用以及地質(zhì)變化會導(dǎo)致公路不規(guī)則沉降,破壞路基的穩(wěn)定性。因此,設(shè)計路面路基時,要采取先進的設(shè)計手段,以解決公路沉降問題,保證公路上行駛車輛的安全性,保障人們的生命安全,減少修路成本。

(4)保障經(jīng)濟發(fā)展

優(yōu)化路面路基的設(shè)計方案,提高改擴建公路施工質(zhì)量,以保障后期公路的使用安全,通過加強路基強度和穩(wěn)定性,來保證公路施工質(zhì)量符合設(shè)計標準,以此保障社會經(jīng)濟的發(fā)展。

1.2 優(yōu)化設(shè)計措施

(1)路面結(jié)構(gòu)

改擴建公路能夠有效延長公路的使用期限,在改擴建時要保證路面和路基的施工材料、結(jié)構(gòu)等相同,確保路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,提高公路的整體質(zhì)量,確保車輛行駛安全。

(2)排水系統(tǒng)

如果公路長期積水就會嚴重影響使用壽命,因此,在設(shè)計時要優(yōu)化排水系統(tǒng),結(jié)合地質(zhì)狀況,科學設(shè)計路面的寬度和坡度,加設(shè)排水槽,確保路面積水能夠順利排出,提高排水系統(tǒng)的實用性。

(3)特殊位置處理

公路改擴建工程對特殊位置的處理要求較高,對于需要填方的公路而言,在填筑前要確保填筑材料符合標準,然后進行壓實處理,以提升公路質(zhì)量。

2 設(shè)計方案選取

2.1 分離加寬

分離加寬的改擴建方案,針對新路基的任務(wù)量相對更大,在和新建項目的工程量比較時,可以發(fā)現(xiàn)該設(shè)計方案的工程量和用地總量偏差較小,且在處理路基橫坡的過程中有一定難度。

2.2 單側(cè)拼接加寬

單側(cè)拼接加寬是在原本的路基橫坡上加以修改的,因此還需要將路基中間位置原來的分隔帶處理掉,不僅有很多任務(wù)量,而且工作的難度也比較大,很難保證新舊路基路面的強度完全一樣

2.3 雙側(cè)拼接加寬

不同于分離加寬和單側(cè)拼接加寬,雙側(cè)拼接加寬的設(shè)計方案的總體任務(wù)量偏少,然而在實際應(yīng)用中會受客觀條件的限制,新舊路基在設(shè)計應(yīng)用過程中存在的差距過大,無法保證舊路基與新路基拼接的緊密度,容易在應(yīng)用過程中產(chǎn)生病害問題。

3 改擴建公路路面路基設(shè)計

3.1 路基設(shè)計

在改擴建公路路基設(shè)計中,拼寬部分路基和分離增建路基的回彈模量必須滿足我國當前的《公路路基設(shè)計規(guī)范》,不僅如此,拼寬新建部分的路基回彈模量應(yīng)大于公路預(yù)期設(shè)計值數(shù)。因此,要采取有效的設(shè)計措施,控制拼寬部分和舊路基之間的差異沉降,確保其緊密結(jié)合。除了回彈模量,路基填料也要符合相關(guān)規(guī)范,不僅要結(jié)合公路原路基周邊的水文地質(zhì)情況,還應(yīng)采用與原路基性質(zhì)相近的填料,或拼接結(jié)合度高的材料。針對路基路床的拼接部分還要加強補充壓力,保證拼接的整體密實度。在具體操作時,拼接部分的路基和原有路基之間應(yīng)采用開挖臺階的方式拼接,且整體臺階寬度要大于1 m,通過由上至下的拼接開挖方式,交替進行開挖與拼接填筑。當進行高路堤與斜坡路基拼寬時,還要以提高填料質(zhì)量、增強土工合成材料筋性、加大壓實度等措施縮小路基拼接的差異沉降。部分地區(qū)的改擴建公路還會涉及到軟土拼接,針對這一復(fù)雜情況,還要在充分調(diào)查當前公路沉降情況與穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,進一步協(xié)調(diào)沉降差與穩(wěn)定性,在兩側(cè)拼寬時面對地質(zhì)變化差距大的路基,應(yīng)采取分幅的方式進行軟土路基設(shè)計。

3.2 路面設(shè)計

在改擴建路面設(shè)計時,應(yīng)以原路面的結(jié)構(gòu)檢測結(jié)果為依據(jù),當既有路面技術(shù)滿足設(shè)計使用標準時,可以直接應(yīng)用。在路面設(shè)計的中應(yīng)堅持生態(tài)優(yōu)化和節(jié)約資源的原則,充分應(yīng)用原路面材料,通過銑刨和挖出對其進行二次利用。針對既有的瀝青混凝土路面,在設(shè)計時應(yīng)以檢測結(jié)果為基準,當路面技術(shù)未能滿足改擴建設(shè)計標準和使用需要時,對于路表彎沉值未超過0.5 mm或破損量不超過總量的1/10時,可以選擇直接加鋪的方式,或者根據(jù)破損的情況,對基層和面層進行病害處理再開展補強設(shè)計。另外,在路面的拼接設(shè)計過程中,基層拼接縫應(yīng)避開輪跡帶,瀝青路面也可以采用臺階搭接的方式。

