農村公路舊路拓寬工程要點分析

張淑惠

摘要 為了提升農村公路設計水平，文章總結了農村公路舊路擴寬的病害和機理，以及不同加寬方式的適用性。從路堤拼寬處理、邊坡削坡、臺階開挖、鋪土工格柵、路面拼接、拉桿設置等方面分別提出了農村公路路基路面拼寬設計要點，研究成果表明農村公路改造宜單側加寬，并嚴格控制臺階開挖參數(shù)和土工格柵尺寸，以確保路面拉桿參數(shù)滿足設計及現(xiàn)行規(guī)范要求。

關鍵詞 農村公路；改擴建；不均勻沉降；地基處理；路面拼接

中圖分類號 U418.8文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0045-03

0 引言

農村公路是公路交通網(wǎng)絡的重要組成，具有里程短、等級低、分布面廣等特點，直接為農民出行和農村經(jīng)濟發(fā)展服務。但早期建設的農村公路因設計標準低、施工技術落后、造價有限等原因，在車輛荷載反復作用下產生一定程度的破壞，服務水平下降，影響行車安全性和舒適度，難以滿足日益增長的交通量需求，必須對其進行改建或擴建。但是，設計人員在開展農村公路舊路拓寬設計時，盲目套用其他項目的圖紙，使得路基路面的處治方案適用性差[1]。因此，進一步研究農村公路舊路拓寬要點意義重大。

1 農村公路加寬常見病害及機理

1.1 病害表現(xiàn)形式

在對農村公路拓寬改造后，新舊路基之間容易出現(xiàn)不均勻沉降，從而引起路面使用性能下降。大量工程實踐表明，農村公路加寬后的病害主要表現(xiàn)為兩方面[2]：一是新建路基面沿著新舊路基結合面滑動，使得路基邊坡失穩(wěn)破壞；二是新舊路基的不均勻沉降使得路面結構損壞，出現(xiàn)大量縱向裂縫、錯臺等病害，影響行車舒適性和安全性。

1.2 病害機理分析

國內外很多學者研究了公路加寬后的病害機理，但研究對象主要是高等級公路，對農村公路的研究較少。該文結合農村公路自身的特性，總結了其加寬后的病害原因。

1.2.1 新舊地基變形不協(xié)調

如果地基土性能較差，土體壓縮性大，固結時間長，在新填筑土體作用下，容易產生較大的工后沉降。而老路基下的地基土經(jīng)過多年固結，工后沉降基本完成。因此，新舊路基之間的變形不協(xié)調，并反射到路堤頂面，造成路面結構破壞。

1.2.2 新舊路基填料差異大

農村公路的新舊路基建設年代不同，有的甚至相差數(shù)十年，這就使得新舊路基填料的CBR、最大粒徑等參數(shù)存在差異，且新舊路基所采用的施工工藝也不同。另外，即使在相同車輛荷載作用下，新舊路基填料變形也不完全相等。

1.2.3 施工原因

與上述不可避免的因素相比，施工原因所導致的病害是可以控制的。因施工不當所引起的農村公路拓寬病害有3種[3]：①結合面處理不到位。舊路邊坡坡面的松散土、腐殖土、植物根系等未清理干凈或新舊路基結合面的臺階開挖尺寸不滿足設計要求，使得新舊路基結合處成為薄弱帶。②施工不及時。舊路路基邊坡坡面開挖完成后未及時填筑新路基，使得開挖面長時間暴露在外界環(huán)境中，可能受到雨水沖刷或入滲，降低其抗剪強度。③填筑速度過快。施工單位為了趕工期，新建路基填筑速率過快，填土未被充分壓實，使得其工后沉降過大。

2 農村公路路基加寬形式選擇

2.1 填方路基加寬

2.1.1 兩側加寬

路基兩側加寬方案一般用于地形平坦的路段，包括兩側對稱加寬和不對稱加寬，如圖1所示。路基兩側加寬的優(yōu)點是新老路基的中心線重合，但兩側加寬寬度有限，不便于路基填土施工壓實。尤其是在軟土路段，新舊路基間的差異沉降大。

