公路改擴建工程中的路基拼接技術探究

歐陽路明，唐旻（江西省贛南公路勘察設計院，江西 贛州 341000）

公路改擴建工程中的路基拼接技術探究

歐陽路明，唐旻
（江西省贛南公路勘察設計院，江西 贛州 341000）

闡述了路基拼接的特殊性，詳細分析了路基拼接有限元模擬，針對路基拼接的病害，提出了相應的處理方案，以供參考。

改擴建；路基；拼接技術

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.023

1 引言

路基拼接技術的難度較高，是整個公路擴建工程的關鍵步驟。做好路基拼接能有效減輕新舊路面間的差異性沉降，去除由于新舊施工不同造成的路面沉降。本文經過大量的理論知識研究，從路基拼接技術的特點出發，總結出發生病害的原因，根據具體問題提出相應解決方案，從而進一步提高公路擴建中的路基拼接技術水平。

2 路基拼接的特殊性

高速公路擴建與新建施工過程對比，具有許多類似點，例如：填料的要求以及壓實的處理方式等，但在實踐過程中，由于路基拼接存在特殊性，因此，在設計時必須要充分考慮，才能提高公路擴建的質量。其主要表現在以下方面：

1）新老路基填筑所需時間存在有較大的不同，固結度也會有所差異，填土性質也有所區別。

2）原有路基經過長時間的使用，沉降量是固定不變的，新擴建路段因為附加力的不同產生差異性沉降現象。

3）老路邊坡在施工過程中的壓實度呈現較差的現象，在進行擴建施工時，原路邊坡一方面是與新建路基拼接的部分，一方面屬于行車道中最外側的車道，該車道主要行駛的是大型貨運車輛，載重量較大，對路基產生的影響顯而易見，因此，必須要建設高質量的路基以滿足使用要求[1]。

4）路基拼接處由于所處區域特殊，施工工藝要求較高，較易發生質量問題。

3 有限元模擬分析

3.1 模型與參與計算

1）簡化處理

在工作過程中，為了能夠確保施工過程的簡便性，同時能及時反映出施工過程中的質量問題，可以做如下簡化。

（1）實踐過程中，假如縱向的長度過長，可以通過調整角度對其進行處理；

（2）對于老路基全部固化，并且地基與老路基不出現再次沉降現象，需要對新建的路基部分沉降進行考慮；

（3）新老路基拼接處需采取先進的施工工藝，保證新老路基結合處完整和均勻；每層材料必須使用相同材質的施工材料，同時采用連續施工的方式進行施工，以保證整體的牢固性。

2）模型計算參數

本文以某高速公路的斷面地基為研究對象，設定老路基、地基的密度為0，也就是說，老路基和地基不會出現沉降的現象。模型具體的計算參數見表1。

表1 計算參數

3.2 有限元計算

1）計算模型

模型計算采用的是plaxis巖土軟件，并以Mohr-Coulomb本構模型作為基礎，按照分步施加荷載的方式進行。由于本斷面的地下水位比較深，因此，在幾何模型中需要設置路基的寬度為42m；邊坡率控制為1:1.5；地基壓縮厚度按照σz=（0.1～0.2σc確定（其中，σz為附加應力；σc為自重應力），詳細幾何模型如圖1所示。

圖1 幾何模型、觀測點布設

2）工后15a沉降曲線（見圖2、圖3）

圖2 拉應力分布

圖3 沉降變形曲線

3.3 結果分析

從圖2、圖3可以看出：

1）新舊路基呈現不同沉降量問題

主要原因：老路基建成使用已超過10a，已經完全固結，在以后使用中已經不會再發生變形的現象，基本處在一個非常穩定的時期。新路基的拼接完成之后，由于公路本身重量以及行駛車輛的作用，會再次發生沉降現象，破壞原有的平衡狀態，產生附加性沉降[2]。

2）老路基最多會發生1.2cm沉降量，而后基本保持不變

新老路基的各項參數都會不同，填料性質、固結度、變形量和承載平衡性都會有較大的差別，各方面參數都不如老路基穩定，因此,由于自身以及使用環境的影響，新路基會發生2.1cm的沉降，與老路基沉降量相差0.9cm。

3）施工過程中，路面結構的應力主要在拼接處集合，使得此處部分剪應力發生較大變化，新老路基由于沉降量的不同，會發生破壞現象。通常情況下，表現的形式為拼接處有很大的縱向裂縫產生，并且在長時間的使用過程中，不斷加大沉降量，必然會導致裂縫向下蔓延，最終使得路基整體承載能力急劇下降，影響行駛安全[3]。

4 路基拼接典型病害

結合實踐經驗，總結出經常會發生的公路病害現象，排除由于排水導致的病害，并且結合力學等相關知識，得出基本結論。我們認為，由于路基拼接造成的路面發生病害現象主要有以下幾個方面：

