高速公路擴建工程路基施工技術(shù)

孟濤

（山東華安檢測技術(shù)有限公司，山東濟南250107）

0 引言

在我國公路交通不斷健全與完善的今天，交通量日益劇增，原來建設(shè)的高速公路的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低、服務(wù)水平參差不齊，無法滿足交通運輸需求，所以我國很多高速公路需要擴建，通過研究高速公路擴建路基施工，為高速公路的擴建質(zhì)量提供有力保障。

1 工程概況

本文研究過程中以某高速公路擴建為例。按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)將高速公路設(shè)置為雙向八車道，車速最高在120km/h，加寬方式以兩側(cè)拼寬為主，單側(cè)分離加寬為輔助，單側(cè)拼寬。

2 高速公路擴建工程路基施工設(shè)計

2.1 選擇拼接加寬方式

2.1.1 拼接加寬方式

高速公路擴建的舊路拼接式加寬方法主要分為雙側(cè)加寬與單側(cè)加寬，是指在舊路的兩側(cè)或單側(cè)增加幾條車道，從而拓寬高速公路，在擴建時首先需要拆除舊高速公路現(xiàn)有的交通工程設(shè)施、路基防護(hù)設(shè)備等，在舊路的兩側(cè)或單側(cè)進(jìn)行拼接，進(jìn)而達(dá)到擴建的寬度。

（1）單側(cè)拼接加寬

單側(cè)拼接加寬是舊路擴建工程施工過程中僅能在既有的舊路某側(cè)加寬路基，保證另一側(cè)路基不改變。單側(cè)拼接加寬只允許出現(xiàn)一條拼接縫，施工面比較廣，這樣可以使質(zhì)量得到有效保障。舊路加寬工程僅能從單側(cè)開展，相同施工點能夠?qū)崿F(xiàn)更大的工程量，具體的加寬寬度甚至大于設(shè)計寬度值，這樣方便壓路機施工，從而加強壓實度，使擴建路基的質(zhì)量得到有效保障。

（2）兩側(cè)拼接加寬

兩側(cè)拼接加寬是在原有路基中線的基礎(chǔ)上，在舊路兩側(cè)擴建寬度相同的路基，兩側(cè)擴建工程量比較小，可以使用現(xiàn)有舊路工程項目比較多，技術(shù)已經(jīng)完善，這種方法經(jīng)常應(yīng)用于高速公路擴建工程施工中。

2.1.2 拼接加寬方式選擇

在工程實際施工過程中，可以混合使用這兩種擴建方法，根據(jù)路段的具體狀況，盡量使用舊路，減輕工程施工任務(wù)。但是使用任意一種路基擴建拼接方法，都需要使新舊路基有效拼接得到保證，使新舊路基在整體結(jié)構(gòu)中均勻受力。

2.2 新建公路路基碾壓

2.2.1 清理基底表面

路基擴建施工前，需要對原來地表層存在的樹根、草皮等進(jìn)行徹底清理，避免因原地面表層植物的生長、腐爛等因素，使得新老路基拼接面出現(xiàn)孔隙，造成土體塌陷。另外，還能避免因路基填料的污染而軟化土體強度，導(dǎo)致擴建路基出現(xiàn)滑裂面，最后對路基的平穩(wěn)性產(chǎn)生直接影響。

2.2.2 高速液壓施工步驟

（1）夯點布置

高速液壓夯實機是垂直向下用力，能夠在構(gòu)造物周邊施工，施工過程中需要和構(gòu)筑物之間保持5m 以上的間距；單擊點間距通常控制在1.5m 左右，使用正方形布點，通常情況下為“三檔九錘”。