2.1.2 單側加寬

如果農村公路的一側地形受限或征地拆遷難度大，可采用單側加寬的方案。如果公路處于地勢陡峭的山嶺區(qū)域，還需要在加寬側設置擋墻或護腳墻。農村公路經(jīng)單側加寬后新舊路基中心線不重合，但新建路基集中在路基一側，施工作業(yè)面大，施工質量容易控制，且路基中心線移動導致路面工程量有一定程度的增加[4]。

2.2 半填半挖路基加寬

農村公路半填半挖路基所處位置一般地形較陡峭，一般采用單側加寬的方法進行改造。根據(jù)加寬位置不同，可將單側加寬劃分為填方側加寬和挖方側加寬。對挖方側加寬，加寬前后的路基強度相差不大，不會出現(xiàn)不均勻沉降問題。對填方側加寬，容易出現(xiàn)不均勻沉降和路基失穩(wěn)問題，也要在加寬側設置擋墻或護腳墻，以保證路基的整體穩(wěn)定性。

3 農村公路路基加寬處理要點

3.1 路基加寬處理原則

農村公路拓寬后最常見的病害是新舊路面結合處縱向開裂。采取有效的處治方案來降低新舊路基之間的不均勻沉降、加強新舊路基之間的銜接、提高路基的整體穩(wěn)定性是解決路面縱向開裂問題的關鍵。結合相關研究成果，路基加寬處理時應遵循以下原則：第一，應在保證路基整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范的基礎上，控制路基的不均勻沉降；第二，公路是一個整體，路基和路面是相互影響的，選擇新舊路基處理方案時要綜合考慮項目實際情況和施工便利性，對方案進行技術性和經(jīng)濟性比選，選擇適用性強、性價比高的處治方案，不可盲目地照搬規(guī)范或其他項目的圖紙；第三，條件允許時，新舊路基處理可使用新技術、新材料和新工藝。

3.2 加寬地基處理

農村公路加寬路基下的地基處理目標是降低新舊路基的不均勻沉降，尤其是在軟土地區(qū)，應結合公路沿線的水文地質條件制定處理方案。對于軟土厚度＜3 m的路段，一般選用換填法或拋石擠淤法；對于深厚軟土地基，可采用復合地基。該文總結了不同地基處理方法的原理和適用條件，如表1所示[5]。

3.3 新舊路基結合部處理

3.3.1 邊坡削坡

農村公路的舊路路基邊坡坡面長期暴露在外界環(huán)境中，受到雨水徑流沖刷，坡面填土不斷劣化。在拼寬路基之前，要削坡30～50 cm。舊路路基的削坡順序有“自下而上”或“自上而下”。對于坡度較陡的路基，為了保證路基的穩(wěn)定性，削坡要分兩個階段進行，且第一階段的削坡坡度大于第二個階段。同時，在舊路路基削坡前進，要做好防護工作。

3.3.2 臺階開挖

為了保證農村公路加寬后的整體穩(wěn)定性，新舊路基結合處所開挖的臺階要內傾（橫坡取2%～4%），臺階數(shù)量要盡量多。結合相關研究成果，新舊路基結合處的臺階寬度要控制在1 m以上，臺階高度要控制在0.6～1 m，臺階開挖坡率結合舊路路基邊坡確定。舊路邊坡坡率為1∶1.5、1∶1.25、1∶1時，臺階開挖坡率應分別控制在1∶1.5～1∶1.75、1∶1.25～1∶1.5、1∶1～1∶1.25。

3.3.3 鋪土工格柵

土工格柵是農村公路新舊路基銜接最常用的一種材料，其主要作用是協(xié)調新舊路基之間的不均勻沉降，具體布置見圖2。土工格柵的加固原理如下：第一，土工格柵與地基土接觸產生摩擦，摩擦力的存在降低新舊路基結合處的附加應力；第二，土工格柵對路基填土變形有約束作用，大幅度地提高路基的抗剪強度；第三，土工格柵具有良好的彈性、張力和延展性能，可將新舊路基連接為一個整體。在農村公路舊路擴寬項目中，建議使用雙向土工格柵。

3.4 加寬路基沉降變化規(guī)律

3.4.1 沉降計算方法

該農村公路的路線總長8.8 km，起訖樁號為K0+000～K8+800，設計標準為四級公路，雙向兩車道，設計速度為30 km/h，路基寬7.5 m，橫斷面組成為土路肩0.5 m+行車道2×3.25 m+土路肩0.5 m。該公路位于亞熱帶季風性濕潤氣候，降水量充足，年降雨量約886～

