旧路改造在公路工程中应用探讨

陈泽华

摘要: 从道路加宽形式的选择.线形设计.沉降控制.施工.以及组织管理等方面对旧路改造中存在的技术形和管理形问题进行了细致的论述，并从理论与实际相结合的角度提出了一些改善方法。

关键词: 旧路改造; 设计；加宽; 沉降；管理

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1.引言

改革开放以来, 随着我国社会主义建设事业的发展, 公路建设也有了长足的进展。然而, 由于历史欠帐太多, 我国公路的建设数量和工程质量还不能适应日益繁忙的交通运输和人民生活的需要, 仍是制约当前国民经济发展的主要行业和薄弱环节。因此按照国务院制定的九五计划后3 年和2010 年国民经济总体规划, 我国公路发展方针长远目标应是合理布局、突出重点、扩大规模、增加数量、提高质量。

众所周知, 公路建设耗资巨大, 投资回收期长, 历史欠帐很多, 而我国的公路建设资金又严重短缺, 为了更好地有效地利用资金, 加快公路建设,有必要对旧路改造给予高度的重视。

相对于新建公路而言, 旧路拓宽改造更显得经济实用。首先, 旧路改造可以减少对农田基本规划和农田水利设施的影响; 其次, 通过对旧路拓宽改造能够拉动沿线经济发展, 使经济效益大为增长; 第三, 旧路改造主要是沿旧路进行布线, 因此能够大量节约耕地, 充分利用旧有路基和桥涵构造物以减少投资; 第四, 原来的二、三级路改建成一、二级公路, 路面质量将有很大提高, 对沿线的环境状况将有明显的改观, 减轻了噪声、粉尘、废气等污染。

综上所述, 旧路改造是必要的, 至少在今后相当长的一段时间内是我国公路建设的主要手段之一。

2. 加宽形式选择

2.1 低等级公路加宽形式选择

通常低等级旧路原有路基、路面宽度较小, 采用单侧加宽有利于保证工程质量, 方便施工和减小工程量。

旧路升级改建拓宽时, 由于使用时间和施工方法的差异, 旧路基与新路基的密实程度不可能完全一致, 两者的结合部位最易由于不均匀产生纵向开裂。由于低等级道路受原有路基宽度和加宽宽度的限制, 采用双侧加宽时大型压实机械难以充分发挥作用, 造成路基压实度难以保证, 与双侧加宽相比, 低等级旧路采用单侧加宽时, 新路基施工宽度较宽, 可以克服这一问题,从而确保工程质量。

单侧加宽时, 旧路基和新路基的结合部位位于路面的中间带, 从对行车的影响角度考虑, 不均匀沉降发生在路面的中间带比不均匀沉降发生在行车带更有利。此外, 采取单侧加宽减少了一侧的结合部处理, 相应就减少了产生质量病害及隐患的概率。

2.2 高等级公路加宽形式选择

与低等级道路不同, 高等级公路路基较宽, 设有中央分隔带, 交通设施复杂, 此外高等级公路交通量较大。高等级公路的加宽形式采用双侧加宽更加有利。对于高等级公路而言, 通常加宽值较大, 采用双侧加宽时新路基以及新老路基之间交界处有较充足的宽度, 大型压实机械的工作不受影响。

高等级公路中央分隔带宽度在1 m～2 m 左右, 且大多数中央分隔带中种有用于防眩、隔音的树木, 由于植树、种草的需要,中央分隔带没有路面结构层, 采用双侧加宽时, 原路面中央分隔带无需任何改动。

高等级公路采用双加宽只需要拆除原路面两侧的防撞护栏,并将其移动到新建路基两侧。

高等级公路连接大城市, 其改、扩建往往时间紧、任务重, 建设单位往往希望在最短时间内完成施工, 采用双侧加宽时旧路两侧可以争取到更多的施工面, 加快工程进度。

对于高等级公路而言, 在新路基的施工阶段单位、侧加宽与双侧加宽对正常交通的影响差别不大, 但在防撞护栏以及交通附属设施的拆除和移动方面, 采用双侧加宽明显小于单侧加宽对交通的影响。高等级公路采用双侧加宽也存在一些缺点。

