公路改擴建中路基拼接施工技術(shù)研究

文／雷正義 貴陽市交通投資發(fā)展集團有限公司 貴州貴陽 550004

引言：

高速公路是物流運輸、交通發(fā)展的關(guān)鍵道路，隨著產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的持續(xù)化建設(shè)與發(fā)展，高速公路行駛的車輛越來越多，道路運輸量呈現(xiàn)一種顯著提升趨勢。高速公路的交通壓力增加，一些高速公路中的主干道或主要行駛路段開始出現(xiàn)車輛飽和現(xiàn)象[1]。在進行此類工程的施工建設(shè)中發(fā)現(xiàn)，擴建的道路會在投入使用后發(fā)生沉降，舊路段也會在車輛反復(fù)碾壓時出現(xiàn)沉降，當(dāng)新舊路段的沉降出現(xiàn)差異時，高速公路的路面將出現(xiàn)不平整、水平高度差等問題[2]。一旦在改擴建工程施工中出現(xiàn)拼接部位的不均勻沉降，便極易誘發(fā)拼接結(jié)構(gòu)滑坡、裂縫等隱患，這些隱患會增加公路行駛車輛的安全隱患，甚至?xí)斐蓢?yán)重的交通安全事故。為了解決此方面問題，預(yù)防或避免由于拼接施工不當(dāng)造成的事故。本文將以某公路改擴建工程項目為例，對路基拼接施工技術(shù)方案展開設(shè)計研究，提升高速公路中行駛車輛的承載能力，滿足現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)發(fā)展對于高速公路發(fā)展的要求。

1、公路改擴建中路基拼接施工技術(shù)研究

1.1 公路改擴建中舊路邊坡與基底處理

為了避免公路施工中出現(xiàn)路堤差異性沉降問題，需要在開展設(shè)計研究前，進行公路改擴建舊路邊坡與基底處理。

明確此項工程在施工中的加寬部位在完成表層與拼接部位的表層清理后，需要采用超挖的方式進行基底加固。根據(jù)工程實際作業(yè)需求，設(shè)定超挖的深度在25.0cm～35.0cm范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，使用3.0%的摻量灰土進行整體路段的回填處理，對于施工中的潮濕路段，其中舊路部分使用碎料進行填充與碾壓，拼接的新路部分使用整料進行填充與碾壓[3]。當(dāng)確保路基拼接部位的壓實度可以達到90.0%以上時，使用功率＞25.0kJ的沖壓壓路機，對施工路段進行碾壓，碾壓的次數(shù)應(yīng)＞20.0次。進行下一步驟的路基填筑施工處理，填筑時應(yīng)注意沖擊設(shè)備的碾壓速度應(yīng)＞12.0km/h。一旦在碾壓沖擊處理時出現(xiàn)速度不達標(biāo)等問題，不僅會造成施工效果不理想，還會使工程后續(xù)施工質(zhì)量出現(xiàn)不達標(biāo)的問題[4]。因此，在完成對舊路邊坡與基底的處理后，需要對其進行質(zhì)量檢驗，檢驗后出現(xiàn)質(zhì)量不達標(biāo)問題時，可輔助使用其他大型或重型設(shè)備對其進行強補。

1.2 路基拼接臺階處理

在拼接施工時，考慮到公路兩側(cè)的臺階可能對工程實施造成影響，因此，需要在完成對舊路邊坡與基底的處理后，對路基拼接臺階進行處理。在此過程中，需要先挖出路邊的舊邊坡，并在拼接位置攤鋪地表土，確保攤鋪的地表土厚度＞30.0cm后，對表土進行清除處理，包括施工中公路兩側(cè)的植被、淤泥等不符合施工的材料[5]。

為了避免竣工后改擴建拼接施工位置的路基應(yīng)用過于集中，對公路的綜合施工性能造成負面影響，需要對拼接施工中關(guān)鍵位置的受力狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，確保拼接后的公路受力狀態(tài)良好。為了保證公路的拼接質(zhì)量，應(yīng)在施工中將新路基與舊路基形成一個結(jié)合良好的綜合體[6]。因此，在拼接時，可嘗試使用臺階式拼接方式進行施工。例如，在施工中，可沿著舊路基的拼接邊坡，采用自上而下的開挖方式進行拼接臺階，每完成一級開挖便需要處理一級臺階，拼接時需要注意對臺階壓實度的控制，有必要時可采用碾壓處理的方式提高臺階整體強度，確保一級臺階質(zhì)量達標(biāo)后，進行下一級臺階的開挖，通過此種方式，完成對拼接路基所有臺階的處理。臺階處理順序可參照下述圖1所示的流程。

