基于新老路基路面拼接的高速公路改擴建施工技術分析

摘要：文章以來賓—合山段改擴建工程為例，考慮施工要求和現場情況確定適合的拼接技術，在此基礎上全面探討臺階挖掘處理、填料的選用、新路基填筑及壓實度控制、混合料的攤鋪、接縫處的灌漿及碾壓等關鍵施工技術，為改善高速公路通車能力、降低行車風險以及減少道路養護成本提供參考。

關鍵詞：路基路面；拼接處理；施工技術；沉降檢測

中圖分類號：U412.36+6A110343

0 引言

隨著交通運輸量的不斷擴大，許多高速公路長期處于高負荷運載的狀態，加之老舊公路經過長時間使用，大都存在磨損、裂縫、塌陷等質量問題，很難保證行車的安全穩定性［1］。當車流量較多時，高速公路部分狹窄路段易出現擁擠問題。針對以上問題，若完全拆除并重建原有高速公路，需要投入大量資金。為降低工程成本，改擴建逐漸成為改善現有高速公路缺陷的重要處理方式，改擴建技術既可以充分利用原有路基，還能夠大大提升公路通行能力，減少土地占用面積、縮短建設工期以及降低資源耗費，具有顯著環境及經濟效益［2］。其中，新老路基的拼接處理是高速公路改擴建施工極為關鍵的環節。這是因為路基拼接處的材料固結時間存在一定差異，難以保證路基填筑后的沉降均勻，從而導致拼接處出現路堤失穩、縱裂縫和滑坡等病害［3-4］。良好的拼接處理可以減少因路基不均勻沉降產生的邊坡滑塌、縱向開裂等問題，切實保證路基的整體性。本文以來賓—合山段改擴建工程為依托，考慮施工要求和現場情況確定適合的拼接技術，并進一步探討新老路基拼接的關鍵技術，以期為公路工程改擴建路基拼接提供技術支持與參考。

1 工程概況

在來賓—合山段高速公路改擴建項目中，路線起止樁號為K86+00～K100+320，主線全長14.49 km，屬雙線四車道。隨著行車數量和交通運輸量的不斷增加，該路段易出現擁堵問題，尤其是假期前后更加突出。為解決這一問題，當地高速公路管理局開始進行改擴建，主要包括路面與路基拓寬、周邊綠化工程以及交通安全設施的布置等，將原有寬26 m的路基改建成寬42 m的路基。

2 新老路基路面拼接技術

2.1 常見的拼接技術

現代工程領域存在多種路基拼接技術，每種技術都各具特點，適用于不同的場所。為了確保整個公路改擴建工程的順利進行，應考慮具體情況選擇最佳的拼接技術。通過整理分析相關資料，總結出4種常見的路基拼接技術及其適用范圍，如表1所示。

通過綜合對比4種拼接技術，發現雙側拼接技術更適合本工程實際情況，采用雙側拼寬的方式可以不考慮原有幾何線形的變化，大大降低了施工成本和難度。因此，考慮本工程特點和施工要求，最終選擇兩側對稱拼接的方式，單側拼寬8 m，路基改擴建后的寬度為42 m，路基坡率為1∶1.5，填筑高度為8 m，按雙向八車道、時速120 km/h的標準設計。

2.2 關鍵施工技術

2.2.1 臺階挖掘處理

由于本工程邊坡長期受雨水沖刷和侵蝕影響，邊坡表土穩定性不斷下降，并且內部殘留的有機物增加了填土空隙，所以，在新路基填筑前需要削坡處理原始邊坡。根據工程實踐經驗，控制削坡厚度≥30 cm，自上而下由舊路基坡腳處進行開挖。除第一級臺階高度為1.36 m、寬度為2.0 m外，其他臺階高度均為0.9 m，寬度均為1.2 m。臺階高度＞0.9 m，即對坡度較大路段進行二階開挖，且第一次坡度稍大于第二次，將路床單獨作為一級臺階；在臺階高度＜0.9 m時進行一階開挖，并控制所有臺階表面內傾角≤（3±1）%。

