改擴(kuò)建公路路基加寬技術(shù)分析

杜靜新

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

隨著省內(nèi)國(guó)省干道公路交通體系的不斷升級(jí)和完善，為了滿足省內(nèi)區(qū)域溝通和運(yùn)輸便捷性，公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必須超前于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)，為區(qū)域發(fā)展預(yù)留足夠的彈性空間。采用新建公路的方法能夠從根本上緩解和升級(jí)區(qū)域交通運(yùn)輸效率，但是新建項(xiàng)目總體投資較大，且施工周期較長(zhǎng)，短期內(nèi)收效不明顯;為了克服新疆項(xiàng)目帶來(lái)的缺陷和弊端，對(duì)既有公路進(jìn)行拓寬改造升級(jí)是一種行之有效的公路升級(jí)改造方法，能夠以最經(jīng)濟(jì)的方式、以最高的效率快速實(shí)現(xiàn)公路交通運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)的升級(jí)改造。本文省內(nèi)國(guó)省干道改擴(kuò)建施工項(xiàng)目為研究對(duì)象，對(duì)相關(guān)改造方案進(jìn)行綜合比選分析，并就涉及到的核心拓寬改造施工技術(shù)進(jìn)行分析，明確了核心施工技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，以期提升后續(xù)公路改擴(kuò)建施工的效率和質(zhì)量。

1 改擴(kuò)建公路路基加寬施工方案分析

1.1 公路路基拓寬基本原則

在公路路基拓寬改造施工過(guò)程中，為了保證改造施工的可行性和適用性，必須制定相應(yīng)的改造方案，以保證拓寬改造施工的后期效果。首先，在對(duì)拓寬改造標(biāo)段進(jìn)行路基加寬時(shí)，應(yīng)同時(shí)選定三個(gè)以上的加寬改造方案，經(jīng)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查對(duì)比論證后，得到最佳的施工方案，以保證路基加寬施工的最佳性價(jià)比和可靠性;再者是，在拓寬改造時(shí)應(yīng)確保原有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力，利用好原有路基結(jié)構(gòu)的邊坡斜率、排水邊溝尺寸，保證加寬后的路基護(hù)坡斜率滿足運(yùn)營(yíng)要求，盡量減小拓寬改造后路基對(duì)附近耕地的占用量;此外，拓寬后路基改造應(yīng)結(jié)合路基沿線的橋涵分布形式綜合比選分析，保證拓寬后路基結(jié)構(gòu)的排水系統(tǒng)能夠正常工作，防止因路基改造后引起的附近農(nóng)田和林地的水土流失問(wèn)題;最后，拓寬改造路基填筑材料取用應(yīng)堅(jiān)持就地取材、因地制宜的基本原則，盡量保證拓寬改造路基新填筑料的級(jí)配、填土類型等和原路基填筑料一致，在新舊路基結(jié)合位置應(yīng)做好銜接位置的處治，防止因銜接不良導(dǎo)致的路基結(jié)合位置不均勻沉降。

1.2 拓寬改造路基結(jié)合位置的銜接處理

對(duì)于路基拓寬改造以后的路基結(jié)構(gòu)，為了保證在車輛荷載作用下不會(huì)引起結(jié)合位置的不均勻沉降問(wèn)題，必須保證結(jié)合位置的變形協(xié)調(diào)性和整體剛度，在省內(nèi)公路路基加快改造施工中，常用的銜接方式有臺(tái)階法和削坡法兩種。本文推薦將以上兩種處治方式綜合使用，為了控制路基銜接位置出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降、錯(cuò)臺(tái)及開裂，應(yīng)對(duì)原路基先削坡后，再開挖成臺(tái)階狀，削坡厚度應(yīng)控制在250 mm～300 mm之間;銜接臺(tái)階開挖應(yīng)遵循自上而下的順序，最大程度利用原始路堤結(jié)構(gòu)，降低削坡和臺(tái)階開挖工程量，開挖臺(tái)階土體應(yīng)分層夯實(shí)，保證臺(tái)階各層承載能力滿足要求，臺(tái)階開挖完畢后，應(yīng)觀測(cè)臺(tái)階的壓實(shí)度、平整度及預(yù)拱度指標(biāo)滿足要求。表1為拓寬改造施工過(guò)程中的壓實(shí)度控制指標(biāo)。

表1 拓寬改造施工過(guò)程中的壓實(shí)度及承載強(qiáng)度控制指標(biāo)

