馬闖

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

如今，越來(lái)越多的高速公路為適應(yīng)不斷增加的交通量而進(jìn)行擴(kuò)建，路基拓寬是擴(kuò)建過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在很大程度上決定了整個(gè)擴(kuò)建工程的成敗。因此，有必要結(jié)合高速公路擴(kuò)建工程實(shí)際情況，對(duì)路基拓寬施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。本文以某高速公路擴(kuò)建工程為例，對(duì)其路基拓寬段落所用施工技術(shù)方法進(jìn)行分析。

1 工程概況

某高速公路通車至今已有十余年的時(shí)間，其路基沉降基本完成。研究路段的路基下臥層以砂性土為主，具有排水固結(jié)速度相對(duì)較快的特點(diǎn)，沉降可在施工過(guò)程中基本完成，但施工過(guò)程中需嚴(yán)格控制填方速度，加強(qiáng)施工觀測(cè)，以免將舊路基拉裂。但因該路段地下水位相對(duì)較高，且地基的整體承載力不強(qiáng)，加之處在新舊路基之間的交接部位，因此路基施工是該路段擴(kuò)建的重難點(diǎn)所在[1]。

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對(duì)于路基拓寬施工，其病害類型主要為新舊路基之間產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變形的現(xiàn)象。在路基拓寬時(shí)的綜合處治過(guò)程中，其根本目標(biāo)在于確保拓寬路基保持穩(wěn)定和整體，并對(duì)路基產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)變形予以嚴(yán)格控制。不協(xié)調(diào)變形主要有以下三種情況：①新舊路基之間的結(jié)合處產(chǎn)生滑移；②新路基產(chǎn)生一定程度的壓縮變形現(xiàn)象；③新舊路基地基產(chǎn)生明顯的差異沉降。當(dāng)路基拓寬條件不同時(shí)，工程病害對(duì)應(yīng)的主導(dǎo)變形也完全不同。

基于此，對(duì)新舊路基之間的結(jié)合處進(jìn)行綜合處治的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循提高拓寬路基穩(wěn)定性、減少新舊路基之間的不協(xié)調(diào)變形、增強(qiáng)路基結(jié)構(gòu)自身抵抗變形發(fā)生能力和綜合治理四個(gè)原則，并充分考慮工程具有的特點(diǎn)及不同措施方法的適用條件，選擇適宜的施工方法，其中，新舊路基之間產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變形時(shí)，當(dāng)不協(xié)調(diào)變形的產(chǎn)生原因?yàn)樾屡f路基之間的結(jié)合處產(chǎn)生滑移的，應(yīng)通過(guò)如路基加筋等方法做好結(jié)合面的處理來(lái)解決；當(dāng)不協(xié)調(diào)變形的產(chǎn)生原因?yàn)樾侣坊a(chǎn)生一定壓縮變形的，需通過(guò)加強(qiáng)填料與壓實(shí)控制、采用輕質(zhì)路堤和路基加筋來(lái)解決；當(dāng)不協(xié)調(diào)變形的產(chǎn)生原因?yàn)樾屡f路基地基產(chǎn)生差異沉降的，需通過(guò)加強(qiáng)地基處理、采用輕質(zhì)路堤和路基加筋來(lái)解決。在增強(qiáng)路基結(jié)構(gòu)自身抵抗變形發(fā)生能力方面，可通過(guò)適當(dāng)增加厚度與路面加筋來(lái)實(shí)現(xiàn)[2]。而在綜合治理方面，可通過(guò)增設(shè)分隔帶、加強(qiáng)排水與對(duì)路基路面進(jìn)行綜合處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在路基處治中需遵循：①將保證穩(wěn)定作為基礎(chǔ)，以嚴(yán)控不協(xié)調(diào)變形為關(guān)鍵，將變形的協(xié)調(diào)控制作為路基處治核心；②路基路面彼此作用和影響，基于此，在路基拓寬處治過(guò)程中要對(duì)不同方面統(tǒng)一考慮，綜合處治；③在路基拓寬處治過(guò)程中，應(yīng)對(duì)包含地域情況、地質(zhì)條件與環(huán)境條件等在內(nèi)的內(nèi)容予以充分考慮，以保證經(jīng)濟(jì)合理性和施工便利性。

