高速公路扩建工程路基施工技术

2022-05-09孟涛

运输经理世界 2022年19期

关键词：土工路堤格栅

孟涛

（山东华安检测技术有限公司，山东济南 250107）

0 引言

在我国公路交通不断健全与完善的今天，交通量日益剧增，原来建设的高速公路的设计标准较低、服务水平参差不齐，无法满足交通运输需求，所以我国很多高速公路需要扩建，通过研究高速公路扩建路基施工，为高速公路的扩建质量提供有力保障。

1 工程概况

本文研究过程中以某高速公路扩建为例。按照设计标准将高速公路设置为双向八车道，车速最高在120km/h，加宽方式以两侧拼宽为主，单侧分离加宽为辅助，单侧拼宽。

2 高速公路扩建工程路基施工设计

2.1 选择拼接加宽方式

2.1.1 拼接加宽方式

高速公路扩建的旧路拼接式加宽方法主要分为双侧加宽与单侧加宽，是指在旧路的两侧或单侧增加几条车道，从而拓宽高速公路，在扩建时首先需要拆除旧高速公路现有的交通工程设施、路基防护设备等，在旧路的两侧或单侧进行拼接，进而达到扩建的宽度。

（1）单侧拼接加宽

单侧拼接加宽是旧路扩建工程施工过程中仅能在既有的旧路某侧加宽路基，保证另一侧路基不改变。单侧拼接加宽只允许出现一条拼接缝，施工面比较广，这样可以使质量得到有效保障。旧路加宽工程仅能从单侧开展，相同施工点能够实现更大的工程量，具体的加宽宽度甚至大于设计宽度值，这样方便压路机施工，从而加强压实度，使扩建路基的质量得到有效保障。

（2）两侧拼接加宽

两侧拼接加宽是在原有路基中线的基础上，在旧路两侧扩建宽度相同的路基，两侧扩建工程量比较小，可以使用现有旧路工程项目比较多，技术已经完善，这种方法经常应用于高速公路扩建工程施工中。

2.1.2 拼接加宽方式选择

在工程实际施工过程中，可以混合使用这两种扩建方法，根据路段的具体状况，尽量使用旧路，减轻工程施工任务。但是使用任意一种路基扩建拼接方法，都需要使新旧路基有效拼接得到保证，使新旧路基在整体结构中均匀受力。

2.2 新建公路路基碾压

2.2.1 清理基底表面

路基扩建施工前，需要对原来地表层存在的树根、草皮等进行彻底清理，避免因原地面表层植物的生长、腐烂等因素，使得新老路基拼接面出现孔隙，造成土体塌陷。另外，还能避免因路基填料的污染而软化土体强度，导致扩建路基出现滑裂面，最后对路基的平稳性产生直接影响。

2.2.2 高速液压施工步骤

（1）夯点布置

高速液压夯实机是垂直向下用力，能够在构造物周边施工，施工过程中需要和构筑物之间保持5m以上的间距；单击点间距通常控制在1.5m左右，使用正方形布点，通常情况下为“三档九锤”。

（2）施工工艺流程

针对夯实路段，根据施工前准备项目展开液压夯实前场地的平整碾压。根据夯点设置图，使用白灰对夯点位置进行标注，液压夯实机根据测量放样位置归位，使夯锤对准点位。把夯机调整到强档对其夯击三锤，然后对测点的压实度、弯沉模量、下沉量及回弹模量进行测量。将三锤作为一组，详细记录每组测点的压实度、下沉量、回弹模量及弯沉模量。当一个夯点符合夯击标准以后，需要转移至下一个点位，每次施工左、中、右单点，然后展开下一排三点施工。

2.3 路基填筑施工方法

2.3.1 选择填料

为了使新旧路基之间的不均衡沉降得到有效控制，新路基的填料需要和旧路基构成相同的结构，确保平稳性，使用的填料和旧路一致。如果因条件限制不能使用相同填料的情况下，尽可能使用含石量比较多的砂砾石或山皮土，其具备多样化的特点，适用高速公路扩建施工。使用砂砾石填料能够降低路堤出现压缩变形的概率，增强承载力。针对材料需要符合以下要求：碎、砾石的粒径通常是0.5～10cm，碎、砾石和山皮土中包含的碎、砾石含量控制在30%～50%；碎、砾石和山皮土的回弹模量应在30～40MPa，含水量控制在10%～15%，CBR大于8%，密度是1.85～1.95g/cm。

