高速公路新舊路基銜接工藝技術研究

楊喬珍

(廣西交通投資集團百色高速公路運營有限公司,廣西 百色 533099)

0 引言

交通運輸部《公路“十四五”發展規劃》明確提出,我國“十四五”期間將新改建高速公路2.5×104km[1]。密集的高速公路網,將大力推動廣西境內陸海新通道的建設完善,更好更快地服務廣西地方經濟增長。新建高速公路交通引入舊線路的規劃方案,通常會成為連接兩地的經濟互通紐帶,為此,新舊公路銜接工程工藝技術方案的選擇顯得格外重要。新舊路基在結合過程中,由于技術水平差異及各種因素限制,在路基拼接實施過程和后期發展中都會出現不同程度的質量問題和差異性沉降[2-4],所以新舊路基銜接工程工藝技術方案的選擇,關系到高速公路運營期道路結構安全穩定及道路使用壽命。對此,在新舊路基銜接實施過程中,針對不同地質地形、各種環境不良因素和管理缺陷時,選用恰當的路基拼接工藝技術,對后期高速公路的養護和維修成本起到至關重要的作用。

1 項目概況

新建巴馬至田東高速公路全長67.03 km,通過田東樞紐互通接入既有壇百高速公路,其中田東樞紐互通F、G、I、H匝道和壇百高速公路相接,相交線路長度為1 520 m。互通線路如圖1所示。

經現場勘查,原壇百高速公路基填土邊坡穩定性較好,但由于通車運營年限久且長期受干濕循環作用,原路基下邊坡坡率呈紊亂狀。路段范圍內坡面不規整,邊坡灌木叢生且根系發育,削坡坡率為1∶1.5時難以清除。且原壇百高速公路建設時期路基填土均未摻加灰土,加之邊部填土經長期雨水浸濕,壓實度偏低,按常規路基填筑難以保證新舊路基拼接部分的質量。

壇百高速公路范圍內路基存在四種形式:(1)一般填方路段,填土高為7～13 m的路堤,且該段路基有滲水現象;(2)坡腳范圍內為右江河谷,受右江河紅線控制帶限制;(3)部分路段因征地限制,在坡腳設置了混凝土擋土墻;(4)低填路段和淺挖路段路基。

圖1 田東樞紐互通線路示意圖

該項目對原壇百高速公路路基填筑和防護形式,分門別類的選擇不同的路基拼接方案,保證新舊路基銜接的穩定性和實施質量。

2 路基拼接工藝技術方案

2.1 一般填方路基拼接工藝方案

田東樞紐互通H匝道相交處的原壇百高速公路路基為一般填方路段,為三級下邊坡。對該路段范圍內原路基先拆除下邊坡坡面防水及拱形骨架片石護坡結構,再進行機械清坡,清坡厚度為30 cm,然后進行削坡處理進而填筑拼接路堤。路基第一級邊坡采用1∶1坡率削坡,第二級邊坡采用1∶1.5坡率削坡,第三級采用1∶1.75坡率削坡,削坡的同時開挖臺階,臺階自下而上逐層開挖,開挖一階及時填筑一階。臺階設2%內傾橫坡。每級的第一級臺階寬采用150 cm,以上各級臺階寬采用100 cm。開挖臺階頂面縱向坡度一般同路線縱坡一樣,底部第一級臺階高度可根據地形適當調整,但應≤2 m,否則增加分級臺階。

同時為了減少路基拼接的差異性沉降,在上、下路床底各設置一層雙向土工格柵,往下每1.5～2 m增設一層高強土工格室,底部剩余填土厚度≥1.4 m。如地基土強度偏低或者地基土質不均勻時,在路堤底部設置一層高強土工格室,高強土工格室鋪設至坡面0.75 m處。土工格柵采用雙向一次性拉伸成型的聚丙烯土工格柵,無焊接點,幅寬≥6 m,相應指標滿足相關規范要求。高強土工格室采用整體式,格室片中心高度為50 mm,網格尺寸為40 cm×40 cm,單網面積≥50 m2。格室連接點采用熱熔焊接,布網時張拉到位,及時填埋避免暴曬。對于坡面上有較大樹木,挖根時樹坑開挖面位于1∶1削坡面以內造成底部臺階高度>2 m時,對底部進行干砌片石回填成正常臺階形狀,便于路基拼接填筑。因壇百高速公路該段路基存在滲水情況,原建設時期在路基底部設置有排水層,故該項目在實施拼寬路基時在底部鋪設了縱向連續碎石盲溝排導老路基的滲水。盲溝橫向間隔20 m設置,尺寸為50 cm×40 cm。工藝方案如圖2所示。

圖2 一般填方路基拼接工藝方案平面圖(cm)

