高速公路加宽路基沉降差异及控制技术探讨

2021-04-10贺如意

工程技术研究 2021年16期

贺如意

中交二公局第三工程有限公司，陕西西安 710000

通过对老高速公路的扩建加宽施工，能够进一步快速提升高速公路的运输能力，并加强地域之间的经济联系。然而，在高速公路具体加宽施工的过程中，往往存在的问题比较多，很容易出现沉降不一致的情况，直接对公路的寿命和运输能力造成不良影响。因此，有必要进一步分析高速公路加宽工程沉降差异的影响因素，并及时采取有效的对策，在最大程度上保证公路的质量。

1 加宽路基沉降差异的影响因素

由于老高速公路的运行时间相对比较长，在其运营过程中，软土地基在连续荷载的作用下，其中的水分会被及时排除出去，能够很好地解决土颗粒之间的蠕变问题。老高速公路的固结沉降和次固结沉降在加宽新建期间基本结束，路基也逐渐稳定下来。为了提高新建路基的稳定性，常采用初始沉降、固结沉降、次固结沉降等处理措施，但由于处理的时间相对较短，给沉降差异问题的发生埋下了隐患。随着公路使用时间的不断延长，沉降差异会越来越大，同时，由于新老地基压缩模量存在差异，很容易导致沉降差异问题的发生，从而影响行车安全。为了有效避免该问题的发生，需要对相关因素进行合理的控制。

2 加宽路基沉降控制技术

2.1 软土地基处理

在当前软土地基的处理过程中，经常会采用换填法、复合地基法、排水固结法、强夯法等措施。根据过去的处理经验，采用快速固结法能够有效保证地基处理效果，缩减工期；复合地基法在工程施工中的应用也相对较多，能减缓沉降变化趋势，避免新老地基出现严重的沉降差异问题。在实际施工的过程中，需要综合考虑地质情况、建筑材料、机具设备、建设时间及地区环境，合理选择地基处理方法，按照相关设计规范要求施工，加宽路段的地基回弹率应该保持在40MPa左右。工程现场实际较多采用预制管桩、水泥土搅拌桩处理（湿喷法或干喷法）、路基泡沫轻质土填筑、新旧路基处加设素砼桩、换填碎石或换填灰土、铺设钢塑格栅等技术措施进行处理，根据施工经验，这些处理措施能取得比较好的效果。

2.2 台阶开挖

新老地基的结合常采用台阶拼接的形式，该方式可以让新老地基的结合更加紧密，有效减少沉降差异问题的发生。在当前加宽路基施工中，经常会采用直接开挖的方式，开挖和填筑施工同步进行。在开挖前，应根据老路路基稳定性的要求，合理确定开挖台阶的大小。在开展扩宽施工的过程中，首先需要挖出老路的路肩，挖除宽度应保持在40cm左右，然后进行路基边坡的开挖，从而形成内倾斜台阶。台阶的宽度保持在2m以上，高度按照设计图纸要求确定，然后采用分层填筑的方法对路堤进行加宽处理。为了保证路基的结合效果，新老路基的结合面应保持在2m左右，这样能保证拼接处有效的黏结性和密实性。新旧路基的台阶开挖应自下而上随填土高度逐层进行。为了避免台阶被雨冲刷，可以用彩条布进行覆盖或喷刷水泥砂浆进行防护；为了确保新路结合处压实效果，可以采用小型振动夯机对台阶内侧接缝位置进行补充夯压，确保结合处碾压密实。

2.3 土工格栅加固施工

对每层台阶顶面和路基底部进行土工格栅的加筋施工，可以避免集中荷载传递到新路基中，让新老路基的填料共同承受外力，避免新老地基荷载差异过大而导致地基沉降差异过大问题的发生。土工格栅在达到设计应力的状态时会产生一定的变形，并容易在该力的作用下导致横向位移的发生，如果位移超过一定值，就很容易导致裂缝问题的发生。为了避免这种情况的发生，在土工格栅施工的过程中，应该将预应力施加到其上方，在其发生变形之后再进行填土操作，这样可以起到避免裂缝产生的作用。通常情况下，土工格栅位置的设计越靠上效果越好，因此常在路基的上部铺设。

