高等级公路改扩建新旧路基路面结合部处治技术研究

2021-03-31付胜利

砖瓦 2021年11期

付胜利

（中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西西安 710038）

近年来，社会经济发展水平大幅提升，交通量快速增长，现有的高速公路与较高的交通需求相比，已不能满足社会经济发展对交通运输的需求，影响到沿线各地区城镇经济的发展。因此，一些高等级公路的改扩建迫在眉睫。新老路结合段施工，充分重视新老路的搭接，确保新旧路基路面结合部工程质量是高等级公路改扩建施工的重点。

1 高等级公路改扩建工程中的常见问题

1.1 路基失稳

观察与分析现阶段高等级公路改建扩建工程的施工情况可以发现，最常出现的问题便是路基不稳，由于新建道路工程与旧道路工程的施工建设间存在较长的时间差异，旧道路工程的路基经过多年的自然沉降及交通荷载的作用已趋于稳定，而新建路基的强度、承载性能与旧道路工程不同，因而新旧路基在使用阶段会将这种差异以不均匀沉降的现象明显体现出来。长此以往，甚至会出现路基失稳或滑移且程度会逐渐加深。与此同时，若路段属于较高的陡坡地形，且路面被大幅扩宽，则在实际使用过程中很可能会由于地基失稳，出现沉降现象。尤其是大部分路段的扩建阶段，受到雨水渗入等因素的影响，路基出现滑移、错台，路面开裂现象的概率较高，严重影响着公路路基的稳定性[1]。

1.2 路面损坏

在施工过程中，新旧路基结合部的施工质量往往会受到各个方面因素的影响，例如，标高控制不合理、集料在摊铺施工过程中发生离析、路基压实不到位等，使得路基结合位置处出现差异化的现象。在新旧路基差异化现象的影响下，沉降会深入地反映到路面结构层中，进而在路面上形成裂缝，严重时会导致路面的基本结构遭到破坏。在道路改扩建施工过程中，路面结合部的路面结构层可能出现表面松散、纵向裂缝等质量问题，或是新旧路段道路的坡度存在一定差异，导致路面出现错台、纵缝或横缝，在交通荷载及水的侵蚀下必然会导致结构层底出现脱空现象，裂缝位置处的结构层逐渐断裂。在大雨、低温等恶劣的天气条件下，路面遭受损害的程度会进一步加深，进而大幅削弱整个公路在实际使用过程中的安全性与承载性能，对道路上过往车辆的行车安全造成严重威胁[2]。

1.3 边坡结合部强度不足

当前高等级道路新旧路基填方段的连接都是采用边坡拼接的形式，由于旧路的边坡在大气环境中的暴露时间较长，会受到多方面环境条件以及外部因素的影响，例如，水流的长时间冲刷，干湿、冻融的循环变化，大气的侵蚀，植物的生长等，使其土质变的松软，强度大幅下降，导致边坡结合位置处强度不足，容易出现质量问题。与此同时，在新旧路结合部的施工过程中，压实设备难以对结合位置处压实到位，导致其压实度不足。新旧道路结合部具有薄弱性的特点，在缺乏合理化处理的情况下，很容易出现大规模的沉降问题[3]。

2 高等级公路改扩建工程路基路面处治原则

2.1 稳定性

处治高等级公路改扩建工程的路基路面结合部，要站在整体性的角度上，综合管理全施工过程，严格遵循道路施工作业的基本要求，切实提高路基路面结合部的施工质量，保证路基路面的稳定性。对于施工人员来说，高等级高速公路改扩建需要以稳定性为基础条件，对新路基与旧路基间的衔接关系予以兼顾起来，实现对新旧路结合的整体把控，提高整个道路的稳定性水平。与此同时，针对路基在实际使用阶段内可能出现的不均匀沉降现象，予以有效掌控，积极引入科学有效的技术手段，实现对路基不均匀沉降现象的合理控制，保障高等级公路在使用过程中的安全性与稳定性[4]。

2.2 综合性

在公路改建扩建过程施工建设中，路基与路面之间不可能分开考虑，它们是紧密联系的，二者相互影响，又会彼此制约，因此，要实施科学有效的处治施工活动，需立足于整体性考量的角度上，将综合处治的核心思想理念贯彻落实到各个施工过程中，有效地把握二者之间的关联关系，选用适宜的技术方法，编制完善的施工方案，保障高等级公路路基路面完成改建扩建施工后的质量性能。

2.3 规范化

实行对公路改扩建工程施工工作的规范化管理，是路基路面处治作业的基本原则。在道路工程实际施工过程中，即使极小的细节也会对整个项目的施工质量带来影响，所以规范化施工尤为重要。秉承规范作业的原则，制定科学可行的技术方案。在此基础上，对施工流程的优化、技术水平的提升纳入考虑范围内，全面提高道路路基路面结合部处治施工的质量水平。以相关理论依据为基础，与现代化的技术手段紧密地结合起来，将规范化、精细化的管理理念渗透并融入整个作业过程中，为高等级公路工程的改扩建施工质量提供有力保障[5]。

3 高等级公路改扩建工程新旧路基路面结合部处治技术

3.1 新旧路基拼接处理

高等级公路改扩建施工，除了对旧路加固、维修处理，提高旧路使用性能外，主要是解决新旧路基不均匀沉降问题。减少新旧路基不均匀沉降的措施主要有：选取合适的软基处理方法并保证处理质量、边坡削坡和台阶开挖、土工合成材料的应用、路堤的压实度控制、采用高强度的路基填料等。