2.3.2 施工放样

路堤填筑工作施工前，测量人员需要按照加宽路基设计宽度和边坡坡度测量出扩建路基坡脚线，同时使用石灰标记路基边线。为了使路堤边缘的压实度与规范要求一致，路堤填筑边线最少需要超过扩建路基坡脚线30cm。

2.3.3 路基填筑材料铺筑

路基填筑施工过程中，工作人员需要依据路基运输车辆的运载量，路基试验阶段得到的填筑材料松铺厚度，对每车路基填筑材料的卸料间距进行详细计算，现场工作人员需要依据卸料间距使用白灰在下承层上标记土网格，同时指导运输车辆根据土网格卸料，运输到路基上的填料需要使用推土机推平，推平之后测量与调整填料的含水量。

2.3.4 路基欠载预压施工

路基欠载预压施工工艺流程，如图1所示。

图1 路基欠载预压施工工艺流程

2.4 台阶开挖

2.4.1 台阶样式

（1）标准样式

台阶样式主要分为标准样式、内倾样式、竖倾样式及内挖样式几种类型。其中，标准样式是台阶的宽度和高度，是根据处理之后的旧路基边坡坡度设定，这种样式具有的优点是便于施工，当确定台阶的高度和宽之后，方可开挖。其具有的缺点是旧路基边坡的坡比时常发生改变，所以偶尔不能同时符合宽度与高度的标准要求。在具体工程施工过程中，根据侧重通常仅控制开挖台阶的高度或宽度，假如为了确保扩建路基拼接位置的质量，需要严格管控台阶的高度，假如仅为了提升锚固土工格栅长度，需要对台阶的宽度加强控制。

（2）内倾样式

内倾样式台阶是指基于标准样式台阶水平面的基础上，向内挖出一个往内倾斜相应角度的倾斜面，这是当前竣工扩建工程经常使用的一种台阶样式。

（3）竖倾样式

竖倾样式台阶指的是基于标准样式的前提下，应在挖开的垂直面上设计一个向路基中线倾斜的角，如此一来便于压实，从而填筑下一个台阶面上的路基。

（4）内挖样式

内挖样式台阶是指开挖台阶的坡度与旧路相比更加平缓，这种样式的优势是能够确保拼接位置的压实质量，土工格栅具备充足的锚固长度。

2.4.2台阶尺寸

根据有关规定可以得知，扩展旧路堤过程中，需要在旧路基坡面开挖台阶，台阶的宽度需要大于1m，如果扩建拼接的宽度小于0.75m时，可以使用超宽填筑或者翻挖现有路基等手段。在已竣工的高速公路加宽工程中，扩建路基拼接的台阶高度往往小于8m，宽度需要视边坡坡度而定，通常控制在6～20m。为了便于施工土工格栅锚固工作的顺利开展，可以将台阶宽度控制在10～20m，高度由坡度而定，设计为2m的倍数即可，以便分层填筑路基。

2.4.3 台阶内倾角

在竣工的高速公路加宽工程中，扩建路基拼接的台阶内倾角度通常控制在2%～4%，但是实际状况需要根据工程施工情况，视工程特征、气候条件及施工条件等而定。

2.5 土工格栅铺筑技术

2.5.1 路基整平碾压

土工格栅在铺设以前需要碾压平整路基，所以应碾压平整和土工格栅接触的路基面填料粒径，从而可以更好地铺筑土工格栅。

2.5.2 铺设土工格栅

通过裁剪好土工格栅，顺着风的方向叠层整齐平铺，从横向的角度要求土工格栅之间的叠压应大于10cm，使用U型钢卡钉把土工格栅钉进路基牢牢固定，U型钉之间的距离需要小于2m。

2.5.3 铺料要求

土工格栅铺设完成后，其上铺料不能使用粒料含量多、干密度较小的石渣料或者山皮土。根据工程实践表明可以得知，如果辅料干密度较小会使碾压工作难以进行，从而对施工进度产生直接影响，粒径较大，会对土工格栅造成破坏，对其功能的有效性产生影响，所以辅料使用强风化砂岩最佳。