3.线型设计

3. 1路线平面设计

旧路改造一般不存在大的路线走向问题。为了充分利用旧路, 在布置路线平面时, 基本上是按旧路线形确定中线, 因而就可能出现偏角过小、直线过短或过长、平曲线半径偏小等不符合规范要求的问题。为了解决上述毛病, 在平面线形设计时, 应该充分利用好缓和曲线这一线型。按照规范要求, 当R 接近于100 m 时,取A = R; 当R < 100 时, 取A ≥R ; 当R ≈3 000 m 时,取A = 1/ 3 R , 当R > 3 000 m 时,取A < 1/ 3 R, 则上述问题可得到有效的解决。

3. 2路线纵断面设计

旧路改建为了充分利用旧路的基层强度并方便施工, 在纵坡设计时应尽量采用“包线”设计, 不宜采用长段落的小挖方。最小坡长是影响行车安全的一个主要指标, 设计中应严格控制。

最小竖曲线半径也是关系行车安全的一个主要指标, 一般情况下, 应采用较大的竖曲线半径以满足视觉要求, 这一点对于凸形竖曲线尤为重要, 如果两端坡差太大, 而采用的凸形竖曲线半径过小, 在凸形竖曲线附近就会有一个盲区, 当汽车接近时司机不能及时看到路面上的情况, 这是非常危险的。

此外, 要做好平纵组合, 控制平包竖的原则, 并尽可能采用较大的竖曲线半径, 从而达到线形顺畅, 纵坡均衡, 不因利用旧路而降低线形标准。

4. 新老路基沉降的控制

4.1 路基加宽改造的难点

无论是高等级公路还是低等级公路, 旧路加宽工程最大的技术难题是使新旧路基整体的稳定问题。原有的旧路路基经过多年车荷载作用和自然沉降等因素影响已趋于稳定, 沉降量已很小, 而加宽完成后的新旧路基存在着沉降不均衡的现象, 在有软基的地区这种现象更加明显。若处理不好将给新修道路留下严重隐患。新旧路基之间出现的不均匀沉降反映在路面上是将在路基加宽处产生大量纵向裂缝, 这种病害会在外界因素( 例如行车载荷、冻胀、雨雪侵蚀等) 作用下进一步发展, 有造成质量事故的危险。

4.2 应采取的措施

4.2.1 选择合适的填料

旧路基通过多年的使用和自然沉降趋于稳定, 这就要求新加宽的路基填料有利于减小工后沉降。因此, 应根据具体的料源情况, 结合老路基的填筑材料统筹考虑。选择时应尽量采用与旧路基的填料相同的填筑材料, 这样由于材料比较相近容易结合。与旧路路基相同的材料难以获得时, 应优先采用土石混合料、石渣或砂砾作为填筑材料, 其中的砂砾主要用于桥头与结构物连接部位。

4.2.2 基底清淤与换填

新加宽路基往往会遇到局部软基, 造成软基的原因包括: ①旧路修筑时因就地取土而在路基边坡外侧形成了沿路线走向的积水沟。②旧路的边沟由于水分下渗或积水, 在边沟沟底堆积了大量的淤泥也会造成局部软基。对于这些局部的软基, 在清淤后最好换填天然砂砾, 砂砾层顶面需高出常水位20 mm 以上, 并在其上设置3%的横向排水坡以利排水。

在地下水位高、地表水丰富的地区, 大范围的软基通常是造成新旧路基沉降过大的主要原因, 因此需要特别注意。采取合理的处理方法, 可有效减少沉降。从目前看, 以塑料排水板和砂砾垫层为主的处理方法能够使路基沉降速度最快, 且施工速度快,造价低。通常在路基填至设计标高后3个～5 个沉降可趋于稳定, 但砂砾排水层的厚度应足够, 其结合部厚度必须在地面以上, 以保证顺利处理。

4.2.3 新旧路基结合部的处理

为增加新旧路基的整体稳定性, 新旧路基结合部的处理同样重要。在填筑前必须先将旧路路基边坡面开挖成台阶状, 当旧路采用单面加宽填筑时, 为使新旧路基紧密结合, 加宽之前, 旧路边坡需挖成阶梯形, 阶梯宽一般为1 m 左右, 高约0.5 m, 然后分层填筑, 呈上层夯, 使之密实; 当旧路采用加宽填筑时, 原有路基加宽系按中线两面加宽, 同样应将旧路基边坡均匀切成阶梯式, 台阶高度控制在80 cm, 然后再左右分别分层填筑进行加宽。此外, 在老路基结合处的表层铺设层塑料土工格栅对新增加新旧路基之间的连接能力也有帮助。

