公路扩建工程路基施工技术要点分析

2020-10-12陈静河南通源高速公路养护工程有限责任公司

环球市场 2020年19期

陈静河南通源高速公路养护工程有限责任公司

一、工程概况

某公路改扩建工程全长46.2km，为双向四车道，本地区位于暖温带半湿润季风气候带，四季分明，雨热同期。全年气温平均为12～14℃。降水量年平均为600.8mm。据地质勘查结果显示，本路段第四系地层覆盖层厚，岩层出露不多，地表耕土量大，素填土、粘土、粉土等为地层岩性土质。根据交通量观测资料可知，本路段通行大型车辆较多，所占比例高达35%左右，且呈不断增长趋势。介于道路狭窄，大型车辆行驶速度较慢，将严重影响交通流通行速度，大幅降低公路通行水平。目前来看，部分路段已经出现了拥堵问题，若不及时解决，势必会严重影响道路服务质量。基于当前交通量增长需求，决定改扩建为双向八车道，加宽方式主要以双侧拼宽，且局部采用单侧或两侧分离加宽。42m为路基标准宽度。本项目沿线旅游资源丰富，若实施扩建改建施工，可进一步推进本地区旅游行业发展，有利于区域经济增长。

二、公路扩建施工问题及控制要点

（一）地基沉降

填筑路基时，路基填料需通过压路机碾压，可有效提升土基的变形性能。施工过程中，对于地基刚度提高来讲，碾压作用不大。也就是说，地基土是导致工后沉降的主要原因。原有公路地基通车运行多年，已完成固结沉降，几乎不存在未完成沉降现象。然而，在行车荷载等多种因素影响下，新建公路地基仍会产生很大沉降量，势必会引发新旧路基差异沉降。

（二）土基沉降

相比地基沉降，在自重和行车荷载等作用下，土基的沉降量相对较小。

（三）新旧路基不协调变形

新旧路基所采用的填料不同，则其刚度、密实度也会存在一定差异。在行车荷载等作用下，很可能会产生不协调变形问题。路基土需承受剪应力，路面结构则需承受弯拉应力。作为非结合材料，相比路面结构层抗弯拉承载力，路基土的抗剪承载力较低，这种情况下，路基土必定会产生裂缝，甚至在搭接处进一步导致路面结构层应力集中，从而产生反射裂缝，病害愈加严重。

（四）新旧路基搭接处施工控制

公路扩建工程施工关键点在于搭接台阶开挖尺寸和新路基搭接处的压实质量控制等等，但是在碾压施工中，搭接处土基往往很难完全碾压，极易成为薄弱带。

（五）新旧路基边坡稳定性不足

一般情况下，新旧路基整体性较差，差异沉降量过大，这种情况下，很容易导致新旧路基边坡稳定性不足，从而出现坍塌、滑移等问题。为了更好地提升工程质量，必须针对常见问题采取一定措施。根据本工程实际情况，需做到以下几点：

第一，可采用复合地基有效减小新建公路地基沉降，在15cm以内合理控制新路基总沉降，在5cm以内控制工后沉降。

第二，路基填料可采用低液限粘土材料，保证碾压施工质量。

第三，加筋材料铺筑到土基顶部，有效提升土体抗剪强度。

第四，做好排水设施处治，有效降低水分渗入的概率。

第五，做好搭接处施工质量控制，保证新旧路基搭接质量。

三、公路填料试验及路用性能分析

本工程属于道路扩建工程，路基填料性质、填筑质量对公路耐久性、安全性影响巨大，因此，在选择填料时，需通过各类室内试验对其物理力学性能进行分析，并做好路用性能进行检测与评价。

（一）填料试验分析

（1）颗粒及物质组成试验

按照试验要求进行分析，可得1#土样内≥2mm粒组含量为0.6%；2～0.075mm粒组含量为1.1%；＜0.075mm粒组含量为98.3%。2#土样内≥2mm粒组含量为0；2～0.075mm粒组含量为3.8%；＜0.075mm粒组含量为96.2%。由此可见，两个土样的颗粒组成基本相同，且多以＜0.075mm的细粒土为主。

