公路改擴(kuò)建路基路面優(yōu)化設(shè)計(jì)措施探討

廖丹

摘 要：隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的蓬勃發(fā)展，既有公路無法滿足日益增長的運(yùn)輸任務(wù)，因此越來越多既有公路面臨改擴(kuò)建。相較于新建道路，改擴(kuò)建工程在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及施工工藝上更為復(fù)雜，本文就改擴(kuò)建公路路基路面設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的問題進(jìn)行探討，并提出優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：公路改擴(kuò)建;路基路面設(shè)計(jì);優(yōu)化措施

早期公路設(shè)計(jì)參照舊版設(shè)計(jì)規(guī)范，因此擴(kuò)建設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重新審定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際工程中，改擴(kuò)建重點(diǎn)主要在路基路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，如何合理地處理路基路面的工程問題，對(duì)改擴(kuò)建項(xiàng)目的完成程度至關(guān)重要。

1 公路改擴(kuò)建中存在的問題

1.1 新老路基拼接問題

老路路基在長時(shí)間的通車作用下，基本沉降完全，路基整體穩(wěn)定。拼寬時(shí)，由于新建路基部分的附加應(yīng)力較大，沉降量及沉降速率較大，與老路路基之間形成較大的差異沉降，在路基連接部位置尤為常見，造成路基路面出現(xiàn)縱向沉降裂縫，甚至影響整個(gè)路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[1]。特別是處在不良地質(zhì)路段，更應(yīng)重視不良地基土的處理。

1.2 舊路面病害及新舊路面拼接問題

舊路路面在列車動(dòng)載作用下容易產(chǎn)生開裂、脫空、凹凸不平等病害，且舊路路面材料落后，因此在改擴(kuò)建工程中不僅需要對(duì)舊路路面進(jìn)行病害處理，選擇與交通量及路面性能要求相匹配的路面結(jié)構(gòu)也至關(guān)重要。

1.3 改擴(kuò)建工程中路基路面的排水問題

由于自然環(huán)境的改變及使用年限的加長，路基路面排水系統(tǒng)或多或少受到不可抗的破壞。

如在軟基深厚路段，路基整體產(chǎn)生不均勻沉降，排水溝、邊溝等也繼而發(fā)生溝底高程變化，若是溝底縱坡小于水流量需求的最小縱坡，甚至出現(xiàn)反坡等現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致流水堆積在洼地，這些洼地水流若是浸入路基內(nèi)部，容易使路基土在行車動(dòng)力作用下振動(dòng)液化，路基內(nèi)部水土流失，造成脫空，若是處在路橋過渡段位置，則影響橋梁的安全性;如道路處在平原河網(wǎng)地區(qū)，先前設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮降水位的影響，或剛好遇到設(shè)計(jì)年限內(nèi)的罕見大降雨，導(dǎo)致水溝長期浸泡，影響路基路面的安全穩(wěn)定性。

路面排水順暢是行車安全性的直接保障。現(xiàn)狀公路中路面出現(xiàn)凹陷、排水不通暢的情況下極易造成路面積水。雨水季節(jié)，積水路面的車輛容易發(fā)生滑移等交通事故。

2 針對(duì)存在的問題提出解決措施

2.1 減小新老路基差異沉降

路基拼接方式根據(jù)項(xiàng)目的不同而不用。各方條件制約下，可選擇單側(cè)拼寬、雙側(cè)拼寬、分離擴(kuò)建，其中雙側(cè)拼寬對(duì)老路影響最小，設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選擇[2]。

影響路基沉降的因素主要是附加應(yīng)力大小和地基土體壓縮模量，設(shè)計(jì)中應(yīng)從這兩個(gè)因素出發(fā)去針對(duì)性地解決新老路基差異沉降問題，降低新建路基部分的沉降。①新建部分附加應(yīng)力越小，沉降越小，越有利，在當(dāng)下改擴(kuò)建設(shè)計(jì)中，可采用氣泡輕質(zhì)土進(jìn)行拼接填筑。氣泡輕質(zhì)土容重小，強(qiáng)度高，流動(dòng)性好，能夠有效減輕土體自重，在拼接寬度較小、橋涵臺(tái)背和擋土墻路段均可利用其流動(dòng)性直接進(jìn)行填筑，避免了攤鋪車寬度不足情況下無法對(duì)路基土進(jìn)行分層碾壓的問題。②地基土體的壓縮模量越大，沉降越小。壓縮模量小的地基土體常見為軟土，其中淤泥質(zhì)土，淤泥等土體，含水率高，承載能力低，壓縮模量小，極易被壓縮產(chǎn)生較大瞬時(shí)沉降。為提高地基土體的壓縮模量，工程中對(duì)表層的軟土采用換填法，對(duì)深層軟土根據(jù)項(xiàng)目的不同要求，可采用堆載預(yù)壓、復(fù)合地基加固[3]等方法進(jìn)行處理。

新老路基連接部位置的拼接處理對(duì)裂縫的產(chǎn)生有直接的影響，工程中為解決這個(gè)問題，很多學(xué)者進(jìn)行了研究。在實(shí)際工程中，刨除掉舊路邊坡上的表層土，然后進(jìn)行臺(tái)階開挖，臺(tái)階寬度一般為2 m，設(shè)置4%的反坡。在臺(tái)階底部，鋪設(shè)土工格柵搭接新路基部分，某些工程中也對(duì)連接部位置進(jìn)行植筋錨固處理[4]。

2.2 舊路面病害處理及新老路面拼接處理

很多道路不到15年的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限病害就已經(jīng)非常嚴(yán)重。在改擴(kuò)建道路中，需對(duì)舊路路面現(xiàn)狀情況進(jìn)行分析，找出病害程度，確定出舊路材料類別。

