公路新老路基結合處處治技術的應用

陳奇

（陜西省安康市公路局，陜西安康 725000）

0 引言

路基拓寬是公路改擴建工程的關鍵環節，但在路基拓寬過程中新老路基結合處常會出現路基、路面變形、開裂、沉降等問題，會影響擴建后公路工程的應用效果。為提高新老路基結合處的穩定性，規避上述問題，結合實際工程案例，對新老路基結合處處治技術進行分析，以期有效提高公路改擴建工程質量。

1 工程概況

陜西省安康市541 國道是秦巴山區連片重要通道，線路全長78.268km。在該改建工程中，需要在舊路基礎上拓寬改造，原路基利用率為67%，加寬路段路基寬8.5～10m，設計高程介于450.9～501.8m 之間，鄰河側建有坡度比為1∶0.25 的擋土墻，擋墻高度最大值為11.2m。改建路段地基由礫石、砂卵石及混碎石亞黏土構成，具有較高的膨脹性，易脹縮、崩解或風化。由于該工程有多個加寬段，為確保新老路基充分結合，采用土工網、換填砂礫材料處治新老路基結合處，為驗證實施效果，選取另一路段采用常規處治方式，對該方式與常規方式的處治效果進行對比。

2 公路新老路基結合處處治技術應用

2.1 新老路基結合處處治前的施工準備

處治公路新老路基結合處之前，需要先對老路沿線的地形地貌條件、水文氣象情況等進行調查與分析，并踏勘公路沿線地下管線及地上構造物分布情況。利用鉆探法、十字板剪切法、鉆探法等檢測方式，檢測新老路基結合處地基土及填料的液限、逆限、塑造性指數、顆粒大小、含水量、密度、強度、有機質及易溶鹽含量等[1]。結合設計圖要求設置路線中樁，明確路堤坡腳、路塹頂部、邊溝、地界樁等各個樁體的布設位置，拆除或加固路基加寬范圍內的建筑物及電力設施等。正式施工前，要配齊施工機械并做好運行調試，準備挖掘機、中小型壓路機、機械打夯機等設備，并提前設置好截水溝、排水溝等排灌及防滲設施。

2.2 監測點布設

因試驗段采用土工網、砂礫材料處治新老路基結合處，為掌握新老路基結合處處治效果，在土工網鋪設段、砂礫材料換填段分別布設沉降監測點，每個監測點分別放置一個直徑4cm 的沉降管。沉降管布設情況如圖1 所示。

圖1 沉降管布設平面示意圖

2.3 新老路基結合處處治施工

2.3.1 老路路肩與邊坡處理

（1）新老路基結合面預處理

填筑新路基前，需要預處理老路及新路相交區域的邊坡坡面及地基表面。處理加寬區域原地基表面時，先挖除淤泥及腐殖土，并全面清理雜草、樹根等雜物，并將局部低洼段積水抽干，利用具有良好透水性的砂礫、碎石材料換填30cm 深度，換填時分層碾壓，直至達到基底標高，壓實度應控制在87%以上。將老路路緣石、路肩、舊擋墻全部拆除，截斷流向加寬區的水源，并于邊溝處挖掘臨時排水溝，確保進行新老路面結合處處治理時能夠順暢排水。新老路面交接處，邊坡坡面及外側路肩分別換填30cm 與50cm，換填后立即壓實[2]。

（2）開挖結合部臺階

為防止老路橫斷面干擾臺階開挖過程，降低老路面挖除量，新路基每填高1.5m 開挖一階臺階，若老路基強度與規定要求不符，需要將土層晾干摻入石灰后再填筑，并與新路基土混合后碾壓。若路基填土高度不超過2m，無需挖掘臺階，可在老路邊坡上直接鋪筑新路基，應利用挖掘機將老路邊坡放緩，再開展新路基填筑作業[3]。新老路基交界面臺階挖設如圖2所示。

圖2 新老路基交界面臺階挖設圖

2.3.2 鋪設結合部土工網

土工網采用水平鋪設方式，兩側分別設置于老路基臺階及外側新建防護墻內，土工網的延伸率不可超過10%，土工網層間距應控制為30cm。以擋墻基礎處為土工網鋪設起始點，首層土工網鋪設完成后進行碾壓處理，再繼續鋪設下一層。從老路基邊坡坡腳逐步向上挖掘臺階，最下層臺階寬度大于2.5m，其他臺階寬至少1m。

砂礫墊層可直接鋪設于地基表層，砂礫材料的粒徑不可大于6cm，最下層土工網格的砂礫墊層厚度應大于20cm，并將含泥量控制在5%內。土工網格應鋪設于墊層之內，并平整處理墊層，使土工網格與墊層緊密貼合，鋪設時橫向不做搭接，且土工網格不能重疊、扭曲，也不可過度過伸。基軸線方向的土工網采用搭接法鋪設，兩塊土工網相互交疊15cm，并利用U形柱釘固定。

