在役公路加宽改造施工技术研究

【摘 要】为了应对在役公路交通流量饱和的问题，对在役公路开展加宽改造成为目前主流的处治方式之一;本文从在役公路加宽改造过程中常见的病害入手，明确了加宽改造后公路病害的诱发机理及病害类型，认为病害主要始于新旧路基的不均匀沉陷，因此，在公路加宽改造施工过程中，应重点做好路基部分的施工处治;最后，重点介绍了“土工格栅+开挖台阶”及泡沫轻质土路基填筑两种工艺在公路拓宽改造中的应用。

【关键词】在役公路;加宽改造;不均匀沉陷;土工格栅;开挖台阶;泡沫轻质土

引言

部分在役公路车道数量少、路面净宽小是最突出的问题之一，随着公路车流量的不断增长，部分两车道在役公路已接近饱和状态，为了从根本上缓解在役公路通行能力不足的问题，对在役公路开展加宽改造无疑成为解决当下公路通行能力问题不足的较佳途径。从施工技术层面分析，公路加宽改造的关键是要解决好后加宽部分与既有部分二者间的协调性，受路基填筑材料特性、路基加宽施工工艺等因素影响，新旧路面在车辆荷载作用下容易出现因变形不协调导致的沉降差，因此，在加宽改造施工过程中，首先应明确加宽改造中常见的病害，针对病害特点及严重程度，采取针对性的施工处治措施，以确保加宽改造施工的整体质量满足设计及规范要求[1]。

1 在役公路加宽改造过程中的常见病害分析

通过调查大量改扩建施工项目发现，公路拓宽改造后的病害主要集中在新旧路基的交界区域，且病害根源来自于路基，路面病害则属于路基病害的继发性病害。公路加宽改造后的病害大致可分为以下几种：

（1）公路加宽改造后的病害集中体现在新旧路基衔接位置，由于后加宽部分的路基填筑材料不同于原路基，且路基压实度、施工工艺等均存在一定的差异，如果衔接位置处治不当，在后续车辆荷载的长期作用下，新旧路基容易因变形不协调而出现沉降不同步的情况，一旦沉降差异超过一定限度，最终将表现为新旧路基衔接区域的开裂，且裂缝将持续反射至路面;开裂后的新旧路基在荷载作用下，拓宽部分路基将沿着结合面滑动[2]，严重情况下还将造成路基边坡失稳垮塌，诱发严重交通事故。

（2）新旧路基衔接区域的路基不均匀沉陷病害，将反射至路面，导致路面的完整性被破坏，以沥青路面为例，因不均匀沉陷造成的剪切应力会将衔接区域的沥青混凝土“剪碎”，表现为新旧路基衔接位置的路面沥青混合料松散;如果路面铺装为水泥混凝土，由于水泥混凝土路面的刚度较大，在不均匀沉降造成的应力作用下，将出现水泥混凝土面板的错台、断裂病害。

2 在役公路加宽改造中的路基处治技术

通过上文分析发现，加宽改造后的公路的薄弱区域位于新旧路基的衔接区域，且各种病害均始于新旧路基的不均匀沉陷，因此，在公路加宽改造施工过程中，应重点做好路基部分的施工处治，确保新旧路基衔接区域的强度和刚度满足承载要求。本文介绍了几种工程上常见的路基处治技术，具体如下：

2.1 “土工格栅+开挖台阶”处治工艺

为了加强新旧路基衔接位置的连接刚度，同时增加结合面的有效结合面积，“土工格栅+开挖台阶”工艺受到了广泛应用。土工格栅是公路加宽改造过程中最常用的土工合成材料之一，将土工格栅均匀摊铺在新填筑的路基土体中，能够显著提高路基土体之间的摩阻力水平，进而控制新填筑路基土体的横向位移，进而提高对新填筑路基土体的约束能力;此外，在敷設土工格栅的基础上，应将新旧路基的结合面开挖成台阶状，以增加新旧路基的贴合面积，且台阶结合面上应敷设土工格栅，以增加摩阻力水平。通过“土工格栅+开挖台阶”处治工艺，能够显著提高新旧路基在荷载作用下的协同变形能力，同时提升路基整体的承载强度和抗变形刚度，进而大幅度控制路基沉陷。“土工格栅+开挖台阶”处治工艺示意详见下图1所示：

2.2 泡沫轻质土路基填筑工艺

泡沫轻质土与传统的路基填方材料相比，其在容重、质量、施工和易性、耐久性等方面具有更加显著的优势，泡沫轻质土依靠发泡剂充分发泡，发泡后的泡沫轻质土内部被致密的泡沫充分填充密实，一方面具备较高的抗拉压强度，另一方面能够阻挡游离水，从而使泡沫轻质土始终处于较低容重状态[3]。泡沫轻质土目前已被广泛应用在公路拓宽改造项目中，与传统的新旧路基衔接位置处理工艺一致，泡沫轻质土也采用台阶型衔接方式，由于泡沫轻质土路基填料的稳定性良好，为了节约占地面积，背向原有路基边坡一侧可与地基保持垂直。

标准的泡沫轻质土路基拓宽施工流程主要包括：原路基边坡台阶开挖、基底处治、泡沫轻质土填筑及加宽路基养护。

（1）原路基边坡开挖台阶的宽高应一致，为了提高台阶面的摩阻力水平，台阶面应向原路基中心方向倾斜，倾斜率控制在2%-3%之间，为了提高台阶开挖效率，建议以机械开挖为主，同时配合人工整平，台阶面整平后的压实度应满足施工要求。

（2）了防止因加宽部分地基平整度不良造成的应力集中问题，在填筑泡沫轻质土前，应提前整平基底，在原有地基的基础上，额外摊铺厚度约200mm的级配碎石底基层，并在底基层表明加盖抗渗土工膜，以阻挡地下水对泡沫轻质土的反渗影响。

（3）开始泡沫轻质土的浇筑和养护作业，由于泡沫轻质土具有良好的施工和易性，故可采用泵送浇筑方式，施工现场根据拓宽施工规模及泵送设备情况合理确定泵送压力，在大规模浇筑前，应提前浸润基底，为了防止出现“消泡”问题，泵送管应以较小角度切入浇筑面，接近浇筑尾声时，现场施工人员使用专业机具做好收面处治;泡沫轻质土养生与普通混凝土养生方式类似，也采用覆膜保湿养生，为了保证养生效果，单层泡沫轻质土的养生周期不能短于3天[3]。

3 结语

本文以在役公路的加宽改造为研究背景，深入阐述了在役公路加宽改造过程中常见病害的诱发机理及病害类型，进一步锁定了公路加宽改造后的薄弱区域;本着确保新旧路基衔接区域的强度和刚度满足承载要求这一基本原则，本文重点针对加宽改造路段的路基处治提出了“土工格栅+开挖台阶”及泡沫轻质土路基填筑两种工艺，希望为在役公路的加宽改造工艺发展和完善提供借鉴。

参考文献：

[1]张杜锋.高速公路拓宽施工技术探讨[J].西部交通科技，2017（09）：51-53.

[2]管晨程.道路拓宽改造常见问题与对策研究[D].杭州：浙江工业大学，2017.

[3]贾韵洁.泡沫轻质土材料在高等级公路扩建施工中的应用[J].中国公路，2020（15）：112-113

作者简介：

杜鹏，男，湖北省十堰市房县，1988年3月10日，汉，大学本科，房县公路养护中心，申报工程师。

（作者单位：湖北省十堰市房县公路养护中心）