圖1 臺階處理順序

按照上述圖1中“1→2→3→4→5→6→7→8→9路床”的順序，進行臺階施工處理。根據(jù)工程建設(shè)需求，每級臺階采用高度×寬度=1.0m×1.5m的方式進行設(shè)計，在→位置，需根據(jù)工程文件進行設(shè)計開挖。

1.3 路基拼接施工中的土木格柵加筋鋪設(shè)與液壓夯實

在此基礎(chǔ)上，在路基拼接施工中進行土木格柵加筋的鋪設(shè)，此步驟與路基填挖處理方式相同，在新舊路基的拼接位置，為了保證質(zhì)量，需要在新舊路基拼接位置的上路堤頂、床面鋪設(shè)相同數(shù)量的土木加筋。根據(jù)工程質(zhì)量要求，需要選擇綜合性能較優(yōu)的土木格柵加筋，按照垂直路線的方向進行鋪設(shè)，橫向設(shè)計中每根加筋的距離應(yīng)＞8.0m，不可以出現(xiàn)拼接施工方式。在鋪設(shè)時，基底層應(yīng)保證平整，整體結(jié)構(gòu)使用1.0m×1.0m的“U”型鋼釘固定，確保整體結(jié)構(gòu)的張緊度符合要求后，完成土木格柵加筋鋪設(shè)施工。

在公路拼接施工的臺階邊緣位置，使用大型液壓設(shè)備，對其進行強夯處理，確保每層填筑厚度＞1.0m時，對鄰近拼接縫位置的立面進行夯補處理。補強位置示意圖如下圖2所示。

圖2 補強位置示意圖

在此基礎(chǔ)上，采用繪制方格線的方式，確定液壓夯實的范圍，夯實施工的方格按照1.0m×1.0m布置。夯實處理時，先進行外側(cè)方格的施工，再進行內(nèi)側(cè)方格的施工，最后進行兩側(cè)方格交接點的施工。施工示意圖如下圖3所示。

圖3 液壓夯實施工中夯點布置示意圖

按照上述方式，對公路拼接施工位置進行液壓夯實處理，即可保證竣工成果質(zhì)量達標(biāo)。

1.4 新舊路基拼接位置壓實度控制

完成上述施工后，使用壓路機，對拼接施工的壓實度進行控制，在此過程中應(yīng)注意對壓路機的選型，一旦機械設(shè)備選型不當(dāng)，便會對整體結(jié)構(gòu)的壓實效果造成影響，因此，在完成選型后，需要對機械進行整體參數(shù)初始化處理，并通過設(shè)定計數(shù)指標(biāo)的方式，對壓路機進行技術(shù)參數(shù)設(shè)計。具體內(nèi)容如下表1所示。

表1 壓路機技術(shù)參數(shù)

完成對施工機械的選型后，采用從外側(cè)逐步向內(nèi)側(cè)推進的碾壓施工方式，進行整體施工。通過此種方式，保證新舊路基拼接位置壓實度得到設(shè)計指標(biāo)。

2、實例應(yīng)用分析

2.1 工程項目概況

上文從四個方面，完成了對某公路改擴建拼接施工方案的設(shè)計與規(guī)劃部署。為了檢驗或證明上文設(shè)計的施工方案可以在實際應(yīng)用中達到預(yù)期的效果，保證公路竣工成果驗收質(zhì)量達標(biāo)。下述將以實例應(yīng)用的方式，對設(shè)計施工方案的可行性進行檢驗。

此次實驗選擇施工對象為拉林河段～長春地區(qū)的京哈高速路基拼接施工項目，此項目為地方政府投入建設(shè)，通過對行車路段的拼接與拓寬，提高此路段的單位時間車流量，從而提升公路在實際應(yīng)用中的效能。將此工程項目的路基拼接施工劃分為若干個工區(qū)，本次實驗所選的施工路段為六工具，施工起始樁號為K1065+000，施工終端樁號為K1085+550，施工區(qū)段的長度約為13.1km。在改擴建設(shè)計方案中，將高速公路中車輛八車道、時速120.0km/h作為設(shè)計施工標(biāo)準(zhǔn)，整體結(jié)構(gòu)以路堤式路基為參照。

施工前，對此高速公路的原有路段信息進行獲取，通過與工程項目與業(yè)主方的交接可以看出，此路段路基的原有寬度為28.0m，采用路段兩側(cè)對稱加寬的方式進行公路拼接施工處理。在公路的兩側(cè)同時拼接7.0m長度的路基，確保對此段公路施工后，路基寬度可以達到42.0m。施工區(qū)域路段路基斷面施工圖如下圖4所示。