（2）施工工藝流程

針對夯實路段，根據(jù)施工前準(zhǔn)備項目展開液壓夯實前場地的平整碾壓。根據(jù)夯點設(shè)置圖，使用白灰對夯點位置進(jìn)行標(biāo)注，液壓夯實機根據(jù)測量放樣位置歸位，使夯錘對準(zhǔn)點位。把夯機調(diào)整到強檔對其夯擊三錘，然后對測點的壓實度、彎沉模量、下沉量及回彈模量進(jìn)行測量。將三錘作為一組，詳細(xì)記錄每組測點的壓實度、下沉量、回彈模量及彎沉模量。當(dāng)一個夯點符合夯擊標(biāo)準(zhǔn)以后，需要轉(zhuǎn)移至下一個點位，每次施工左、中、右單點，然后展開下一排三點施工[1]。

2.3 路基填筑施工方法

2.3.1 選擇填料

為了使新舊路基之間的不均衡沉降得到有效控制，新路基的填料需要和舊路基構(gòu)成相同的結(jié)構(gòu)，確保平穩(wěn)性，使用的填料和舊路一致。如果因條件限制不能使用相同填料的情況下，盡可能使用含石量比較多的砂礫石或山皮土，其具備多樣化的特點，適用高速公路擴建施工。使用砂礫石填料能夠降低路堤出現(xiàn)壓縮變形的概率，增強承載力。針對材料需要符合以下要求：碎、礫石的粒徑通常是0.5～10cm，碎、礫石和山皮土中包含的碎、礫石含量控制在30%～50%；碎、礫石和山皮土的回彈模量應(yīng)在30～40MPa，含水量控制在10%～15%，CBR 大于8%，密度是1.85～1.95g/cm3。

2.3.2 施工放樣

路堤填筑工作施工前，測量人員需要按照加寬路基設(shè)計寬度和邊坡坡度測量出擴建路基坡腳線，同時使用石灰標(biāo)記路基邊線。為了使路堤邊緣的壓實度與規(guī)范要求一致，路堤填筑邊線最少需要超過擴建路基坡腳線30cm。

2.3.3 路基填筑材料鋪筑

路基填筑施工過程中，工作人員需要依據(jù)路基運輸車輛的運載量，路基試驗階段得到的填筑材料松鋪厚度，對每車路基填筑材料的卸料間距進(jìn)行詳細(xì)計算，現(xiàn)場工作人員需要依據(jù)卸料間距使用白灰在下承層上標(biāo)記土網(wǎng)格，同時指導(dǎo)運輸車輛根據(jù)土網(wǎng)格卸料，運輸?shù)铰坊系奶盍闲枰褂猛仆翙C推平，推平之后測量與調(diào)整填料的含水量[2]。

2.3.4 路基欠載預(yù)壓施工

路基欠載預(yù)壓施工工藝流程，如圖1所示。

圖1 路基欠載預(yù)壓施工工藝流程

2.4 臺階開挖

2.4.1 臺階樣式

（1）標(biāo)準(zhǔn)樣式

臺階樣式主要分為標(biāo)準(zhǔn)樣式、內(nèi)傾樣式、豎傾樣式及內(nèi)挖樣式幾種類型。其中，標(biāo)準(zhǔn)樣式是臺階的寬度和高度，是根據(jù)處理之后的舊路基邊坡坡度設(shè)定，這種樣式具有的優(yōu)點是便于施工，當(dāng)確定臺階的高度和寬之后，方可開挖。其具有的缺點是舊路基邊坡的坡比時常發(fā)生改變，所以偶爾不能同時符合寬度與高度的標(biāo)準(zhǔn)要求。在具體工程施工過程中，根據(jù)側(cè)重通常僅控制開挖臺階的高度或?qū)挾龋偃鐬榱舜_保擴建路基拼接位置的質(zhì)量，需要嚴(yán)格管控臺階的高度，假如僅為了提升錨固土工格柵長度，需要對臺階的寬度加強控制。

（2）內(nèi)傾樣式

內(nèi)傾樣式臺階是指基于標(biāo)準(zhǔn)樣式臺階水平面的基礎(chǔ)上，向內(nèi)挖出一個往內(nèi)傾斜相應(yīng)角度的傾斜面，這是當(dāng)前竣工擴建工程經(jīng)常使用的一種臺階樣式。