2.5.4 填筑

上料车不能在土工格栅上行驶，只能从一段或者从两侧不断填筑，从而在格栅中填满铺料。

2.5.5 整平碾压

土工格栅铺筑过程中需要利用平地机整平填料的厚度，在填平过程中不能触碰土工格栅，接着遵照先轻厚重的原则碾压，直到密实度符合要求即可。

2.6 软基处理

2.6.1 软基的浅层处理方法

（1）换填法

换填法在应用过程中铲除路基下面的所有软土之后，在路基上重新填筑高强度、渗透性强的碎石、砂砾石等。这种方法能够真正改变不良地基，通常应用于软土层距离地表层较浅、土层厚度小于2m、容易排水的施工处。

（2）砂垫层法

砂垫层法是指将一层薄砂铺在软土地基的地表层，然后填筑路基。这种方法可以推动地基进行排水固结，提升强度与下降速度，经常应用于表层不出现隔水土层、施工时间长及路基高度不超过2倍极限高度的路况，不可应用于短工期路况、深厚软土等路况中。

（3）反压护道法

反压护道法是指在路堤两边填筑适量高度和宽度的护道，以便更好地抵抗路堤两边地基基础形势，进而可以使路堤的平稳性得到有效保证。虽然这种方法施工简单，但是需要很多土石方量，占据较大的施工面积，竣工后可能出现沉降。

2.6.2 软基的深层处理方法

（1）竖井排水法

竖井排水法分为塑料排水板法与砂井法，可以加快排水固结，快速下降，可降低竣工后出现沉降的概率，但是软基强度增长非常慢，施工时间很长。竖井排水法在软土深厚、填土高、路堤平稳及工期要求不快的软土路基中得到广泛应用。该法不可应用于包含大量机质黏土、泥炭等土料中，在路堤平稳性较差、工期紧张的软基路段同样不能实现理想的应用效果。

（2）碎石桩

碎石桩是采取冲击或者震动的方法在软弱地基中成孔以后，在土孔中填筑砾石、砂石、卵石等材料，构成直径较大的密实碎石粒料桩，与软土同时发挥作用构成复合地基。这种方法可以加快软土排水固结的速度，增强地基的强度，提升地基的平稳性，缩减总体沉降量。

（3）加固土桩

加固土桩主要将生石灰、水泥及粉煤灰等作为重要的加固地基材料，其中粉喷或浆喷的方式是软基加固土桩经常使用的一种方法，与软土同时发挥作用构成复合地基。这种方法可以增强地基的强度，提升地基的平稳性，降低总体沉降量，然而因为受到施工技术的约束，其通常可以处理15～20m的深度，如果深度超过20m的超深软土地基，加固土桩会变为悬浮桩，其下卧层软土竣工后会出现较大沉降，最终无法实现理想的效果。所以，在设计路基加宽工程与施工期间需要科学使用处理方法，最终达到满意的目的。

对于低填路基段，假如地基土的软弱程度不明显，则新加宽的路基能够借鉴常规的路基对地基的技术要求。究其原因是路基结构自重比较小，不会对地基造成重大影响。所以，在设计与施工阶段，需要充分发挥原状土结构的强度，尽量防止扰动下卧层土，必要情况下，铺设土工格栅增强新旧路基的板体作用，增强整体强度，避免出现不均衡下降的现状。

对于高填路基段，软土地及需要采用相应的治理手段，究其原因是高填方路基段因为其具有自重会形成较大的沉降量，对地基不采用恰当处理手段的结果会使新旧路基之间出现较大的不均衡沉降，进而导致新旧路基之间出现纵向裂缝。所以，在设计与施工阶段，需要将粉喷桩、碎石桩等手段应用于软土上填筑高路基，同时尽量使用轻质路基填料填筑。

在处理高填路基段软土地基过程中，不能单独利用加固土或者换填砂石的方法，究其原因是其仅能在低填路基段与地基的浅层处理的情况下使用，在土工格栅和新旧路基拼接开挖台阶中同时采取砂井排水、粉喷桩等手段，最终构成综合处理措施。