（2）液塑限试验

通过试验规程规定，通过液限塑限联合测定法进行填料液限、塑限检测，所得结果如下：1#土样的液限为30.2%，塑限为19.1%，塑限指数为11.1；2#土样的液限为36.1%，塑限为20.0%，塑限指数为16.1。由此可见，两种土样的液限均在50%以内，说明均为低液限土。

（3）击实试验

通过轻、重型击实试验分析，可得1#土样最佳含水率为12.1%，最大干密度为1.95g/cm³；2#土样最佳含水率为13.4%，最大干密度为1.94g/cm³。由此可见，两者相差不大，通过压实指标分析，土料具有较小最佳含水率，及较大最大干密度的情况，压实后土料密实度越好，越能充分发挥材料的力学性能。

（4）浸水CBR试验

材料强度的水稳定性可通过浸水CBR试验真实反映出现，同时还能间接体现土料的膨胀特性。作为非粘结结构，土基受环境影响很大，尤其是地下水、路面裂缝等影响。当土料浸水之后，其水稳定性将越来越差，严重影响其强度，最终危害行车安全。因此，于土基填料而言，浸水CBR值极为关键。通过试验检测可知，1#土料的膨胀量在0.85～1.99%，CBR值为7.6～9.9%；2#土料的膨胀量在0.86～1.98%，CBR值为10.0～11.4%。由此可见，两种土料的CBR值都可达到规范要求，且具有良好的水稳定性。此外，相比膨胀量规定值（＜4%），膨胀性较弱，同样可满足要求。

（二）土料路用性能分析

本文选取贝克曼梁法检测上路床的回弹模量，分别以土样编号1#和2#土上路床进行弯沉试验分析研究。

（1）1#土料上路床弯沉测点取16个，回弹弯沉范围为26～90（0.01mm），平均值为59.12（0.01mm），代表值为102.44（0.01mm）。

（2）2#土料上路床弯沉测点取22个，回弹弯沉范围为16～92（0.01mm），平均值为54.73（0.01mm），代表值为96.13（0.01mm）。

根据现行规范规定，容许弯沉值为＜155.3（0.01mm），上述两种土料均可满足要求，说明土料具有较高强度。

四、试验段路基施工工艺流程

根据工程实际情况，本文选取两个试验段进行铺筑，即试验段I采用1#土填筑，上路床采取6%石灰改性。试验段II采用2#土填筑，上路床采取6%石灰改性。经填土物理力学性质和路用性能分析，上述两种土料均为低液限粘土，两者各项性能基本相同，因此，两个试验段属于平行试验组，希望能够得出具有代表性的数据结果，用于公路扩建施工指导。

（一）试验段地基施工

结合本工程具体情况，软土埋设小于10m，桩长可设置在6～8m，因此，水泥搅拌桩可采用6m长、0.5m桩径即可。在平面上按照等边三角形进行水泥搅拌桩布设，1.1～1.4m为中间布设间距，60kg为单桩每延米浆喷水泥用量。针对复合地基的各项情况，可通过重型重力触探试验进行检测。具体结果如表1所示。

由表1可见，通过重力触探试验分析，相比技术要求，复合地基承载力检测值均在150KPa以上，且明显高于150KPa，表明复合地基在提升地基承载力方面具有重要作用，可有效改善公路扩建工程差异沉降问题。

（二）试验段土基施工

在公路工程施工中，土基对上覆路面结构起到支撑作用，可以承担行车荷载。为此，必须合理控制土基施工质量，尤其是碾压施工质量。按照施工设计原则，碾压可分为3阶段完成，首先选用振动压路机进行1遍静压，速度可控制在3～5km/h，随后进行弱振+强振施工，本工程以1遍弱振施工后，再进行3～4遍强振，本阶段碾压速度可控制在2～3.5km/h。待压实度基本满足施工要求后，可最后进行1遍静压施工。每次碾压均要进行一次压实度检测，直到达到压实度96%以上设计要求。