改擴建公路路基病害及施工控制技術(shù)

吳偉欽

（中交四航局第一工程有限公司，廣州 510420）

1 工程概況

尼日利亞凱菲至馬庫爾迪公路的改擴建公路工程樁號范圍MK145+000～MK221+800，全長76.8 km。主要建設(shè)內(nèi)容包括路基、橋梁、涵洞、收費站大樓、交通安全設(shè)施和機電設(shè)備綠化工程等。其中，除了要對1 座2 孔15 m 中型橋和145 個涵洞進行施工外，其余均為路基施工。

2 改擴建公路常見路基病害分析

2.1 路基開裂病害

在改建與擴建公路過程中，出現(xiàn)的路基開裂病害通常包括縱向開裂和橫向開裂兩種。

1）縱向開裂往往是由不規(guī)則處理土層所導(dǎo)致的。一般來說，是因沒有嚴格控制分層填料的厚度及壓實度所致。因此，當(dāng)?shù)乇硭疂B透時，在舊路基加寬段和涵洞交界處的高沖擊區(qū)域就出現(xiàn)了縱向開裂病害。對此，應(yīng)嚴格控制分層填料的厚度和壓實度，并在攤鋪填料過程中確保其壓實度[1]。

2）橫向開裂往往因溫度應(yīng)力引起疲勞開裂而產(chǎn)生。橫向開裂病害一般從溫度變化率最大的路面開始后迅速擴展，且會因隨時間增長出現(xiàn)的瀝青混凝土老化、路面龜裂等病害現(xiàn)象的增加而相應(yīng)地增加橫向開裂的程度。對此，可使用高質(zhì)量瀝青混凝土來大幅度減少開裂病害。另外，由于瀝青混凝土路基產(chǎn)生的橫向開裂通常都是由于反射所導(dǎo)致的，因此，在設(shè)計瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)組合時，需在減小反射技術(shù)措施方面進行綜合考慮。

2.2 新舊路基交界處黏結(jié)強度及穩(wěn)定性不足

為進一步確保新路基和舊路基黏結(jié)強度符合《公路工程施工工藝標準（路基 路面 隧道）》所規(guī)定標準以及保持其交界處穩(wěn)定性，不僅要嚴格控制新路基質(zhì)量和舊路基質(zhì)量，還要采用特殊施工工藝來處理新路基和舊路基結(jié)合部位。概言之，有效把控路基緊固度，能夠有效保證路基施工質(zhì)量。同理，在改建和擴建公路路基時，也可以參照上述對策[2]。

新舊路基交界處作為改建和擴建公路路基工程中最弱環(huán)節(jié)，很容易引起路基病害。不僅如此，在施工期間，為了進一步固結(jié)行車道路基，路基邊坡壓實度和地基承載力會因施工與自然（如侵蝕等）雙重因素而導(dǎo)致相關(guān)參數(shù)降低，從而影響其穩(wěn)定性。此外，臺階開挖不合理與加固力度不足，也會導(dǎo)致新舊路基沿接縫面出現(xiàn)滑動，從而加速路基的變形和失穩(wěn)[3]。

針對上述情況，要加強新舊路基交界處黏結(jié)的強度及穩(wěn)定性，可采用的施工技術(shù)主要包括削坡邊坡、開挖臺階、實施排水、鋪設(shè)土工合成材料、路基填土壓實等。

2.3 邊坡沖刷

通常情況下，改建與擴建公路都會擴大原始路基，這不僅會破壞路基兩側(cè)溝渠及邊坡植被，還會在一定程度上破壞原始路基坡度。尚在施工中的路基在受雨水沖刷后，原先路肩和巷道都會受到嚴重破壞，加之新路基坡度還未形成一定抵抗力，因此，雨水沖刷已成為導(dǎo)致新路基坡度結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的影響因素之一。為了有效排水，需設(shè)置排水溝，必要時可采取措施隔斷路基水流，尤其是超高路段處。

2.4 坍塌

改建和擴建公路過程中導(dǎo)致路基坍塌的因素主要包括：（1）在邊坡設(shè)計前，并沒有充分勘察周邊地質(zhì)水文情況，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)計缺乏科學(xué)性與合理性；（2）邊坡開挖遇到困難時，新設(shè)計邊坡無法與舊邊坡相符，從而影響了邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。針對此，可采取以下措施：

1）若地基下沉程度不嚴重，可在除去異物的前提下使用同一建筑填充材料來填充和壓實，壓實后還需要進行表面處治。

2）重點分析路基坍塌具體成因，以便采取有效措施為后續(xù)施工穩(wěn)步進行夯實基礎(chǔ)。

3 改擴建公路路基施工質(zhì)量控制

3.1 路基填料

對于路基填料來說，其應(yīng)具有易開挖、易壓實、強度高、水穩(wěn)定性好等特點。其中，填料強度要求必須根據(jù)加州承載比（California Bearing Ratio，CBR）值、最小強度值、最大強度值決定；填料粒徑由土壤試驗決定。在本工程中，為了減小新舊路基間的地基沉降差異，新公路路基填料采用沿線分布較廣的粗粒土填料（如紅土礫料等）。