938 mm。因近幾年經(jīng)濟發(fā)展迅速，交通量快速增長，原有的公路已經(jīng)無法滿足交通需求，需加寬處理。經(jīng)交通量分析，擬加寬3.25 m，即一個車道，加寬方式采用單側加寬。

農村公路路基的工后沉降具體計算可按式（1）：

式中，n——地基土劃分層數(shù)；hi——第i層土厚度；e0i——第i層土層頂和層底的自重應力平均值對應的孔隙比；e1i——第i層土層頂和層底的自重應力和附加應力平均值之和所對應的孔隙比。

3.4.2 沉降計算結果

該文在距離道路中心0 m、2 m、4 m、6 m、8 m、10 m處分別取計算點，計算了路基在使用年限內的工后沉降。同時，利用數(shù)理統(tǒng)計軟件Origin擬合了工后沉降與距道路中心距離的關系，相關系數(shù)接近1，精確度滿足工程需求。利用擬合函數(shù)，可預測加寬路基在不同位置的工后沉降。

由圖2可知：距離道路中心越遠，路基工后沉降越大。當距離道路中心距離＜6 m，路基工后沉降變化不大，基本在2.5 cm內；當距離道路中心距離超過6 m時，路基工后沉降驟增，最大沉降達到了9.0 cm。這說明加寬部分的地基固結度低，在公路運營期間的變形大。

4 農村公路路面加寬要點

4.1 瀝青路面拼接

如果農村公路采用的是瀝青路面，在拼寬后應先分層開挖臺階，再根據(jù)設計方案回填瀝青混合料。為了保證新舊瀝青路面的銜接，防止路面反射裂縫，要在拼接位置鋪一層或多層的玻纖格柵（加筋作用，不能防水）或聚酯玻纖布（同時具有加筋和防水功能）。同時，還要在基層層間噴灑水灰比1.1～1.2的水泥凈漿，以增加層間黏結效果。需注意，路面基層宜選用級配良好的水泥穩(wěn)定碎石，不宜選用石灰穩(wěn)定材料。這是因為石灰穩(wěn)定材料的環(huán)保性差，且在車輛荷載反復作用下容易開裂。

4.2 水泥路面拼接

如果農村公路采用的是水泥混凝土路面，應在新舊路面結合處設置拉桿，以傳遞荷載和分散應力，改善水泥路面面板的受力和抗變形能力。水泥混凝土路面拉桿的設計要點體現(xiàn)在以下幾個方面：①拉桿材料。拉桿要盡量選擇HRB400的螺紋鋼筋，不得選擇光圓鋼筋。鋼筋的直徑不小于14 mm，鋼筋長度取70 cm。②鉆孔要求。拉桿的孔位應位于混凝土板面中間位置，孔間距50 cm、孔深35 cm、孔徑比拉桿直徑要大至少4 mm，且不得在水泥混凝土面板的裂縫、斷板等處鉆孔植筋。③位置誤差。水泥混凝土面板的拉桿參數(shù)應滿足設計要求。如設計無要求，可參考表2。

5 結論

該文分析了農村公路舊路拓寬的病害成因、加寬方式及加寬地基不均勻沉降控制、路面拼寬要點，研究成果表明：

（1）農村公路拓寬改造后邊坡容易失穩(wěn)、路面會出現(xiàn)裂縫，需重點控制新舊路基間的不均勻沉降。

（2）農村公路填方路基的加寬有單側加寬和雙側加寬兩種形式，半填半挖路基一般在挖方進行加寬。

（3）加寬路基可采用換填、復合地基、鋪土工格柵等方案控制新舊路基間的不均勻沉降，并合理削坡和開挖臺階。

（4）農村公路瀝青路面拼接要先分層開挖臺階再回填瀝青混合料，水泥路面拼接的關鍵是要設置拉桿。

參考文獻

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[2]張生. 農村公路改建工程設計要點分析[J]. 科學技術創(chuàng)新， 2021（5）： 111-113.

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[5]安惠娟. 呂梁市農村公路排水設施研究[D]. 西安：長安大學， 2017.