現(xiàn)狀水泥路面，首先確定水泥面層是否存在脫空、裂縫等病害，根據(jù)不同的病害類型，目前常采用植筋、注漿等方法進(jìn)行處理。若是需要進(jìn)行瀝青罩面，在病害處理后根據(jù)交通等級(jí)，采用目前使用中最合理的瀝青層結(jié)構(gòu)進(jìn)行加鋪。拓寬時(shí)，一般采用與舊路相同的路面結(jié)構(gòu)，水泥面板拼接處需要進(jìn)行植筋處理。

現(xiàn)狀瀝青路面，若是病害嚴(yán)重，可對(duì)上面層瀝青銑刨重鋪。一般路面結(jié)構(gòu)層厚度選擇與舊路相同的層間厚度，然后根據(jù)實(shí)際情況選擇不同級(jí)配的瀝青層材料。拼寬處，采用臺(tái)階式拼寬，面層和基層間鋪設(shè)聚酯纖維布，拼接處避開輪跡帶位置。

2.3 加強(qiáng)新老路基排水處理

道路使用中，荷載作用和水作用是導(dǎo)致道路破壞最重要的兩個(gè)因素，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，路基路面排水系統(tǒng)的統(tǒng)籌設(shè)置尤為重要。路基填土一般優(yōu)先采用水穩(wěn)性、透水性及壓縮性良好的石塊、碎石土、粗砂、砂性土等路基調(diào)料;在上述透水性良好的路基填料短缺的情況下，也可在充分壓實(shí)及配備良好排水系統(tǒng)的情況下采用粘性土。粘性土透水性差，水穩(wěn)性差，一般將它設(shè)置在路基的下方，其上方及邊坡兩側(cè)填筑透水性良好的路基填料。

改擴(kuò)建工程中，能滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)要求的水溝可直接利用，節(jié)約造價(jià);若對(duì)路基進(jìn)行拓寬，拓寬部分路基占用現(xiàn)狀水溝位置，須挖除原有的排水設(shè)施，優(yōu)先設(shè)置臨時(shí)水溝，保證施工過程中的路基排水通暢。以廣東省路基排水設(shè)計(jì)為例：水溝溝底設(shè)計(jì)宜與路線縱坡一致，最小不宜小于0.3%;排水溝及邊溝一般采用矩形溝斷面，斷面形式根據(jù)水流量大小、流速等要求通常選用60×60 cm、60×80 cm、80×80 cm，其中邊溝也可采用生態(tài)淺碟形邊溝，溝身材料一般選用漿砌片石或者水泥混凝土，預(yù)制塊結(jié)構(gòu)居多，在尺寸的選取及溝深材料的使用上較于早年道路更為合理耐久;急流槽一般每20 m設(shè)置一道，截水溝在距路塹頂5 m位置上設(shè)置，并且進(jìn)行防滲加強(qiáng)處理;路基內(nèi)部的水溝布設(shè)完畢，需根據(jù)當(dāng)前地理位置情況，選取合適的出水口，將水溝中的水排水到河流水系中去，實(shí)現(xiàn)整個(gè)公路路基排水系統(tǒng)暢通。

路面排水與路表坡面、路面平整度及路面內(nèi)部的排水設(shè)計(jì)有關(guān)。早前公路大多為水泥路面，排水困難，改擴(kuò)建中可替換為排水性好的瀝青路面，進(jìn)行瀝青加鋪;路面橫坡一般采用2%，若是現(xiàn)狀道路橫坡不滿足要求，或者出現(xiàn)道路凹陷積水等情況可利用上面層路面調(diào)平或采用路面注漿;中央分隔帶排水在早前道路中重視程度不高，若改擴(kuò)建項(xiàng)目中有條件，可在中央分隔帶中設(shè)置集水井和縱向滲盲溝，然后將中央分隔帶中的水通過橫向排水管排出;若是瀝青路面，在瀝青面層和基層之間須做好封水處理，一般會(huì)在下面層和上基層之間設(shè)置1 cm封層，面層之間采用透層處理，面層內(nèi)的水隨著路拱坡度流向邊部，在邊部處下面層的位置設(shè)計(jì)一道碎石滲溝，引出路面水;超高路段，舊路路面設(shè)置超高排水時(shí)，路面拼接中應(yīng)對(duì)現(xiàn)狀路面橫向排水管接出位置進(jìn)行甄別，新建部分的路面直接采用橫向排水管接長即可，注意須設(shè)計(jì)50 cm的搭接段。

3 總結(jié)

改擴(kuò)建公路中，既要最大程度利用舊路，保證經(jīng)濟(jì)性，又要解決實(shí)際工程中各方面的問題。本文從路基路面拼接、地基處理、路面材料及結(jié)構(gòu)、路基路面排水等角度出發(fā)，對(duì)改擴(kuò)建工程中存在的問題提出優(yōu)化措施，希望能對(duì)改擴(kuò)建工程提供一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈寧，陳仁朋，陳云敏，等.杭甬高速公路拓寬工程理論分析及監(jiān)測[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2004（6）：755-760.

[2]錢勁松，孫力彤，管旭日.老路拓寬差異沉降計(jì)算的研究[J].蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，22（4）：91-94.

[3]劉觀仕，孔令偉，李雄威，等.高速公路軟土路基拓寬粉噴樁處治方案[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，27（2）：309-315.

[4]楊廣慶，高民歡，陳君朝，等.高速公路改擴(kuò)建路基加寬錨固加筋技術(shù)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2013，35（增刊2）：10-15.