1）縱向裂縫

差異性沉降與裂縫蔓延是導致路基、路面縱向裂縫生成的主要因素。一旦路基裂縫產生，勢必會導致整體路基的承載能力與整體穩定性受到影響，路面縱向裂縫必然會使得整體性能變差，雨水會加重病害，造成使用性能急劇下降。

2）橫向不均勻沉降

橫向不均勻沉降的主要原因在于附加應力不規則的在地基頂面延伸，并且隨著不同壓力的施加導致不均勻現象出現。沉降現象逐漸蔓延至路基頂部，如果在施工過程中，地基采用的材料性能好，也會有可能出現脫空的現象；如果沉降量蔓延至路面表層，則會出現縱向裂縫[4]。

5 路基拼接的處理方案

經過以上實踐經驗的總結，以及參考國內外施工經驗，提高拼接施工質量和降低沉降量的主要施工方法有：提高軟路基質量、老路邊坡開挖臺階、提高壓實度標準、鋪設土工格柵措施等。

1）老路邊坡開挖臺階

在施工過程中，對老路邊坡開挖的主要作用表現在以幾點方面：

（1）將原有表層土以及軟化路邊坡及時清除，換土并且進行壓實處理；

（2）新舊路基拼接部分比較容易發生質量問題，挖臺階之后使整個接觸部分面積增大，能抵抗較大的剪切力。如果沒有進行臺階處理，而是直接進行拼接，那么在其他條件相同的情況下，拼接部分的質量最差；

（3）橫向臺階如果使用土工格柵會增大錨固長度。

2）提升壓實度標準

在施工過程中，提升新填土的壓實度，其主要的原理與采用碎石、砂礫填滿的作用一樣，都能夠整體提升路基的強度，提高承載能力，降低由于路面承載能力提升的原因，造成沉降出現差異[5]。

3）鋪設土工格柵

在施工過程中，假如拼接部分采用土工格柵鋪設，就能提升整體的穩定性能。主要表現在：

（1）減輕拉應力和剪應力。土工格柵和土結合在一起，有效的降低拉應力和剪應力，同時減小作用在路基中的力，改變作用力分布，防止裂縫的產生；

（2）均化差異沉降。通過鋪設土工格柵，能夠通過加筋的作用提升路基的穩定性，提高整體承載性，減小變形量，改善使用性能；

（3）避免路基發生橫向位移，是土工格柵發揮的主要作用。

4）地基處理

軟土路基部分，由于承載能力較弱，壓縮性大，固結時間較長，完成施工后仍然會出現比較大的沉降量。而老路基由于在常年的服役過程中，沉降與固結已經完成，在這種類型路段施工后，必須嚴格控制沉降量。一般情況下，沉降量的計算方式為分層總和法，在對沉降標準的控制上，需要按照“原有路基與拓寬路基的路拱橫坡度的工后增大值不應大于0.5%”確定。

6 結語

總之，在隨著我國交通事業的不斷發展，高速公路修建數量日益增多，同時在新舊老路結合的過程中，路基拼接質量問題凸顯比較嚴重。而路基拼接技術的核心問題是控制施工后的差異性沉降現象，進一步減輕或者消除路基、路面發生裂縫的現象，提高公路的質量和使用性能，保證車輛行駛安全。經過大量的實踐得出，根據理論知識進行分析和計算，同時結合工程實際，制定較為嚴密的施工方案，并且保證施工質量符合標準，只要按照上述要求進行施工，就能提高公路整體質量，減輕或者避免路基、路面產生裂縫的現象。

【1】王杰.貴州省凱里至雷山公路改擴建工程設計重難點分析與思考[J].黑龍江交通科技，2016(5)：38-39.

【2】曹新玲.公路改擴建項目的經濟評價方法與應用[J].科技經濟市場，2016(5)：157.

【3】王旭東.公路改擴建項目的現狀及特點與技術問題分析[J].科技展望，2014(16)：204.

【4】王飛.高速公路改擴建工程拼接技術的探析[J].江西建材，2014(19)：135-136.

【5】刁忠軍.高速公路改擴建工程中的環境保護[J].交通節能與環保，2015(3)：115-116.

Study on the RoadbedSplicingTechnologyinHighwayReconstruction and Extension

OUYANGLu-ming，TANGMin
（JiangxiGannanHighwaySurveyandDesignInstitute，Ganzhou341000China）

Thispaper first expounds the particularityof the roadbed splicing, and then detailed analysis of the roadbed splicing finiteelement simulation, andfinallythediseaseof the roadbedsplicing,put forwardthe correspondingtreatment planfor reference.

extension;roadbed;splicingtechnology

U418.5

B

1007-9467（2016）12-0090-03

2016-09-12

歐陽路明（1988～），男，江西吉安人，助理工程師，從事公路橋梁設計與研究。