2.2 泡沫輕質土拼接填筑工藝方案

田東樞紐互通F匝道受右江河谷帶控制線及征地限制,難以正常放坡拼寬,故本項目在實施該段拼寬路基時采用了新型材料泡沫輕質土進行路基垂直填筑,不需進行壓實作業,以達到快捷施工而不占用右江河谷帶控制線的目的,且減少對沿河自然生態系的破壞。同時,輕質泡沫混凝土材料容重輕,對原壇百高速公路引起的附加應力小,易于控制不均勻沉降。采用的泡沫輕質土的施工濕密度為650 kg/m3,28 d抗壓強度≥0.8 MPa。填筑時,輕質土頂面設置一層HDPE防滲土工膜,采用GH-1型聚乙烯土工膜。頂部以下1 m高度范圍內設置兩層鍍鋅金屬網,采用φ1.5 mm@2.5 cm×2.5 cm鐵絲網,在中部設置一層鋼筋網(φ3.2 mm@10 cm×10 cm)。同時為減少不均勻沉降,上下路床底部各設置一層土工格柵。工藝方案如圖3所示。

圖3 泡沫輕質土拼接填筑工藝方案平面圖(cm)

2.3 擋土墻坡腳護坡工藝方案

田東樞紐互通G匝道位于受征地條件限制的路段,壇百高速公路原路基防護形式為坡腳設置鋼筋混凝土擋土墻和坡面草灌防護。該處土質為素填土,厚度約為11 m,以下為強風化鈣質砂巖,砂質結構和層狀構造,節理裂隙發育,巖芯破碎呈塊狀。若拆除原先舊路擋土墻會影響現壇百高速公路相應路段的路基穩定,故在該項目實施過程中僅拆除1 m高的頂部墻身而保留原擋土墻基礎及墻身下部,同時使之保持墻頂至地面高度≥2 m,按一般填方路基段對原舊路基進行清坡、削坡和挖臺階處理,在老擋墻拆除位置頂面鋪設一層高強度土工格室后進行下一階段的填筑,直至設計路床標高。工藝方案如圖4所示。

圖4 擋土墻坡腳護坡工藝方案平面圖(cm)

2.4 低填和淺挖路基拼接工藝方案

田東樞紐互通Ⅰ匝道前端60 m是填方高度為1.8～2.5 m的低填路段,為減少不均勻沉降,在上下路床底面各設置一層雙向土工格柵;后端85 m范圍內為淺挖路段,對路床進行超挖1.2 m并回填壓實,填筑土采用級配良好的碎石土作為填料,壓實度達96%以上;在上下路床底面各設置一層雙向土工格柵,格柵鋪設至邊溝外側。工藝方案如圖5和圖6所示。

圖5 低填路基拼接工藝方案平面圖(cm)

圖6 淺挖路基拼接工藝方案平面圖(cm)

3 監測方案及觀測成果

為保證路基拼接實施質量和路堤穩定性,在實施后的路基路面按不同的路基形式設置觀測樁[5],對土體分層水平位移變形量和路基頂沉降量進行動態監控,既能根據反饋信息驗證和完善拼接工藝技術方案,有效地控制施工速率,保證路基的穩定性[6],又能根據沉降監測資料,定量分析評價路基的工后沉降,從而合理確定運營時期的養護決策周期,保證運營后路面質量和服務水平。

該項目監測點布設在觀測數據易反饋、地質條件差、地形變化大、設計施工敏感點等部位。同一路段不同觀測項目的測點布置在同一橫斷面上,四個相接匝道上的新舊路基形式每段設置兩組橫斷面觀測樁。H匝道一般填方路基路段在橫斷面的路肩、邊坡平臺及坡腳位置分別設置觀測樁;F匝道路段在泡沫輕質土擋板頂、路面頂及搭接路面頂分別設置觀測樁;G匝道則在硬路肩、擋墻頂及擋墻外側土體上分別設置觀測樁;Ⅰ匝道在路肩及搭接路面頂分別設置觀測樁。監測周期為每周1次,持續觀測到巴田高速公路建成運營后一年,重點是對銜接路基工程完工后的半年(26周)進行監測監控和數據整理分析。工后半年(26周)各觀測樁的監測結果、變形情況和路基穩定情況如表1所示。

由表1監測結果可知,基于不同舊路基形式選用相適合的路基銜接工藝技術方案,保證拼接路基實施后的整體穩定性好,路面累計沉降量小,路基變形速率低,大大減少了高速公路運營期的路基路面維護成本,縮短了養護周期。

表1 新舊路基銜接工程工后監測結果表

4 結語

本文依托工程實際研究得出:對不同的路基形式,有針對性地采用新舊路基銜接工藝技術方案,可大大減少新舊路基的差異性沉降和工后變形速度。經過實施后一定周期的觀測結果表明,新舊路基銜接范圍內路基穩定,路面平整度保持高質量,路基整體性大大提升。該工藝技術為新舊路基銜接工程提供了理論和實踐基礎,對于高速公路新舊交接及改擴建公路項目的路基拼接工藝技術具備參考價值,同時也取得了較好的經濟效益和社會效益。