土工網鋪設完成后應在其上覆蓋土料，覆蓋48h后去除。之后利用輕型裝載機沿軸線方向在土工網格上松鋪35cm 厚的新路基填料。鋪好后利用8～10t壓路機靜壓新老路基結合處的前三層填料，第四層開始換用重型壓實機碾壓，以確保新老路基結合處壓實度達到規定標準[4-5]。

3 改建路段新老路基結合處處治效果評價

3.1 沉降監測

3.1.1 各監測情況及沉降量變化

（1）1#沉降管

1#沉降管監測時間為8 個月，共監測31 次。原地面標高為494.082m，沉降管底標高為494.082m。填土高度自0.294m 開始，填至7.15m，接管頂部標高介于493.963～500.654m 之間，沉降量最高為8mm，最低為0mm，自填土完成后，接管頂部標高在500.65～500.901m 之間，沉降量介于10～27mm。

（2）2#沉降管

2#沉降管觀測三個月零20 天，原地面標高及沉降管底部標高均為494.082m。填土期間，隨填土高度增加，接管頂部標高持續增大，沉降量在0～49mm 之間，自填土達到最大高度6.398m 后，首次監測沉降量為64mm，此后每次監測得到的沉降量介于117～131mm 之間。

（3）3#沉降管

3#沉降管共監測76 天，共計10 次，原地面標高及沉降管底部標高均為494.148m。填土過程中，沉降量介于0～93mm 之間，填土高度達到最大值6.342m 時，沉降量逐步增大，介于95～99mm 之間。

（4）4#沉降管

4#沉降管監測時間為9 個月，共監測27 次。原地面標高及沉降管底部標高均為495.285m。填土期間，沉降量變化不大，一直介于0～7mm 之間，填土達到最大高度5.531m 后，沉降量值從12mm 逐步提高至28mm。

（5）5#沉降管

5#沉降管監測3 個月，共監測14 次。原地面標高及沉降管底部標高均為497.945m。填土高度變化期間，沉降量介于0～14mm 之間，填土高度達到最高值2.545m 后，沉降量前半月介于13～18mm 之間，之后驟然提高至55～60mm 之間。

（6）6#沉降管

6#沉降管監測時間為7 個月，共監測13 次，原地面標高及沉降管標均為497.887m。填土期間沉降量變化僅為1mm，達到最大高度2.919m 后，沉降量由3mm 逐步升高至15mm。

6 個沉降管沉降曲線變化如圖3 所示。

圖3 6 個沉降管沉降曲線變化圖

3.1.2 最終沉降量對比

經計算得到各個監測點的最終沉降量（見表1）。分析沉降監測數據可知，各監測點的最終沉降量均未超過4.5mm，表示公路地質條件尚佳，路基加寬未導致地基出現明顯沉降。6 個監測點中，2#監測點的最終沉降量最大，為42mm，6#監測點的最終沉降量最小，為22.7mm，這是由于不同監測點的填土高度存在差異，總體來看填土高度與最終沉降量成正比。然而，1#監測點的填土高度較大，卻未出現較大的沉降量，是由于該監測點處于地基處，而其余5 個監測點在老路基斜坡上，地基壓實度比老路基更高，因而沉降量相對較小。

表1 各監測點最終沉降量值

3.2 路用效果觀測

該公路改建工程竣工后試運營期間，對改建路段新老路基結合處的處治效果進行分析，發現利用土工網及砂礫材料處理后的路基結合處，使用一年左右未出現病害，且試運行期間未出現變形現象。而采用常規方法處治的新老路基結合處，填土高度高于2～3m的區域，在采用加固與防護措施的情況下，路面表面仍出現了裂縫，新老路基結合處最大裂縫寬度達到5mm。說明土工網及砂礫材料聯合處治方法效果較好，且施工工藝較常規方法更簡單，適用于公路施工區域具備豐富砂礫資源的區域。

3.3 路面承載力分析

選取三個路段，設置檢測點，分別采用長桿及短桿進行路基變形模量與彈性模量，數據對比如表2所示。

表2 路基變形模量與彈性模量數據對比

通過數據分析可知，1#路段和2#路段新路基模量為老路基模量的300%，說明采用土工網及砂礫聯合處治方式后，路基模量有明顯提升。而3#路段采用常規方式處治，路基變形模量及彈性模量不高，且新老路基間模量差異不顯著，路面易產生裂縫。通過對比可知，土工網及砂礫聯合處治方式能更有效地提高路基承載力，對新老路基不協調變化的控制效果更為顯著。

4 結語

在該公路改建工程中，采用土工網及砂礫材料處治新老路基結合處，施工過程簡單，且可以就地取用砂礫材料，施工成本相對較低。并且，通過對比，經土工網及砂礫材料聯合處治的新老路基段較常規處治方案的沉降量更低、路基模量更大，說明路基承載能力更強，也說明該方案有較高的應用價值。