圖4 施工區(qū)域路段路基斷面施工示意圖

按照上述圖4所示的內(nèi)容，設(shè)計路基拼接施工圖紙，為后續(xù)工程項目規(guī)范化施工提供幫助。

2.2 施工過程與施工成果質(zhì)量檢驗

完成對此工程項目概況信息的獲取后，按照本文設(shè)計的方法，對此區(qū)段進行拼接施工。施工時，先根據(jù)區(qū)段的實際情況，對舊路邊坡與基底進行處理，確保區(qū)域符合工程開工標(biāo)準(zhǔn)后，進行路基拼接臺階的處理。同時，輔助使用專業(yè)的機械設(shè)備，對路基拼接施工中的土木格柵加筋鋪設(shè)與液壓夯實，注意在施工時控制新舊路基拼接位置壓實度。以此種方式，完成對此區(qū)段的拼接施工。

完成施工后，將竣工區(qū)段成果的彎沉值作為檢驗公路施工質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。明確彎沉值主要是指在施工過程中，上部行駛車輛對路基或公路路面進行荷載作用后，路基整體結(jié)構(gòu)發(fā)生的形變。通常情況下，1.0mm/100.0mm為彎沉值的計算單位。

測試中，隨機在施工路段選擇7.0個測點（每個測點至少間隔20.0m），記錄在施工前路基的高程高度，將其作為測試樣本數(shù)據(jù)。同時，使用具有一定軸載的車輛（所選的車輛通常為后軸10.0t或后軸6.0t），在竣工的區(qū)段進行行駛。當(dāng)竣工成果質(zhì)量不達標(biāo)時，路面路基會發(fā)生沉降或變形，通過對車輛行駛產(chǎn)生殘余變形量加權(quán)平均值的計算即可得到規(guī)范的彎沉值。按照上述設(shè)計內(nèi)容，進行彎沉值計算公式的描述，如下公式所示。

公式（1）中：Lr表示為路基拼接施工測點彎沉值，計算單位為0.01mm；L表示為路段彎沉值回彈平均值；Z表示為車輛負載作用力，計算單位為KPa；α表示為保證系數(shù)；S表示為公路回彈彎沉數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差值。使用高精度的測量裝置，對測試區(qū)段進行相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取，將獲取的實驗結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)入上述計算公式，即可得到竣工成果彎沉值。在此過程中應(yīng)明確，路基的彎沉值與施工成果強度具有直接聯(lián)系，當(dāng)計算得到的彎沉值Lr越小，代表施工成果的強度越高，反之，當(dāng)計算得到的彎沉值Lr越高，代表施工成果的強度越低。在工程項目竣工后，對施工區(qū)段進行彎沉值的計算，可以掌握施工成果的強度是否能夠達到強度指標(biāo)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。將測點的彎沉值計算結(jié)果統(tǒng)計為表格，如下表2所示。

表2 拼接施工路段彎沉值測試結(jié)果

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從上述表2所示的實驗結(jié)果可以看出，K1065+120～K1085+450中七個測點的彎沉值Lr均趨近于0，說明竣工成果整體強度較高。由此得出實驗的結(jié)論：按照本文設(shè)計的方法進行公路路基拼接施工，不僅可以提高施工路段整體強度，也可以提高竣工質(zhì)量驗收的通過率，保證工程項目在規(guī)定時間內(nèi)高質(zhì)量完成。

結(jié)語：

市政道路工程中的高速公路改擴建項目施工具有投資數(shù)額大、施工周期長等問題，為了節(jié)約工程施工經(jīng)濟成本，滿足現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)發(fā)展對工程項目提出要求，本文從舊路邊坡與基底處理、路基拼接臺階處理、土木格柵加筋鋪設(shè)與液壓夯實、新舊路基拼接位置壓實度控制四個方面，對拼接施工技術(shù)的應(yīng)用展開了詳細的論述與分析。完成設(shè)計后，以某高速公路工程項目為例，設(shè)計實例應(yīng)用實驗，通過此種方式，證明本文設(shè)計的公路路基拼接施工方法，可以提高施工路段整體強度，保證竣工質(zhì)量驗收的通過率。截至目前，我國已有較多用于物流運輸?shù)母咚俟芬褜崿F(xiàn)了由早期的四車道擴建為現(xiàn)有的六車道，根據(jù)大量的工程項目施工經(jīng)驗可知，項目的施工技術(shù)與施工水平會在不同程度上對施工成果質(zhì)量造成影響。因此，有必要加大對本文提出課題研究的投入，設(shè)計一種可行性較高、具有參考價值的全新施工方案，以此種方式，保證竣工后的公路項目可以在投入使用后發(fā)揮更高的效能與社會價值。