路基拼接技术在高速公路扩建工程中的应用

2014-03-20曹宽

交通运输研究 2014年10期

曹宽

（新疆立弓交通勘察设计研究院，新疆乌鲁木齐 831401）

在许多已建成的高速公路中，受到建设时社会的经济水平、技术水平和思想水平的制约，相当一部分高速公路已不能适应交通量增长和社会发展的要求。与另建新道路相比，对已有的高速公路进行扩建更符合我国的国情。本文对高速公路扩建工程中路基拼接技术进行阐述，并对路基拼接技术在高速公路扩建工程中的应用进行探讨。

1 路基拼接技术的概念

路基拼接技术就是使加宽的路基与旧路路基之间能够保持良好的衔接，同时，采取必要的工程措施，以减小加宽路基与原有路基之间的不均匀沉降，防止纵向裂缝的产生。路基拼接应保证新旧路基的整体稳定性，在施工过程中，需要解决的关键问题就是使新旧路基的变形保持一致。路基拼接技术要达到以下目的：

（1）通过地基的处理，减少新加宽路基的沉降量，控制新旧路基的沉降差，防止纵向裂缝的产生；

（2）完善排水防渗系统，防止雨水渗入新旧路基的结合面；

（3）通过对新旧路基结合部位的处理，增强新旧路基结合的强度，减轻新旧路基因材质、施工质量等差异所引起的危害；

（4）因新旧路基工程地质、路基填料、路基压实度等方面存在的差异等，会引起新老路基之间的差异沉降，从而造成新老路基衔接处形成纵横向开裂，应采用相应措施防治新旧路基之间产生的较大差异沉降。

2 路基拼接技术在高速公路扩建工程中的应用

高速公路扩建工程的重点便是路基拼接设计，同时也是扩建工程的难点之一。路基拼接技术主要目的是减少新旧路基之间的沉降，同时避免因差异沉降而造成道路出现纵向与横向的不均匀沉降。因此，科学、合理地在高速公路扩建工程中应用路基拼接技术，是解决路基拼接部位不均匀沉降以及保证路基拼接后稳定性的最有效的方法。以下对路基拼接技术应用于高速公路扩建工程时需要注意的事项进行总结。

2.1 软土地基的处理技术

在路基拼接后，沉降不均匀较为常见。地质不良的软土地段应根据地质资料，采用有利于加快地基固结沉降或提高地基承载力的设计施工方案，这样可以有效减少工后沉降。以泸宁高速公路为例，该段公路软土分布全长约92.29km，占全线总长的37.1%。公路建设时处理方式为超载预压、塑排板处理等，虽上述方法较为经济，但耗时较长，因此，扩建时拼接处理方式以硬化地基、控制沉降为主，其中包括：水泥搅拌桩、预应力管桩等，如遇到水泥搅拌桩与预应力管桩无法顺利施工的路段，可采用高压旋喷桩和小直径素混凝土桩。

2.2 路基填充技术

高速公路扩展工程大都是在维持现有交通的基础上实施的，旧路部分仍然需要承担正常的交通，交通量仍然比较大，而且重载车辆较多。在工期要求比较紧的情况下，为了确保扩展工程的质量，在加宽路基时，可以采用大吨位振动压路机、冲击式压路机碾压土体，通过增加碾压的遍数减少土体本身的孔隙率，减小路基沉降，增加路基拼接的压实度。为有效减少新旧路基的沉降，填充材料也十分重要，应根据公路实际情况，选择适合的材料，新填路基应填充强度较高的材料，如碎石土、砂砾土、山皮土等；新建路基则需要填筑石渣直到路基顶面。

2.3 路基压实技术

路基拼接时需要对路基进行压实，以一般碾压和冲击碾压两种形式为主。与一些工程中采用碎石土、砂砾土的作用机理相同，这两种碾压方式都是通过提高路基的强度和整体性，增强其抗压及抗变形的能力，减小由地基传递到路基顶部的沉降值和沉降差异。在路基的含水量接近最佳含水量时，自路基外缘向路基内缘进行逐层碾压，两种碾压方式相结合，就可以消除单独采用一般碾压时的薄弱环节，达到了减少路基拼接后沉降的目的。同时，压实标准的提高，还可以减小路基本身的工后压缩变形。为提高路基的整体强度和稳定性，在旧路基的边坡，应采用开挖多层台阶的方式进行衔接。结合部位必须碾压到位，确保扩展路基的任何部位的压实度均符合要求。

2.4 土工格栅技术与新旧公路拼接技术

路基拼接施工时，应注意在新老路衔接的台阶处或者路基的顶层设置土工格栅。因为，土工格栅可以和土相互作用，有效承受土体中的拉应力和剪应力，这样即可减小路基中的拉应力和剪应力，进而改善应力分布状态，防止或降低路基发生裂缝。同时，土工格栅还可通过土工格栅与土的相互作用，对路基的侧向位移起到约束作用。另外，土工格栅的加筋可以使路基的整体性得到提升，承受荷载和抵抗变形的范围增大，减小路基顶面沿横向的沉降差异，使路面沉降得到改善。根据土工格栅的性质，新老路基拼接部位分层铺设土工格栅，可以增加拼接路基之间的黏结力，有效减少不均匀沉降和侧向位移，从而使拼接后的路基形成一个整体（见图1）。设置沉降过渡段，单侧、两侧加宽时，将旧路路面边缘1m范围内铣刨，与新建路基共同铺筑天然砂砾，成为沉降过渡段，减小新旧路衔接处的不均匀沉降。

2.5 旧路基边坡上开挖台阶

为更好地进行新旧路基的拼接，可在旧路基边坡上开挖台阶。开挖台阶前，挖除边坡上一定深度内的表层土以及压实不足的填土，清坡后再填土进行压实。新旧路基拼接的部分始终是一个薄弱的环节，台阶的开挖使得拼接的部位有较多的接触面积；横向台阶面可为铺设土工格栅加筋提供一个锚固的位置或平台。

图1 新旧公路拼接中土工格栅应用示意图（单位：m）

在原有老路边坡开挖土质台阶，台阶宽度应不小于1.0m，并做成向内倾斜2%的横坡。加宽过渡段和加宽宽度不足2m的路段采用超宽填筑的方式，保证压实宽度要求。土质台阶应自上而下开挖，沿旧路土路肩开始往下挖，台阶挖除的不可利用土方应运至弃土坑废弃。土工格栅须使用抗腐蚀、防老化的材料，采用高强双向土工格栅。

2.6 防水技术

扩建前的高速公路质量标准普遍偏低，路基的强度比新扩展的部分低，在交通和环境等因素的综合作用下，路面很容易开裂或损坏，雨雪水渗入后，不容易及时排出，会破坏路基的稳定性，容易造成高速公路裂缝和加快路面损坏。在扩建的过程中，应该采取相应的排水措施，可在拓宽部位的路基顶部，每隔一定的距离增设横向碎石盲沟，这样可以有效地防止路表水对公路的影响。同时还要考虑路基的特殊情况，对不同的路基有针对性地制订处理方案，例如，常水位以下浸水路堤，填充时需要选择水稳性好的填筑材料，并应用带护脚的浆砌片石进行护坡；而对于路床内遇地下含水层的挖方路基，需要增设渗沟，方便边沟底下排水，同时，可利用埋设已钻孔的硬质聚氯乙烯管，将路基中的地下水从出口排出。