1.3 公路路基加寬改造施工用土工合成材料要求

在新舊路基結(jié)合位置因布設(shè)土工合成材料，以保證路基加寬位置的銜接可靠性和適用性，最大程度提高新舊路基結(jié)合位置的承載能力及綜合強(qiáng)度指標(biāo)。本文結(jié)合拓寬改造施工項(xiàng)目實(shí)踐，擬在路床位置鋪設(shè)高強(qiáng)度土工格柵布，并在路基底加設(shè)土工格室。在選定和使用土工格柵材料時(shí)，應(yīng)結(jié)合JTG/T D32—2012公路工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)技術(shù)規(guī)范技術(shù)相關(guān)要求完成。高強(qiáng)度土工格柵處理和土工格室的抗拉強(qiáng)度極限指標(biāo)為50 000 N/m，對(duì)應(yīng)的極限延伸長(zhǎng)度為5%，在使用土工格柵布加固時(shí)，應(yīng)保證土工格柵布的抗拉強(qiáng)度指標(biāo)不超過(guò)25 000 N/m，且相鄰?fù)凉じ駯挪牧系拇罱娱L(zhǎng)度不能低于200 mm，在土工格柵加固邊緣位置的折返重疊長(zhǎng)度不能小于2 000 mm，保證土工格柵布能夠完全夯實(shí)，防止在施工荷載擾動(dòng)作用下出現(xiàn)位置移動(dòng)，在回填土體時(shí)，應(yīng)使用鋼筋固定，并保證固定間距值不小于1 000 mm。圖1為施工現(xiàn)場(chǎng)使用的土工格柵材料和土工格室材料。

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)使用的土工格柵材料和土工格室材料

2 改擴(kuò)建公路路基加寬施工核心技術(shù)分析

2.1 公路路基加寬結(jié)合位置臺(tái)階開挖尺寸確定

通過(guò)在新舊路基結(jié)合位置布設(shè)結(jié)合臺(tái)階能夠提高單位高程內(nèi)的路基土體結(jié)合尺寸，通過(guò)增加接觸面積增加新舊路基結(jié)合位置的摩阻力和抗剪切強(qiáng)度指標(biāo)，保證新舊路基結(jié)合位置能夠結(jié)合為一個(gè)統(tǒng)一整體，提高結(jié)合位置的抗變形剛度，降低結(jié)合位置的不均勻沉降程度;此外，土體臺(tái)階能夠?yàn)榻Y(jié)合位置土體提供一個(gè)可靠的錨固區(qū)域，提升二者的結(jié)合能力。通過(guò)力學(xué)模型分析可知，土體臺(tái)階之間的摩阻力大小主要取決于土體粒徑的內(nèi)摩擦角，內(nèi)摩擦角和土體臺(tái)階尺寸之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，因此，在滿足施工條件的前提下，應(yīng)盡量擴(kuò)大臺(tái)階尺寸，也能夠緩解應(yīng)力集中引起的局部壓潰病害，結(jié)合施工規(guī)范，本文選定的土體臺(tái)階尺寸為1 500 mm(寬)、1 000 mm(高)。

2.2 土工格柵材料對(duì)路基結(jié)合位置的沉降控制

在拓寬改造施工中常用的土工格柵材料為輕質(zhì)、高強(qiáng)度聚丙烯材料，該材料的彈性模量、抗拉強(qiáng)度均較高，且在相同應(yīng)力水平下的延伸量較小，能夠很好地實(shí)現(xiàn)路基結(jié)合位置的協(xié)調(diào)變形。以省內(nèi)某拓寬改造施工項(xiàng)目為例，擬定其采用多層鋪設(shè)施工技術(shù)，總計(jì)鋪設(shè)層數(shù)為4層，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的頂面沉降數(shù)據(jù)如表2所示。

詳細(xì)分析表2可知，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，采用多層鋪設(shè)土工格柵加固處理技術(shù)后的拓寬路基結(jié)構(gòu)，其鋪設(shè)層數(shù)和沉降差異值呈現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，其首層后2層的沉降差異值最大，隨著鋪設(shè)層數(shù)的增加，二者之間的差異程度逐步減弱，綜上，在使用多層土工格柵鋪設(shè)加固時(shí)，應(yīng)使用2層鋪設(shè)較為合理。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)處置結(jié)果可知，采用土工格柵處治后，結(jié)合位置的側(cè)向抗變形剛度和約束性能均有顯著提升，在外部荷載作用下，土工格柵的抗滑及抗變形能力均有明顯增強(qiáng)。

3 結(jié)語(yǔ)

采用新建公路的方法能夠從根本上緩解和升級(jí)區(qū)域交通運(yùn)輸效率，雖然其問(wèn)題解決徹底，但是由于造價(jià)、施工周期等因素影響，導(dǎo)致無(wú)法在短期內(nèi)生效，既有公路路基拓寬改造很好地規(guī)避了施工周期長(zhǎng)、工程投資巨大的缺陷，不失為一種性價(jià)比較高的處治技術(shù)。本文對(duì)公路路基拓寬改造施工中涉及到的主要方案及核心技術(shù)進(jìn)行深入分析，明確了拓寬改造技術(shù)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用成效，公路路基拓寬改造施工技術(shù)能夠在省內(nèi)的公路改造施工實(shí)踐中推廣使用。