高等级公路路基拓宽改造质量控制技术

贺 永 利

(山西交通控股集团有限公司大同南高速公路分公司，山西 大同 037000)

1 概述

伴随省内交通运输能力的不断推进和发展，既有的高速公路已经无法满足现有的交通量、荷载标准等要求；在缓解高等级公路交通运输压力的各种方法中，单纯依靠兴建项目不但要耗费大量的资金和人力物力，且在短期内无法快速解决道路运输压力问题，对既有高等级公路进行拓宽改造成为高等级公路升级体质的重要途径之一。文章以省内高等级公路的路基拓宽改造为研究对象，先对高等级公路原有路基在拓宽改造施工阶段出现的病害类型及对应成因进行深入分析，着重分析了原有高等级公路在完成改造后出现的路基不均匀沉降及新旧路基结合位置的开裂，并针对性提出了改造技术、方案及质量控制标准，以期确保高等级公路路基拓宽改造的总体施工质量。

2 高等级公路路基拓宽改造质量影响因素分析

2.1 路基加宽施工方式对新旧路基的影响

对于高等级公路而言，拓宽改造施工方式对新旧路基的影响主要表现为以下两方面，即：拓宽方式选取和加宽宽度值。高等级公路为了满足封闭交通的要求，在道路中央设置中央隔离带，且交通安全设施的数量和等级均较低等级公路要求高，由于高等级公路交通量大，且经常面临重载交通荷载和疲劳荷载的耦合影响。高等级公路的中央分隔带宽度为1 m～1.5 m，为了削减工程量，高等级公路一般选用双侧对称加宽施工方式，可以保证中央分隔带保持原位，尽可能减小加宽施工后新旧路基的重叠数量。但是，对于高等级公路路基拓宽改造施工而言，也存在一定的弊端，选用路基双侧加宽技术，新老路基衔接位置正好处于左右半幅的行车道的中间位置，一旦出现不均匀沉降，将对行车平顺性及安全性造成严重的影响；此外，双侧拓宽必须对原有防撞挡墙拆除，交安工程施工量增加。

2.2 不同施工技术对新旧路基的影响

在新旧路基拓宽改造施工过程中，常用的施工技术有水平填筑技术和间隙填筑技术。其中，水平填筑技术可以细分为填挖配合方式和先开挖后填方的方式，以上两种形式对新老路基拓宽改造施工的影响不显著，工程实践证明，采用先开挖后填方的方式对旧有路基的影响较小，填挖配合方式需要较长的筹备期，容易引起施工进度不连续的问题。在使用间隙填筑技术进行施工时，工程实践表明，选用路基单侧拓宽改造技术时，水平填筑技术引起的不均匀沉降量大于间隙填筑技术，间隙填筑技术对原有路基的沉降影响不明显，因此，在高等级公路路基拓宽改造施工中，间隙填筑技术的应用更加普遍。

3 原有路基拓宽改造施工质量控制措施

文章以108国道省内某路段拓宽改造施工项目为研究案例，加宽施工标段位于县城过境线，是城市主干道之一，改造路段里程为4.5 km，总投资2.4亿元，道路标准为一级公路，双向六车道，设计时速90 km。拟对本标段进行拓宽改造施工，对原有的路基结构进行局部拆除，并在旧有路基基础上拓宽加铺新路基。为了控制新旧路基的不均匀沉降引起的局部断裂，选定重型路基击实指标为路基压实度控制标准；在新旧路基的不均匀沉降控制中主要从以下两方面开展。

3.1 路基拓宽不均匀沉降控制措施

在旧路基拓宽改造过程中，为了保证新旧路基的不均匀沉降值满足规范要求，对新旧路基的沉降值进行准确计算是基本前提。一般情况下，高等级公路的新旧路基之间的不均匀沉降主要表现为三部分，即：路基的固结形变值、路基的荷载压缩变形及路基的塑性形变，在路基拓宽改造不均匀沉降质量控制过程中，应该着重从路基结构方面入手。

高等级公路的新旧路基的固结阶段及相应的附加应力指标的影响程度存在差异，一般情况下，新填筑路基的沉降值及路基沉降速率均明显大于原有路基。因此，新填筑路基的横坡率应不低于旧路基，新旧路基结合位置将出现横坡率值断层。在上部荷载的长期作用下，将导致新旧路基的结合位置产生较高的附加弯矩，进而引起新旧路基结合位置的开裂、错动。因此，在新旧路基改造施工过程中，必须控制好新旧路基的横坡比控制。图1为本工程项目施工现场新旧路基顶部在施工完成后的沉降变形曲线。

分析图1可知，为了确保新填筑路基的结构特点，在确定新路基的差异沉降控制标准时，可以先假设新旧路面的横坡率变化值控制在0.5%以内；除此以外，在旧有路基的改扩建施工过程中，行车道的最大沉降位置出现在路基拓宽位置的正下方，在车辆荷载和自重荷载的耦合作用下，路基结构容易出现弯曲和开裂破坏，最终引起路面大面积开裂甚至沉陷。综上，在新旧路基不均匀沉降控制中不但要保证横坡率满足要求，还必须保证新路面结构底部的容许应力值满足规范要求。

3.2 路基拓宽结合位置施工质量控制技术

在高等级公路的拓宽改造施工中，除了新旧路基交接位置的不均匀沉降外，最典型的病害就是新旧路基结合位置的纵向裂缝及裂缝发展，做好裂缝预防和控制也是高等级公路拓宽改造施工质量的关键控制内容。在本工程项目中，借助土工合成材料加固处理技术处理新旧路基结合位置的开裂病害，经过工程实践表明，该技术的适用性和可靠性均满足要求。

本工程项目中使用到的土工合成材料为土工格栅布，土工格栅布可以借助不同格栅布与路基土体之间的相互作用力，以降低土体的横向位移水平。在新旧路基拓宽施工过程中，先将待拓宽位置的路基边坡开挖为台阶形，并在台阶土上铺设一层土工格栅，将新路基填筑完毕后，土工格栅的内外两侧分别为新旧路基土体。图2为土工格栅的布设及相应的作用原理图。

使用土工格栅布能够显著控制新旧路基结合位置的开裂问题，提高新旧路基的整体性和服役质量。土工格栅布和路基土体之间紧密贴合，在摩擦力作用下削减了新旧路基结合位置的垂直应力值，极大地提升了新旧路基的综合承载能力，降低了二者结合位置开裂的概率。土工格栅布对路基土体有明显的嵌锁作用，极大地提升了路基土体的抗剪强度，缓解土地的侧向应力水平，降低了二者之间的不均匀沉降值。借助土工格栅布的延展性和张拉力，能够提高新旧路基的整体性，从而降低其开裂概率。此外，在使用土工格栅布对新旧路基结合位置进行加固处理时，在路基填土高度较高状态下，必须设置阻断台阶，且边坡截面开挖形式应向内倾斜，保证台阶和原来地面齐平。人工格栅布的铺设应从首层的地基位置开始，并在后续的地基层上建立相应的台阶顶面结构，并铺设土工格栅材料以加固。

4 结语

文章以省内高等级公路的路基拓宽改造为研究对象，先对高等级公路原有路基在拓宽改造施工阶段出现的病害类型及对应成因进行深入分析，着重分析了原有高等级公路在完成改造后出现的路基不均匀沉降及新旧路基结合位置的开裂等问题的成因，着重对不均匀沉降及开裂并针对性提出了改造施工技术及质量控制措施，经工程实践检验，控制效率良好。