2 路基拓寬病害處治與施工方法

2.1 新舊路基之間的結(jié)合面處治

案例路段上部地層土體天然含水量和孔隙比均相對(duì)較高，但固結(jié)性很差，工程地質(zhì)條件不利。15m深以內(nèi)的上部地層，主要為亞黏土和亞砂土，呈灰黃色與黃色，大部分處于軟塑狀態(tài)，局部處于流塑狀態(tài)；下部地層土體與上部相同，但大部分處于硬塑狀態(tài)；在40～50m的深度范圍內(nèi)，土體以黏土為主，呈黃褐色，處于硬塑狀態(tài)。在路基加寬過(guò)程中，應(yīng)先將坡面上的種植土清理干凈，要求深度達(dá)到30cm。在開(kāi)挖臺(tái)階的過(guò)程中，應(yīng)按照從上到下的順序開(kāi)挖原坡面上存在的植被土與松散土，確保整個(gè)坡面保持平整與密實(shí)，通過(guò)適當(dāng)放緩橫坡起到減小下滑力的作用，提高拓寬后路基整體穩(wěn)定性，為后續(xù)新路基的壓實(shí)創(chuàng)造良好條件，避免在新舊路基之間的結(jié)合處由于新路基填土未能有效壓實(shí)導(dǎo)致結(jié)合部位強(qiáng)度較低?，F(xiàn)在很多拓寬工程提出需在交界面設(shè)置高寬度不下于1∶2的臺(tái)階[3]。如果施工過(guò)程中完全從坡底開(kāi)始按照這一要求進(jìn)行，則臺(tái)階面要進(jìn)入舊路路面中心位置，在這種情況下進(jìn)行的臺(tái)階開(kāi)挖，會(huì)將絕大部分舊路面挖除，甚至挖除整個(gè)舊路面，使擴(kuò)建工程的實(shí)際工程量大幅增加?；诖?，在確保拓寬后路基整體穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，還要充分考慮經(jīng)濟(jì)性。臺(tái)階的高度和寬度之比建議按照以下要求控制：當(dāng)原路基邊坡為1∶1.00時(shí)，開(kāi)挖臺(tái)階邊坡應(yīng)控制在1∶1～1∶1.25范圍內(nèi)；當(dāng)原路基邊坡為1∶1.25時(shí)，開(kāi)挖臺(tái)階邊坡應(yīng)控制在1∶1.25～1.50范圍內(nèi)；當(dāng)原路基邊坡為1∶1.50時(shí)，開(kāi)挖臺(tái)階邊坡應(yīng)控制在1∶1.50～1∶1.75范圍內(nèi)。當(dāng)臺(tái)階開(kāi)挖高度保持在0.6～1.0m的范圍內(nèi)時(shí)，若采用細(xì)粒土作為路基填料，則臺(tái)階開(kāi)挖高要取下限，而采用巨粒土填料與土石混填方法施工時(shí)，臺(tái)階開(kāi)挖高度要取上限，填石路基的開(kāi)挖高度應(yīng)控制在1.2～1.5m范圍內(nèi)[4]。

2.2 填料與壓實(shí)度控制

在路基拓寬施工中，新路基填料與其壓實(shí)度不僅對(duì)路基自身壓縮變形有直接影響，還決定了新舊路基之間的模量之比，給新舊路基之間的結(jié)合處的路面力學(xué)響應(yīng)造成直接影響。路基剛度突變可能給路面結(jié)構(gòu)造成的影響方面，不論路基變形還是基層底部產(chǎn)生一定彎拉應(yīng)力，當(dāng)新舊路基的模量之比在1.0以內(nèi)時(shí)，均隨新舊路基之間的模量之比不斷增加而減小，而如果新舊路基之間的模量之比超過(guò)1.0，則路基變形或基層底部產(chǎn)生的彎拉應(yīng)力因路基之間的模量之比增加發(fā)生的減小速率顯著降低?；诖?，為對(duì)路面受力狀態(tài)予以有效改善，在設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)盡可能提高新舊路基之間的模量之比，但需要注意的是，如果過(guò)度提高這一模量之比，會(huì)使處治方面的成本升高，同時(shí)，對(duì)路面的受力性能改善作用并不顯著?；诖?，在實(shí)際施工中建議按照以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)路基填料與壓實(shí)度進(jìn)行嚴(yán)格的控制：新舊路基之間的模量之比應(yīng)控制在1.2～2.0范圍內(nèi)；在新路基壓實(shí)過(guò)程中，填土路基的壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到95%以上，而土石混填及填石路基的壓實(shí)度需達(dá)到93%以上[5]。