此外，考慮到本工程使用的路基填料土質(zhì)不均勻、超粒徑粗顆粒土含量多，為了避免混用，在施工過程中需要對公路路基各個部位填充不同的路基填料，并用人工來清理超粒徑粗顆粒土，以確保路基填料的均勻性。其中，土工合成材料與級配礫石是較理想的選擇。

3.2 開挖臺階

為了保障在新舊路基整體穩(wěn)定性的同時，減少和避免縱向開裂和橫向開裂病害，在加寬路基填筑施工前必須要清理老路基邊坡。本工程開挖了厚度為0.3m、寬度為1.5 m 的臺階；而對于填土高度≤2 m 的路段，只進行邊坡清理和路床開挖[4]。

3.3 在路床頂面及底面鋪設(shè)一定數(shù)量的土工格柵

在鋪設(shè)土工格柵時，要根據(jù)不同填土高度來采取對應(yīng)措施：

1）對于填土高度在2～3 m 的路段，可在路床底面鋪設(shè)1層鋼塑土工格柵。

2）對于填土高度在3～5 m 的路段，可在路床底面、路基底部鋪設(shè)1 層鋼塑土工格柵。

3）對于填土高度在5～8 m 的路段，可在路床底面及路基中間部位各鋪設(shè)1 層鋼塑土工格柵；此外，可在路基底面鋪設(shè)1 層整體式土工格室。

4）對于填土高度＞8 m 的路段，可在路床底面及路基中間部位各鋪設(shè)1 層鋼塑土工格柵，在邊坡處下臺階、路基底面設(shè)置1 層鋼塑土工格柵。

5）本工程采用鋼塑雙向土工格柵，且需達到抗拉強度≥80 Pa、延伸率≤3%的材料要求；除此之外，宜在鋼塑雙向土工格柵相交處設(shè)置鎖扣式鋼塑土工格柵，且在鋪設(shè)時縱橫搭接長度應(yīng)≥20 m，以防止鎖扣式鋼塑土工格柵在壓實時錯動，并采用φ12 mm 鋼筋固定，鋼筋間距為1 m。

3.4 加強新填路基填前碾壓

為了保障改建和擴建后路基的壓實度，可先采用壓路機靜壓1～2 遍，并在暴露不平整路基后再用平地機進行1 遍整平，而個別低洼處則采用人工方式填料找平。碾壓應(yīng)從兩側(cè)路基邊沿處向中間推進，路基超高段需從內(nèi)向外推進；當(dāng)碾壓至公路表面無明顯輪跡，且達到要求壓實度，即可停止。另外，對于路基邊沿不易被碾壓部位，可用人工或蛙式打夯機夯實以滿足壓實度需求。

3.5 碾壓施工工藝步驟

1）初壓。在使用壓路機進行靜壓后，需仔細檢查路基縱坡、橫坡和平整度等參數(shù)，同時配合使用平地機來進行整平，以進一步調(diào)整攤鋪路基填料厚度的均勻性和平整性，從而有效保障后續(xù)施工環(huán)節(jié)順利進行[5]。

2）復(fù)壓。采用重型壓路機，碾壓速度為2～3 km/h，按由慢到快、由弱至強、由兩側(cè)向中間的順序進行反復(fù)碾壓。

3）終壓。終壓的目的是控制壓實度與平整度不足部位，需采用3～4 km/h 碾壓速度來快速碾壓。

4）檢查驗收。每層填土在碾壓成型后，要檢測填土的壓實度和含水量，確認合格后需上報監(jiān)理工程師，并在得到其復(fù)驗許可后才能碾壓上一層填土。此外，在碾壓最后一層填土?xí)r，要檢測和評定路床底面中心線標高、壓實度、路基橫坡度、平整度、路肩寬度的質(zhì)量是否達標。

3.6 加強路基壓實度

在本工程中，改建和擴建后公路路基壓實度應(yīng)符合表1 規(guī)定。

表1 改建和擴建后公路路基壓實度標準

為了保證滿足上述路基壓實度標準，需注意5 個施工要點：

1）壓路機在壓實作業(yè)時最大速度不宜超過4 km/h，且需遵循“先輕后重、先慢后快、均勻一致”的原則。

2）根據(jù)壓實度要求，在經(jīng)現(xiàn)場試驗后確定對填土的壓實次數(shù)。

3）壓實作業(yè)過程中，應(yīng)采取相應(yīng)措施保護地下管線、構(gòu)筑物安全。

4）壓實作業(yè)應(yīng)從邊沿向中間進行，且壓路機輪外緣要與路基邊沿保持安全距離；另外，在完成壓實作業(yè)后，不僅填土壓實度要達到要求，且表面必須無顯著輪跡、翻漿、起皮、波浪等現(xiàn)象。

5）壓實作業(yè)應(yīng)在填土接近最佳含水量的±2%時進行。

4 結(jié)語

對于改建與擴建公路路基施工，路基填料是重要環(huán)節(jié)之一，其不僅會關(guān)系到路基填土壓實度，還與公路質(zhì)量安全息息相關(guān)。對此，要實施有力措施加以控制，以達到嚴格管理施工現(xiàn)場的目的，從而進一步保障公路質(zhì)量，有效保障公路行車安全。