4 設(shè)計應(yīng)用處理分析

4.1 路基處理

(1)路基填前處理

對于需要加寬的路基基地,在開始前應(yīng)清理原地面的表土,同時用碎石將低洼位置填平再碾壓,待基地壓實度在90%以上后,再采用25 KJ沖擊碾反壓實。其中清表土應(yīng)集中管理,待完成路基完成后再用于綠化。

(2)新舊路基拼接處理

為了確保新舊路基的良好拼接效果,有效減少新舊路基的不均勻沉降,使其形成整體,可以采用臺階式開挖舊路邊坡和路面結(jié)構(gòu)。針對需要補強處理的舊路路面路段,可以先將舊路的硬路肩部分、路面結(jié)構(gòu)和土路肩挖除,再超挖舊路路床,深度范圍控制100 cm以內(nèi)。

其中,超挖部分應(yīng)和新建加寬部分路基一起進行填筑,再整體碾壓,隨后由下至上地在原有路堤邊坡挖開臺階,邊開挖、邊回填,完成一級填筑后在進行下一級開挖,如圖1所示。

圖1 分層開挖填筑示意圖

除了挖方和低填路段,在新舊路基拼接處的上下路床底面還要分別布設(shè)一層土工格柵。

(3)填筑壓實處理

針對加寬路基也要采取分層填筑和碾壓密實的方式,其中路基的填充材料既可以選擇挖方路段的礫類土,也可以選擇料場的礫類土。而山區(qū)公路填方路基的填充材料嚴禁使用黑土地、帶草皮或樹根的土、沼澤土和淤泥,也不能直接使用含水量超標的填筑土。在路基夯實的過程中,為了提高擴改建效率可以選擇沖擊碾壓法,確保在滿足正常壓實密度的基礎(chǔ)上,使用25 KJ沖擊碾對基底和上下路堤底面進行20遍細致碾壓。當路堤填高每增加1.5 m時就再重復(fù)碾壓20遍。若路堤填土的高度值未超過0.8 m,基底壓實程度必須超過路床壓實度,應(yīng)按照重型擊實的標準,提高填充材料的壓實度和強度。

(4)軟土路基沉降控制

考慮到部分軟土地基的沉降特點,還要加強沉降控制,在拼接部分的沉降應(yīng)確保其橋頭處小于5 cm,通道涵洞出小于10 cm,其他路段小于15 cm。在差異沉降控制中,應(yīng)滿足拼寬路基要求,保證路拱橫坡度小于0.5%,且相鄰路段在差異沉降影響下的縱坡變化小于0.4%。

4.2 路面處理

針對主線舊路的強補結(jié)構(gòu),在處理好路面病害后,可以加鋪改性中?;炷粱旌狭?,破損情況在中級及以上加鋪穩(wěn)定碎石,次級或差級時還要銑刨原路面并拌冷再生泡沫混合料。針對舊路兩側(cè)的加寬新建路面結(jié)構(gòu),以及原路挖出新建的路面結(jié)構(gòu),在路面上層面應(yīng)選用改性碎石混合料,下層用中粒改性混凝土,并在底基層鋪設(shè)砂礫層。

4.3 邊坡處理

對于公路的原路基邊坡來說,當路基橫坡坡度不超過1∶ 5的比例時,緩坡表層土清理完畢后,就可以進行路堤填筑。如果在1∶ 5~1∶ 2.5之間,在填筑操作的過程中除了清理表層土,還要開挖臺階,臺階的寬度應(yīng)在2 m以上,且內(nèi)部傾斜范圍在0.02~0.04之間。

4.4 新舊結(jié)合部分的壓實度控制

在改擴建新舊路基路面的壓實度控制中,應(yīng)采用重量型壓路機,通過強震碾壓提升路床和基底部的壓實效果。同時,合理增加碾壓次數(shù),例如:路基邊坡位置應(yīng)重復(fù)碾壓多遍,相應(yīng)地,還要應(yīng)用液壓泵在新舊路基拼接路段進行縱向夯實。

4.5 排水優(yōu)化處理

公路排水功能的優(yōu)化,是提升其安全性并延長壽命的重要舉措,在路基路面的設(shè)計方案中還要針對這一功能進行精細化處理。一方面,要考慮現(xiàn)場及周邊環(huán)境的水文地質(zhì)條件,將其作為設(shè)計的科學依據(jù)。另一方面,在改擴建路基路面工程中還要相應(yīng)地增加側(cè)排水溝的尺寸、加固底部或外用空心結(jié)構(gòu),如圖2所示,以此提高排水性能,避免長期積水造成沉降塌陷,影響公路的交通安全。

圖2 路基路面排水設(shè)計示意圖

5 結(jié) 語

綜上所述,在我國公路交通量持續(xù)增加的形勢下,公路改擴建路基路面的設(shè)計質(zhì)量必須進一步提升。相關(guān)建設(shè)部門不僅要充分把握不同的設(shè)計方案,還要了解路基路面的改造和擴建設(shè)計要點,通過優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用處理水平,保證工程質(zhì)量,才能為公路交通系統(tǒng)和地區(qū)發(fā)展提供堅實保障。

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