（3）豎傾樣式

豎傾樣式臺階指的是基于標(biāo)準(zhǔn)樣式的前提下，應(yīng)在挖開的垂直面上設(shè)計一個向路基中線傾斜的角，如此一來便于壓實，從而填筑下一個臺階面上的路基。

（4）內(nèi)挖樣式

內(nèi)挖樣式臺階是指開挖臺階的坡度與舊路相比更加平緩，這種樣式的優(yōu)勢是能夠確保拼接位置的壓實質(zhì)量，土工格柵具備充足的錨固長度。

2.4.2 臺階尺寸

根據(jù)有關(guān)規(guī)定可以得知，擴展舊路堤過程中，需要在舊路基坡面開挖臺階，臺階的寬度需要大于1m，如果擴建拼接的寬度小于0.75m 時，可以使用超寬填筑或者翻挖現(xiàn)有路基等手段。在已竣工的高速公路加寬工程中，擴建路基拼接的臺階高度往往小于8m，寬度需要視邊坡坡度而定，通?？刂圃?～20m。為了便于施工土工格柵錨固工作的順利開展，可以將臺階寬度控制在10～20m，高度由坡度而定，設(shè)計為2m的倍數(shù)即可，以便分層填筑路基。

2.4.3 臺階內(nèi)傾角

在竣工的高速公路加寬工程中，擴建路基拼接的臺階內(nèi)傾角度通常控制在2%～4%，但是實際狀況需要根據(jù)工程施工情況，視工程特征、氣候條件及施工條件等而定。

2.5 土工格柵鋪筑技術(shù)

2.5.1 路基整平碾壓

土工格柵在鋪設(shè)以前需要碾壓平整路基，所以應(yīng)碾壓平整和土工格柵接觸的路基面填料粒徑，從而可以更好地鋪筑土工格柵。

2.5.2 鋪設(shè)土工格柵

通過裁剪好土工格柵，順著風(fēng)的方向疊層整齊平鋪，從橫向的角度要求土工格柵之間的疊壓應(yīng)大于10cm，使用U 型鋼卡釘把土工格柵釘進(jìn)路基牢牢固定，U 型釘之間的距離需要小于2m。

2.5.3 鋪料要求

土工格柵鋪設(shè)完成后，其上鋪料不能使用粒料含量多、干密度較小的石渣料或者山皮土。根據(jù)工程實踐表明可以得知，如果輔料干密度較小會使碾壓工作難以進(jìn)行，從而對施工進(jìn)度產(chǎn)生直接影響，粒徑較大，會對土工格柵造成破壞，對其功能的有效性產(chǎn)生影響，所以輔料使用強風(fēng)化砂巖最佳。

2.5.4 填筑

上料車不能在土工格柵上行駛，只能從一段或者從兩側(cè)不斷填筑，從而在格柵中填滿鋪料。

2.5.5 整平碾壓

土工格柵鋪筑過程中需要利用平地機整平填料的厚度，在填平過程中不能觸碰土工格柵，接著遵照先輕厚重的原則碾壓，直到密實度符合要求即可。

2.6 軟基處理

2.6.1 軟基的淺層處理方法

（1）換填法

換填法在應(yīng)用過程中鏟除路基下面的所有軟土之后，在路基上重新填筑高強度、滲透性強的碎石、砂礫石等。這種方法能夠真正改變不良地基，通常應(yīng)用于軟土層距離地表層較淺、土層厚度小于2m、容易排水的施工處。

（2）砂墊層法

砂墊層法是指將一層薄砂鋪在軟土地基的地表層，然后填筑路基。這種方法可以推動地基進(jìn)行排水固結(jié)，提升強度與下降速度，經(jīng)常應(yīng)用于表層不出現(xiàn)隔水土層、施工時間長及路基高度不超過2 倍極限高度的路況，不可應(yīng)用于短工期路況、深厚軟土等路況中[3]。