扩建路基的施工，首先面对的是路基基底的处理，当软基土层层底埋深h≤3m 时，可采用换填或就地固化处理；对于软基土层层底埋2＜h≤3m时，填土高度大于5m，采用换填处理时基坑开挖较深，需临时设置支护措施，工程量较大，宜采用就地固化方案。轻质路堤是近年来发展的新技术，采用轻质的填料（主要有EPS 泡沫塑料和气泡混合轻质土两种材料）代替传统的砂土填料，使软土路基荷载大幅度降低，从而达到软基不处理或弱处理即可满足沉降和稳定要求的目的。

开挖台阶可以使路基沉降在每个台阶被消除，增加抗路基下滑的抵抗力。先清除旧路基边坡表层土，然后沿原有路基边坡坡脚向上开挖台阶。开挖的深度要适当深一些，开挖到路基密实的层位，同时也可以把一些生长较深的树根给清理干净。但是其开挖的最大高度要符合规范及设计要求，保证台阶的稳定性。路基台阶施工要边挖边填，当一个台阶填筑到规定高度后才能对下一个台阶进行开挖，这样可以保证旧路边坡的稳定性。

将土工合成材料运用到路基路面结合部处治施工工作中，对整个结合部分强度性能的提升具有重大作用。土工合成材料具有较高的强度，以及较小的延伸率，受到外力作用，填充物会逐渐移动到两侧，进而使得路基土层的稳定性大幅增强。随着路基填筑高度增加，铺设土工合成材料，通过加强其与被加固材料间形成的摩擦力，提高路基纵、横向极限抗拉强度，实现对新旧路基差异化沉降程度的有效控制，可一定范围内减小不均匀沉降。

根据以往改扩建项目的建设经验，适当提高路基压实度，可以在增加造价不多的条件下，有效地提高路基整体强度，减少不均匀沉降。为减少新旧路基之间的不均匀沉降，需对新建路基进行补强作业。在新建填方路基正常碾压完成后，可采用液压式压路机碾压补强工艺进行加强压实。在压实度达到要求的基础上,采用液压式压路机先内侧后外侧进行碾压补强。

对路基进行填料施工，需要着重加强对所用材料的质量控制，无论是化学物质，还是硬性物质，都很可能会导致土层受到污染，进而增加路基出现裂缝的概率。当完成处治后的路基路面投入到正式使用时，整个路基的稳定性也会逐渐出现问题。选择品质与性能较好的矿渣、砂石等材料，对路基进行填充并压实。除此以外，还可以优先考虑材质较为坚固、渗透性较强的硬质材料，对路基进行填充，有利于大幅提高整个路基底层的强度与承载性能，防止道路在实际使用过程中因承载压力较大，出现局部形变的问题。

3.2 新旧路面拼接处理

扩建公路不同于新建公路，扩建工程中，由于旧路在多年的运营期内已经经历行车荷载的反复作用，土体的瞬时沉降、主固结沉降、次固结沉降均趋于相对稳定，因此在受外荷载作用时，新旧路面结构内的应力与位移会有一定的区别，如果新旧路基和路面的拼接不合理，将会影响路面结构的承载能力，在荷载作用下沿新旧路面拼接处形成纵向裂缝反射到新铺的路面上来，严重影响路面外观和行车舒适性。常见的解决方案有：铣刨台阶、铺设抗裂贴等中间夹层、设置枕梁及横向拉杆、注浆等。

新旧路面拼接是高等级公路改扩建施工中的重要内容，传统工艺中采用铣刨台阶的方式来加强新旧路面连接。设计阶段，需对路面拼接台阶宽度进行科学的设计和控制，避免将拼接位置设置在受力不利的区域；通常需将其设置于旧路路肩区域，杜绝上台阶位于轮迹带的下方位置，从而有效保障公路路面的使用性能。

就反射裂缝自身而言，基本上不会影响路面的性能。但是因反射裂缝出现后的一些附加问题会影响路面的使用功能和使用寿命，如水由裂缝渗入等问题。水不但对沥青面层有影响，而且还会冲刷基层、湿软地基，降低路面承载能力，从而加速路面的开裂和恶化。因此，必须采取切实可行的措施防治或延缓反射裂缝的发生。在新旧路面之间铺设土工布等中间夹层，对新旧路面结合部性能进行加强。在刚性基层的接缝位置以及新旧路面拼接纵缝处，跨缝铺设改性沥青防裂卷材，改性沥青防裂卷材可用于新旧路面的刚性基层拼接缝顶部以及沥青面层接缝位置的防水处理；在半刚性基层接缝位置，跨缝铺设抗拉强度更高的自黏式聚酯玻纤布，自黏式聚酯玻纤布具有自粘、防水与抗裂作用，防渗的同时减小接缝位置的层底应力。

对于水泥混凝土路面，沿新旧水泥混凝土面板间设置横向拉杆，以加强新旧混凝土面板的横向联系，减少反射裂缝。新旧水泥混凝土面板接缝为纵向沿路线方向，可在接缝正下方跨缝设置纵向混凝土枕梁，降低因交通荷载作用而在新旧混凝土板接缝的弯沉量和弯沉差，从而减少裂缝处的剪切应力，实现对新旧路面间裂缝的有效控制。

旧路路肩在雨雪、冻融、植物侵蚀，或者旧路施工缺陷等因素的作用下，易产生断板、脱空等质量问题。在改扩建以后，旧路路面改变使用用途，变为行车道，承受交通荷载，会出现承载力不足的问题，造成新旧路面连接部裂缝。改扩建施工前对既有路面开展专项检测，承载力不满足需求的路段可采用注浆处理，注浆方式及材料应根据实际情况确定。