路基拼寬沉降控制技術分析

朱慰懷

（貴州路橋集團有限公司 ,貴州 貴陽 550001）

0 引言

當前高速公路改擴建工程規(guī)模和數量逐年增加，但相關施工技術尚處于研究階段，有待改進。例如，部分高速公路建成通車后，加寬的路基路面出現(xiàn)裂縫，修復這些裂縫成本高昂，同時會影響工程建設單位的行業(yè)聲譽[1-3]。因此，在高速公路改擴建工程施工過程中應注意路基拼寬質量，調整新舊路基連接位置的變形情況及沉降差異，有效控制路基沉降，確保拓寬質量。

1 工程概況

某雙向四車道高速公路改擴建工程項目，沿路地勢開闊，為平原地勢，土體表面為34～75 cm 厚耕植土層，下層由壤質黏土及一層薄薄的粉砂組成，其中部分區(qū)域為濕陷性黃土。該工程所在區(qū)域年降雨量507.7～719.8 mm，主要集中在9—10 月，道路原寬度為28 m，道路兩側加寬后，總寬度達到42 m，車道增加為雙向八車道。

2 施工重點、難點分析

（1）經長期自然沉降和車輛載荷作用，該高速公路原路基結構總體穩(wěn)定，沉降量較小。但項目建設工期短，新路基自然沉降時間不長，在車輛載荷作用下會出現(xiàn)明顯沉降[4-5]。

（2）如新舊路基搭接部位的不均勻沉降超過路面基層的承載極限，將導致路面基層結構失穩(wěn)，產生裂縫。因此，如何管理特定區(qū)域的新舊路基不均勻沉降是該高速公路改擴建工程建設的關鍵。

3 施工方案研究及探討

3.1 特殊路基處理

在高速公路改擴建時，地質條件較差的路段容易出現(xiàn)沉降不均勻現(xiàn)象，因此，必須加以解決。

（1）路基填土高度小于3 m，填方路基基底為Ⅰ、Ⅱ級非自重濕陷性黃土場地路段，基底清表后超挖60 cm，回填6%水泥土至超出地表30 cm，壓實度要求不小于96%，處理范圍至邊溝外1 m。

（2）路基填土高度小于3 m，填方路基基底為Ⅱ級自重濕陷性黃土場地路段，基底清表后超挖80 cm，回填6%水泥土至超出地表30 cm，壓實度要求不小于96%，處理范圍至邊溝外1 m。

（3）路基填土高度大于等于3 m，填方路基基底為Ⅰ、Ⅱ級非自重濕陷性黃土和Ⅱ級自重濕陷性黃土，以及填方基底為Ⅲ級、Ⅳ級自重濕陷性黃土場地路段，地基采用灰土擠密樁處理，平面按正三角形布設，樁直徑40 cm，樁間距1 m，樁長根據路基填土高度和濕陷性黃土分布厚度確定，樁長不應小于6 m，其上鋪設40 cm 6%水泥土墊層，灰土樁中石灰劑量為10%，樁體壓實度不小于93%，灰土墊層壓實度不小于95%。圖1 為3 m 及以上濕陷性黃土地基灰土擠密樁處理示意圖，路基填筑前對灰土擠密樁進行復合地基承載力檢測，檢驗灰土擠密樁處理效果，具體數據如表1 所示。

表1 灰土擠密樁處理后檢測結果

圖1 填筑厚度3 m 及以上濕陷性黃土地基灰土擠密樁處理示意圖

3.2 低填淺挖段路基

該高速公路改擴建工程中低路堤淺層區(qū)域自然含水率較高，受當地氣候影響較大，易受凍融影響，應做特殊設計[6-7]。

（1）工程所在區(qū)域夏季最高氣溫達40.2 ℃，冬季最低氣溫為-20.6 ℃。因此，在規(guī)劃路基施工時應盡量避開這兩個時間段。

（2）路基填土高度H＜1.72 m 時，超挖至路床底部，采用水泥土、石渣、舊路銑刨料分層回填至路床頂部，壓實度要求不小于96%，采用水泥土填筑時，路床上部40 cm 采用6%水泥土，下部80 cm 采用4%水泥土。局部路床底部濕軟路段，舊路范圍路床底部超挖60 cm 填筑石渣、舊路基層銑刨料，壓實度要求不小于94%。

（3）挖方路段路床120 cm 范圍填筑40 cm 6%水泥土+80 cm 4%水泥土，壓實度要求不小于96%，路床底部濕軟時，舊路超挖范圍路床底部超挖60 cm，填筑石渣（舊路銑刨基層廢料），壓實度要求不小于94%。

3.3 一般填方段路基

填方段路基屬于相對傳統(tǒng)的施工部分，技術相對完善，但依然存在有待改進之處。該高速公路改擴建工程采取了一系列有效措施將新舊路基不均勻沉降控制在安全范圍內。

（1）為減少施工過程中的降雨影響，同步開展路基施工與排水溝設施施工。如現(xiàn)場不具備開挖排水溝的條件，應開挖臨時排水溝，對于特殊路段宜采取溝內鋪設防水土工布或塑料布等進行防滲處理，并將排水溝接入當地的排水管網或蒸發(fā)池。