2.3 路基加筋

加筋路基是指使用變形較小且抗老化強(qiáng)度高的土工材料修筑而成的路基。借助土工合成材料對(duì)路基進(jìn)行加筋處理可提高路基整體穩(wěn)定性。如果待加筋處理的路基地基承載力不足，則需在加筋前進(jìn)行必要的技術(shù)處理，以免路基失穩(wěn)?？稍诼坊咏钪惺褂玫耐凉ず铣刹牧项愋陀泻芏?，如土工網(wǎng)、土工格柵與土工織物等，但單純進(jìn)行加筋時(shí)，一般使用土工格柵。施工中使用的土工合成材料，必須有較高的抗拉強(qiáng)度、握持強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度與頂破強(qiáng)度。路基加筋施工基本原則為最大限度發(fā)揮施工所用土工合成材料具有的加筋作用與效果。相鄰合成材料之間的連接應(yīng)達(dá)到牢固，沿受力方向上的連接強(qiáng)度要達(dá)到材料自身設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度以上，且疊合長(zhǎng)度要達(dá)到150mm以上。鋪設(shè)材料前將土層整平，并清除所有硬物，以免將材料刺破。將合成材料鋪設(shè)完成后，需在48h之內(nèi)進(jìn)行填料填筑，不可裸露太長(zhǎng)時(shí)間，防止因受到陽(yáng)光暴曬而變質(zhì)。將第一層填料攤鋪完成后，需借助輕型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，若填筑層的層厚達(dá)到600mm以上，則可使用重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓[6]。

路基加筋作用主要體現(xiàn)在下列三個(gè)方面：

（1）保證拓寬后路基穩(wěn)定性。實(shí)踐表明，對(duì)處于軟基范圍內(nèi)的拓寬路基采用土工合成材料進(jìn)行加筋處理后，路基自身穩(wěn)定性可得到大幅提高。

（2）使路基拓寬后抵抗變形產(chǎn)生的能力得以增強(qiáng)。通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn)可知，新路基加筋前沉降前、后的回彈模量分別為43.8MPa和20.9MPa，兩者之比為0.49；新舊路基之間的結(jié)合處在加筋前的沉降前、后回彈模量分別為33.7MPa和18.9MPa，兩者之比為0.56；新路基加筋后沉降前、后的回彈模量分別為39.2MPa和24.4MPa，兩者之比為0.62；新舊路基之間的結(jié)合處在加筋后的沉降前、后回彈模量分別為45.8MPa和24.4MPa，兩者之比為0.53。當(dāng)鋪設(shè)兩層玻纖格柵進(jìn)行加筋處理時(shí)，可減小新舊路基之間結(jié)合部位與新路基表面實(shí)際回彈模量。

（3）減小拓寬后路基在自重持續(xù)作用下地基產(chǎn)生的沉降。借助有限元方法分析路基加筋處理效果，經(jīng)分析可得，通過(guò)加筋處理能起到減小地基沉降的作用，同時(shí)，與路基左側(cè)邊緣之間的距離越遠(yuǎn)，加筋減少地基沉降的作用越顯著，進(jìn)而避免拓寬完成后的路面由于不協(xié)調(diào)變形現(xiàn)象產(chǎn)生裂縫[7]。

2.4 輕質(zhì)路基施工

軟基因路基拓寬荷載出現(xiàn)的沉降是整個(gè)協(xié)調(diào)變形的主要部分，對(duì)此，采用輕質(zhì)材料進(jìn)行路基修筑，可起到減少地基沉降的作用，但要注意輕質(zhì)填料的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐表明，通過(guò)采用輕質(zhì)路基的方法，可以在減小地基固結(jié)變形的同時(shí)，有效控制路基自身壓縮變形。輕質(zhì)路基施工一般按照以下順序進(jìn)行：施工準(zhǔn)備→基礎(chǔ)碾壓→護(hù)板施工→防滲土工膜施工→級(jí)配碎石調(diào)平層施工→泡沫混凝土施工→素混凝土施工→防撞墻施工→瀝青施工，其中，護(hù)板施工需按以下順序進(jìn)行：切槽→鋼筋安裝→模板安裝。泡沫混凝土施工所用發(fā)泡劑應(yīng)達(dá)到以下要求：稀釋倍率在40～60范圍內(nèi)，發(fā)泡倍率在800～1 200范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)泡沫密度在30～50kg/m3范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)泡沫泌水率不得超過(guò)20%[8]。

2.5 綜合處治

2.5.1 路面加筋

在拓寬路面結(jié)構(gòu)中，因受到不協(xié)調(diào)變形持續(xù)作用，會(huì)使路面先從基層的底部開(kāi)始裂縫?；诖耍柙诨鶎拥撞考愉佉坏兰咏畈牧?，用于提高基層結(jié)構(gòu)抵抗變形發(fā)生的能力。實(shí)踐表明，采用玻纖格柵后，可以使基層底部的彎拉應(yīng)力從0.307MPa降至0.239MPa，改善效果十分明顯。