對坡度較大的路段進行二次開挖，且第一次坡度要稍大于第二次，從坡腳開挖第一級臺階高度。考慮到施工期正值雨季，為降低雨水對邊坡的沖刷破壞，還需要采取適當的遮擋措施。

為增強結合土層的抗剪強度、摩阻力以及新老路基的接觸面，削坡完成后還要進行臺階開挖。臺階的高度為80 cm、寬度為120 cm，臺階挖掘流程如圖1所示。通過這種處理方式可以提供更多的接觸面，進一步加強新老路基的結合效果，確保整個工程的安全穩固性。

2.2.2 填料的選擇

實際工程中填料的合理選擇，對于新老路基的有效結合及其差異性沉降控制非常重要，一般遵循以下原則：

（1）在填筑新路基時，使用與老路基性質相同的填料可以保證路基的整體一致性，但由于新老路基施工機械與方法變化較大，相差較久，一般很難控制。

（2）對于滿足要求的填料，可以選用石灰、水泥等材料改善其性質；該方法的應用較廣，若對施工過程中產生的邊坡挖方土棄之不用會破壞環境，且會增大處理成本，若直接填筑則不符合力學性質要求，對此可以摻入適量的水泥、石灰等材料。

（3）對于需要增強承載力的地段，選擇優質的透水性材料可以提高路基強度，并且能夠將滲入路基的水迅速的排出，有效避免因不均勻沉降引發的問題。

（4）使用輕質填料，如輕量混合土、EPS（發泡聚苯乙烯）塊體和粉煤灰可以明顯減小沉降，并降低路基自身的壓縮變形，提高路基的剛度和強度。其中，EPS塊體因具有抗老化、耐水、耐壓和質輕等優點，在實際應用中能夠明顯降低不均勻沉降，但因成本較高，一般用于橋頭跳車和臺背回填處理部位。

由于本工程跨越范圍較廣，不同路段的土質存在一定差異，需要考慮具體情況選擇適用的填料。對本工程邊坡挖方形成的大量弱膨脹土選用第2種方式，經過石灰改良后可以用于路基填筑，經濟性顯著；對本工程邊坡挖方形成的碎石選用第3種方式，通過合理填筑形成排水條件良好的路基。

2.2.3 新路基填筑及壓實度控制

在新老路基拼接過程中常用的土工材料包括土工格室、土工格柵以及土工布等，這些材料具有路面防裂、防水以及路基加筋等作用。為充分發揮材料的性能，并考慮經濟性要求，本次選用土工格柵進行路基加筋處理。若填筑高度≤8 m，將土工格柵分別鋪設于路床頂部120 cm和30 cm處；若填筑高度＞8 m，需在邊坡點8 m處增鋪一層土工格柵，并且要求土工格柵的搭接寬度＞1.0 m，采用10 mm鋼筋按間距≤10 m進行固定。實踐表明，土工格柵加筋效果的增幅隨鋪設層數的增加而減小［5］。因此，為保證新路基加筋質量，在本工程填筑高度范圍內鋪設的土工格柵≥3層。

有學者研究了高填路基沉降受壓實度的影響，通過分析不同土樣在分級荷載作用和不同密實度下的沉降變形特性發現，高填方沉降過大是導致壓實度不足的關鍵，受非固結沉降的影響較小［6］。壓實良好的路基能夠降低不均勻沉降，提升新舊路基之間的穩固性，對于控制路面開裂起著重要作用。因此，為降低新老路基之間的差異沉降及提高新路基的壓實度，保證路基整體拼接質量，本次采取常用于軟土地基處理的強夯與沖擊壓實法，通過開挖一次就填筑一次的方式嚴格控制填筑質量。根據路基層位合理調整填筑層的壓實標準，每壓實一層應實時抽檢一次含水率和壓實度，抽檢合格后才能對下一層進行填筑。