（3）反壓護(hù)道法

反壓護(hù)道法是指在路堤兩邊填筑適量高度和寬度的護(hù)道，以便更好地抵抗路堤兩邊地基基礎(chǔ)形勢，進(jìn)而可以使路堤的平穩(wěn)性得到有效保證。雖然這種方法施工簡單，但是需要很多土石方量，占據(jù)較大的施工面積，竣工后可能出現(xiàn)沉降。

2.6.2 軟基的深層處理方法

（1）豎井排水法

豎井排水法分為塑料排水板法與砂井法，可以加快排水固結(jié)，快速下降，可降低竣工后出現(xiàn)沉降的概率，但是軟基強度增長非常慢，施工時間很長。豎井排水法在軟土深厚、填土高、路堤平穩(wěn)及工期要求不快的軟土路基中得到廣泛應(yīng)用。該法不可應(yīng)用于包含大量機質(zhì)黏土、泥炭等土料中，在路堤平穩(wěn)性較差、工期緊張的軟基路段同樣不能實現(xiàn)理想的應(yīng)用效果。

（2）碎石樁

碎石樁是采取沖擊或者震動的方法在軟弱地基中成孔以后，在土孔中填筑礫石、砂石、卵石等材料，構(gòu)成直徑較大的密實碎石粒料樁，與軟土同時發(fā)揮作用構(gòu)成復(fù)合地基。這種方法可以加快軟土排水固結(jié)的速度，增強地基的強度，提升地基的平穩(wěn)性，縮減總體沉降量。

（3）加固土樁

加固土樁主要將生石灰、水泥及粉煤灰等作為重要的加固地基材料，其中粉噴或漿噴的方式是軟基加固土樁經(jīng)常使用的一種方法，與軟土同時發(fā)揮作用構(gòu)成復(fù)合地基。這種方法可以增強地基的強度，提升地基的平穩(wěn)性，降低總體沉降量，然而因為受到施工技術(shù)的約束，其通常可以處理15～20m 的深度，如果深度超過20m 的超深軟土地基，加固土樁會變?yōu)閼腋叮湎屡P層軟土竣工后會出現(xiàn)較大沉降，最終無法實現(xiàn)理想的效果。所以，在設(shè)計路基加寬工程與施工期間需要科學(xué)使用處理方法，最終達(dá)到滿意的目的。

對于低填路基段，假如地基土的軟弱程度不明顯，則新加寬的路基能夠借鑒常規(guī)的路基對地基的技術(shù)要求。究其原因是路基結(jié)構(gòu)自重比較小，不會對地基造成重大影響。所以，在設(shè)計與施工階段，需要充分發(fā)揮原狀土結(jié)構(gòu)的強度，盡量防止擾動下臥層土，必要情況下，鋪設(shè)土工格柵增強新舊路基的板體作用，增強整體強度，避免出現(xiàn)不均衡下降的現(xiàn)狀。

對于高填路基段，軟土地及需要采用相應(yīng)的治理手段，究其原因是高填方路基段因為其具有自重會形成較大的沉降量，對地基不采用恰當(dāng)處理手段的結(jié)果會使新舊路基之間出現(xiàn)較大的不均衡沉降，進(jìn)而導(dǎo)致新舊路基之間出現(xiàn)縱向裂縫。所以，在設(shè)計與施工階段，需要將粉噴樁、碎石樁等手段應(yīng)用于軟土上填筑高路基，同時盡量使用輕質(zhì)路基填料填筑。

在處理高填路基段軟土地基過程中，不能單獨利用加固土或者換填砂石的方法，究其原因是其僅能在低填路基段與地基的淺層處理的情況下使用，在土工格柵和新舊路基拼接開挖臺階中同時采取砂井排水、粉噴樁等手段，最終構(gòu)成綜合處理措施。

3 結(jié)語

總而言之，現(xiàn)代高速公路施工過程中有效開展路基路面施工有利于全面提高公路工程的整體質(zhì)量。所以，在高速公路具體施工過程中，需要有關(guān)施工企業(yè)采用恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，加強對高速公路路基處理的控制，有效開展相關(guān)的質(zhì)量檢驗工作，從而保證高速公路的正常使用，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的雙贏。