2.5.2 在新舊路基之間的結(jié)合處增設(shè)分隔帶

新舊路基之間的結(jié)合處因應(yīng)力集中現(xiàn)象可能產(chǎn)生縱向裂縫或錯(cuò)臺(tái)，導(dǎo)致地表積水大量滲入，使病害產(chǎn)生并加劇。對(duì)此，需在路線設(shè)計(jì)條件允許時(shí)，在新舊路基之間的結(jié)合處增設(shè)一條分隔帶，以容許因不協(xié)調(diào)變形作用產(chǎn)生的縱裂及少數(shù)錯(cuò)臺(tái)，如此，不僅不會(huì)影響道路正常通車，還能起到降低工程造價(jià)與難度的作用。但采用該方法時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)分隔帶防水與排水，如果防排水效果較差，將導(dǎo)致地表上的積水不斷下滲，一部分沿橫向發(fā)生遷移，進(jìn)入新舊路基當(dāng)中，使路基整體回彈模量大幅降低，另一部分在新舊路基之間的結(jié)合處下滲，使結(jié)合處抗剪強(qiáng)度明顯降低，導(dǎo)致滑移量增大，最終引起失穩(wěn)。

2.5.3 過(guò)渡性路面

在拓寬完成的路基表面鋪設(shè)過(guò)渡性路面后，可容許拓寬后的路基產(chǎn)生一定程度的不協(xié)調(diào)變形，進(jìn)而防止在新舊路基之間的結(jié)合處附近出現(xiàn)損壞。在新舊路基的所有部分均完成變形并保持穩(wěn)定后，對(duì)最終路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行攤鋪。這項(xiàng)措施的應(yīng)用還能減少不協(xié)調(diào)變形，控制成本，加之良好的后期維護(hù)，確保拓寬后的道路保持正常通行。此外，該方法對(duì)操作技術(shù)要求不高，施工方式簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)合理。

2.5.4 進(jìn)一步完善排水系統(tǒng)

地表積水一旦大量下滲，將產(chǎn)生滲水、滯水與積水等一系列問(wèn)題，使新舊路基抵抗變形發(fā)生的能力和新舊路基之間的結(jié)合強(qiáng)度均大幅降低。針對(duì)這種情況，需在前期設(shè)計(jì)工作中合理布置各類防排水系統(tǒng)。在實(shí)際施工中要注意以下幾點(diǎn)：

（1）最大限度阻斷擴(kuò)建部位的地表積水與地下水滲入路基范圍內(nèi)；

（2）對(duì)于路基中的水，可采用橫縱向分布的盲溝集中匯集至兩側(cè)集水溝，同時(shí)盡快排至路基的下方；

（3）在新舊路基之間的結(jié)合部位增設(shè)隔水土工布，以避免路基路面產(chǎn)生裂縫后導(dǎo)致雨水直接下滲，使路基和路面的實(shí)際破壞速度加快。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)某高速公路拓寬路段的綜合分析，并結(jié)合路段實(shí)際通行情況，提出了不同條件下的路基拓寬方式及病害處治措施，得出下列各條結(jié)論，供高速公路擴(kuò)建工程參考借鑒：

（1）新舊路基之間不協(xié)調(diào)變形現(xiàn)象是導(dǎo)致擴(kuò)建路段路基拓寬施工出現(xiàn)病害問(wèn)題的主要原因，基于此，在實(shí)際的處治過(guò)程中要嚴(yán)格遵循使變形達(dá)到協(xié)調(diào)的原則與思想，即所有處治措施的制定都應(yīng)以使變形達(dá)到協(xié)調(diào)為根本目標(biāo)。

（2）新舊路基之間的不協(xié)調(diào)變形現(xiàn)象，主要包含三部分，施工中，不同部分占據(jù)的比例有所不同，對(duì)此，在實(shí)際工作中要從不同方面入手進(jìn)行綜合考慮，包括路基、路面、排水和支擋，以工程具體特點(diǎn)為依據(jù)，結(jié)合不同措施的適用情況確定適宜的處治方法。

（3）通過(guò)對(duì)該高速公路拓寬路段所用各項(xiàng)處治方法的機(jī)理及處治效果的分析，提出設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中的具體控制標(biāo)準(zhǔn)，為高速公路擴(kuò)建工程的路基拓寬施工提供可靠參考借鑒，保證路基拓寬質(zhì)量。