4.2.4 路基压实

良好的路基压实是减少新路基工后沉降的重要措施, 在压实过程应注意的问题有: ①清表后, 原地面压实最好大于90%;②无论旱田、水田等一般地段, 清表碾压合格后, 有条件时可用冲压碾压; ③分层填筑, 分层碾压, 每层压实厚度控制在20 cm～25 cm, 并相应提高压实标准, 建议各层次的压实度比标准提高1个百分点; ④为了尽量减小因填筑速度过快而产生的剪切变形引起的沉降量, 填筑过程应严格控制填筑速率; ⑤在实际施工中经常遇到比原有旧路边的更窄, 难以保证交通畅通。在这种情况下, 为了保证填筑的质量, 在新旧路结合部一定要加强压实, 压路机压不倒边缘应该用小型夯实机具夯实, 并对这些部位应重点检测压实度。

4.2.5 修筑试验路

在旧路加宽改造工程中需进行必要的现场测试, 以便掌握地基和路基的沉降与变形, 以及路基土体内应力状况。在试验路埋没沉降和土压力盒可以有效地进行观察。沉降板的埋设位置是根据观测总沉降量、分层沉降量和横向不均匀沉降的要求来确定的。埋设在天然原地面的沉降板是用来测量地基的沉降量;埋设在加宽路基不同高度上的沉降板, 主要用来测量新路基自身的分层沉降量; 埋设在新路基横断面表层不同位置的沉降板,主要用来测量新路基表层的横向不均匀沉降。土压力盒均埋设在沉降板的一侧, 可用来了解在路堤填筑过程中旧路基填筑完成后的土压力变化状况、沉降与土压力间的相互关系等。

在旧路加宽改造工程中, 由于新旧路基的固结程度不同, 将会导致路基的横向不均匀沉降, 从而造成路面的开裂破坏。因此,必须准确掌握加宽路基的最终沉降量及固结度, 并验算其剩余沉降量是否满足工后沉降量的要求, 在沉降分析中, 可假定旧路路基下的地基已趋于完全固结, 采用分层总和法计算新加宽部分路基的地基总沉降量。

5. 加宽部分路面结构施工

旧路在使用过程中路面会由于路基的自然沉降与设计标高不符, 而且在多年的使用中路面结构层也会在环境因素以及交通荷载的综合作用下发生破坏。因此旧路路面加宽时, 首先应对既有道路的路面进行详细的调查, 调查内容包括路面的实际高程以及路面的破损状况, 并根据实际情况来确定新路面的结构和老路面的改造方案。

目前高速公路大多采用沥青混凝土面层, 为保证新老路面良好地结合, 防止接合面产生裂纹, 可以采取的措施包括: ①路面底基层与路基的交界面铺设高强土工格栅材料; ②将原路面边部各结构层均挖成台阶状; ③在基层顶面洒铺封层油, 并在各面层间均设黏层油; ④接缝处新老沥青面层下设置玻璃纤维网。

由于老路基不均匀沉降和旧路面多次修补, 老路路面按实际纵断面高程与其设计值存在很大偏差, 此时, 旧路面的设计高程已不能作为控制施工的依据, 必须根据实际情况作适当调整。调整原则是新路面与老路面接缝两侧同高, 保证路面排水畅顺。在纵向上, 旧路高程变化不大时, 新路路面按照旧路面的实际标高施工; 当旧路纵断面高程起伏较大影响行车时, 需要将旧路局部路段处理后与新路路面一起按照新设计的纵断高程施工。

此外, 应当注意到由于受投资规模的控制, 早期建成的高速公路硬路肩不设底基层, 而该位置在拓宽以后将成为主车道, 不能满足使用要求, 故应挖除重建。根据实际情况也可以采取向路面中竖向、水平向钻孔注浆的方法处理, 但处理完后需要对其进行弯沉检测, 达到要求方可。

7.总结

旧路改造在今后相当长的一段时间里, 还是我国公路建设的主要方式之一。本文从低等级旧路宜单侧加宽, 高等级公路采用双侧加宽更加有利,线形设计中充分利用缓和曲线，注意平纵结合，路面的施工应在充分调查了解旧路面现状的基础上进行, 施工中可以在接缝土处加土工织物来减少裂缝以及在管理中各个单位配合等方面进行了阐述和讨论。

旧路地形、地质条件错综复杂,设计者应因地制宜,充分考虑造价因素,选用合理的技术方案,达到安全、经济、舒适的目的。

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