2.4 增设反压护道施工

如果地基的深度过深，为了保证路基的稳定性，需要合理设计填土护坡道，避免软土地基和路堤边坡在护坡道重力作用下产生严重的侧向位移，避免在路基加宽施工中受到地基瘫软起拱效果的影响，从而进一步提升路堤的稳定性，确保路基的施工质量。通常，在施工过程中，反压护道的高度为路堤高度的一半，并根据边坡稳定性的要求，合理设计每侧反压护道的宽度。

2.5 强化路基加宽的压实度

在路基的实际施工过程中，首先应清除老路边坡及地表的圬工材料、垃圾、耕植土等，然后对地基进行压实处理，压实度应不小于90%。如果对新路基进行搭接，需要重新开挖台阶，台阶宽度应该按照2m进行控制，台阶的高度需要根据公路情况合理选择。在连接处加铺一层4m的刚塑双向土工格栅，并用U型钢钉固定于台阶之上，搭接的宽度不应该小于10cm，并用U型钢钉或镀锌钢丝固定捆绑。在对路基进行压实处理的过程中，通常会采用冲击碾压和一般性振动碾压，碾压的过程中遵循从外向内的原则。在完成一定层次的填筑碾压之后，应及时进行冲击碾压处理，并保证新老路基的碾压质量。为了减少加宽路基的不均匀沉降，当填土高度较高时，可以进行路基等载或超载预压。

3 加宽路基沉降标准的控制措施

3.1 做好对老路基的调查工作

在加宽工程开始施工前，一定要做好对原有路基的调查工作，对旧路基的情况进行科学的评价，科学预测新旧路基拼接可能造成的沉降问题。（1）做好对路基的调查工作。调查已有路基的病害、隐患以及原有公路的实际排水能力，摸排路基已经产生的沉降问题，深入分析桥头的跳车点。（2）做好对路基的评价工作。判断路基高程是否满足洪水频率要求，评价路基内部的干湿状态，分析路基的实际承载能力、病害类型、分布范围、规模和成因。（3）做好对路基的相关调查试验。通过现场承载试验，掌握路面的回弹模量；通过路基的重型动力触探测试，掌握路基结构的承载能力和抵抗变形的能力；通过环刀法，测试路基的湿度。

3.2 确定路基沉降标准

在实际公路调查中发现，旧路的中心线和规划的中心线不重合，如目前参建施工的宁合高速扩建工程中，有的路段需要进行双侧加宽，有的路段为单侧加宽，路基沉降观测标准是路基设计中相当关键的一部分。对于单侧拼宽的路段，新老路面中间由于有隔离带，加宽部分的路基建设可以采用新建容许工程沉降标准进行控制，在考虑加宽工程的实际特性后，将路段提高一级，按照新建道路涵洞、箱涵处容许沉降进行控制，沉降率不得超过20cm。对于双侧拼宽的路段，加宽道路横坡度在交工之前，其增加值不应超过0.5%。在一般的工程设计中，会将拼宽的宽度限定在14～18m。根据相关计算公式，可以计算出新旧路肩的沉降差异应该控制在3～10cm。

3.3 合理布置观测点

（1）布置沉降测点时应将临空、桥头和小型构造物作为重点监测路段。（2）一般软基处理路段沉降观测断面设置间距为100～200m，桥头软基处理路段设置2～3个观测断面。非软土一般路段沉降观测断面设置间距为1000～2000m。所有大、中、小桥（包括通道桥）位置均需设置一组沉降观测点，观测点位于桥头引道搭板外。（3）横断面两侧共布设5个观测点：旧路左侧路缘带（仅单侧设置）和旧路硬路肩外侧位置各设置1处观测点，采用道钉打入；拼宽路基土路肩范围内设置1处位置观测点，埋设沉降板。（4）在沿河塘段进行拼宽路基填筑时，为了确保路基稳定性，应在路基坡脚处设置测斜管，对路基稳定性进行监测。

3.4 观测技术要求

根据高速公路施工观测与动态控制的需要，填筑期应满足四等变形观测要求，按三等水准测量要求进行观测；路基施工期、路面施工期和缺陷责任期应满足三等变形观测要求，按二等水准测量要求进行观测。根据施工进度，路基的沉降观测可以分为三个阶段，即路基施工期观测、路面施工期观测和缺陷责任期观测。路基施工及预压期每月观测2次，路面施工期每月观测1次，缺陷责任期每季度观测1次。加宽路基路床填筑结束后，沉降速率连续2个月小于3mm，才能进行路面底基层、基层的施工。当路面底基层、基层施工结束后，沉降速率连续2个月小于2mm，才能进行路面面层的施工。