（2）路基拓寬后，新舊路基搭接容易產生縱向裂縫。為提高新舊路基連接部分的施工質量，需要進行漸進式臺階開挖。臺階開挖尺寸為第一級開挖寬度1.5 m、高度1.0 m，第二級寬度1.2 m、高度0.8 m，由底至上開挖，開挖一級填筑一級。

（3）在進行路基填筑時，應加強與原老路臺階結合處的碾壓，人工清理臺階結合處的虛土，然后碾壓到邊。對與老路基的結合部位應作為重點碾壓部位進行施工，同時應較普通路段多碾壓3～4 遍。應達到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。碾壓后的結合部位不得有松散、軟彈、翻漿及表面不平整現(xiàn)象。如不合格，必須重新處理。重型壓路機碾壓不到的邊角部位，需采用高速液壓夯補強夯壓密實。

（4）對路床底部及拼接臺階處采用高速液壓夯夯實加強新舊路基拼接部位處理，現(xiàn)場試夯，保證液壓夯壓實后夯擊頂面標高為路床底面。拼接臺階部分液壓夯按單排布置，液壓夯點采用等邊三角形布置，夯點中心間距1.5 m。臺階部位壓實沉降差按0.1 m 預估。

（5）除做好上述施工措施外，還應鋪設鋼塑土工格柵，增強新舊路基的相互作用，減小沉降差。除開挖段和低回填段外，其余回填段需在與路床搭接處設置塑料和鋼土工格柵。在路床底座的底部以上40 cm 處，寬度為9 m，鋪設一層鋼塑土工格柵，鋼塑土工格柵用U 型釘固定，寬4個/m。

（6）由于單輥壓路機的性能限制，不能在臺階位置10 cm 以內碾壓，路基搭接位置壓實不到位容易出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。為此，在右側K23+300～K23+800 斷面96%區(qū)域進行壓實度測試，壓實度合格值為設計值的97.5%。經測試新舊路基搭接位置的六個壓實測試點均未達到設計值的97.5%[8-9]。

（7）為保證新舊路基搭接位置的壓實度，有效降低新舊路基的不均勻沉降，采用兩臺18 t 三鋼輪壓路機對32 t 單輥壓路機壓實處理后的路段進行收邊。引入三鋼輪壓路機收邊后，距臺階10 cm 處路基搭接部分的壓實程度顯著提高。該區(qū)域以壓實度設計值的97%為合格值重新測試，6個測點中有5個測點的強度達到97%，說明三鋼輪壓路機可有效提高新舊路基搭接位置的薄弱環(huán)節(jié)壓實度，表2 為三鋼輪壓路機收邊前后的壓實度代表值，表3 為三鋼輪壓路機收邊前后壓實度統(tǒng)計結果。

表2 三鋼輪壓路機收邊前后壓實度代表值

表3 三鋼輪壓路機收邊前后壓實度統(tǒng)計結果

續(xù)表3 三鋼輪壓路機收邊前后壓實度統(tǒng)計結果

4 方案執(zhí)行效果

為了檢驗上述施工措施的實際應用效果，可采用沉降觀測方法對數據進行收集、整理和分析。選擇K12+570 左側作為檢測對象，同時檢測拓寬路基以及原有路基。回填路基時應對每層回填土進行沉降監(jiān)測。在達到路堤填土標高設計要求后的首月，每天監(jiān)測沉降一次[10]。如因故中斷施工或荷載預壓間隔期間，需每隔3天監(jiān)測一次路基沉降。如荷載預壓間隔期超過30 天，則每月進行一次計算測量，半年內的路基沉降如圖2 所示。

圖2 左幅 K12+570 路基沉降

從沉降測量數據可以看出，原有路基每階段沉降2.9～3.9 mm，新路基每階段沉降5.9～7.9 mm，沉降差異3～4 mm。

選擇左側K12+570 路段作為監(jiān)測目標，待高速公路改擴建完成投入使用后進行監(jiān)測，3個月內左幅K12+570通車后道路沉降如圖3 所示。

圖3 左幅K12+570 通車后道路沉降

從沉降監(jiān)測數據可以看出，原有路基拓寬部分的沉降總體約1 mm，新路基的沉降約2 mm，沉降值差異在1～2 mm，該高速公路已完成改擴建并投入使用，使用情況良好，新舊道路搭接處的路面無縱向裂縫。

由此可見，現(xiàn)有的新舊路基拼寬差異沉降控制技術是切實有效的，但還需進一步驗證。

5 結論

綜上所述，隨著社會經濟的發(fā)展，高速公路改擴建項目數量和規(guī)模不斷增多。但是，目前我國高速公路改擴建工程缺乏一套行之有效的施工標準。新舊路基搭接部分容易產生沉降差異，導致路面結構破損等一系列問題，如部分高速公路建成通車后，加寬的路基路面出現(xiàn)裂縫，影響車輛的駕駛體驗和行車安全。該文研究地基差異沉降控制技術，旨在為類似地區(qū)高速公路改擴建項目的地基施工提供一定的技術參考。