2.2.4 混合料的攤鋪

混合料由攤鋪機的螺旋布料器推向兩端，施工時發現料倉兩端寬度約有50 cm，沒有安裝鋼擋板，若安裝鋼擋板會與臺階發生沖突，并且會導致料倉內堆積過多的混合料，影響正常傳感布料。為解決這個問題，研究提出增設橡膠擋板措施：由于橡膠擋板具有易還原和易變形的特點，避免了與臺階之間的沖突，還能保護擋板不受損害，并且能夠阻擋混合料從出料口自由下落，從而導致離析的現象發生。

保持攤鋪機的鋼擋板與橡膠擋板高度一致，地面與底部的間距≤5 cm，確保安裝穩固。將加固裝置安放于橫向腰部，確保出料口處的混合料是被動下料，以防其自由下落產生離析。

此外，在攤鋪機向前推移過程中，采用人工撒布細料的方式對新老路基拼接臺階三角帶處進行處理，且細料撒布長度處于攤鋪機前15 m范圍內，以防攤鋪過程中出現遺漏離析的情況。

2.2.5 接縫處的灌漿及碾壓

（1）虛鋪厚度的控制。虛鋪厚度相較于正常厚度要大0.5～1.0 cm，以確保新鋪結構壓實后比舊路略高2～5 mm。若攤鋪高度一樣或偏低，則會導致接縫處碾壓不密實，并且碾壓過程中很容易對舊路結構造成破壞。

（2）第一遍水泥漿灌縫處理。在攤鋪后、初壓前，采用水與水泥比例為1∶1.5的水泥漿進行第一遍灌縫處理。在整個攤鋪結構層上均勻地灑透水泥漿，使用扁嘴壺進行噴灑。噴灑時要慢速移動，且接縫與噴嘴平行，對于局部不到位的區域要補灑。

（3）人工拌和接縫處的混合料。第一遍灌縫完成后，立即采用平板鐵鍬進行混合料的拌和搗插，使其充分拌和直至呈現出粘稠物狀，并對接縫處的粗骨料進行人工篩撿，確保接縫處的混合料平整。

（4）碾壓施工。施工時選用雙鋼輪壓路機（13 t）進行初壓，靜壓1遍后再振壓2遍；然后選用單鋼輪壓路機（26 t）復壓，碾壓過程中接縫位置距離鋼輪≥5 cm，對其碾壓遍數應大于等于行車道；隨后貼近接縫處使用三鋼輪壓路機碾壓。碾壓時，要避免三鋼輪和單鋼輪壓路機的鋼輪落在舊路上行走，以防對舊路結構層造成損害。

（5）第二遍灌縫處理。碾壓完成后，采用水與水泥比例為1∶1的水泥漿進行第二遍灌縫。灌縫完工后，通過人工清理接縫處的余料和石子，然后使用膠輪壓路機（30 t）按少于行車道1～2遍的碾壓遍數進行騎縫碾壓。

（6）終壓。為了保證平整度以及消除輪跡，本次工程選用雙鋼輪壓路機（13 t）進行靜壓。

2.3 沉降檢測

高速公路改擴建工程的作業面相比于新建工程較為狹窄，施工時通常要維持交通的不中斷，且工藝流程較為復雜。另外，由于地基土的固結程度存在較大差異，對新舊路基完工后的沉降差異控制要求更高，所以沉降檢測就顯得非常重要。傳統的測量方法很難適用于新舊路基的沉降檢測，故本工程對基底沉降使用預埋U型管法進行檢測。在加鋪填土及碎石墊層壓實后反挖溝槽，在溝槽中放入預穿好鋼絲測線的U型剖面管，并將剖面管用接頭連接，用螺絲固定，剖面管埋設時要使其導槽沿豎直或水平向穿出。在該工程完工24個月內，檢測分析某試驗段地基沉降量，一般要求24個月內的沉降量≤50 mm，路堤橫斷面地基基本穩定。檢測結果如圖2所示。

由圖2可知，各測點沉降量均隨著時間的推移趨于收斂。按照時間前后對比各測點縱向沉降量，結果發現路基沉降量均表現出先上升后下降的變化趨勢。項目建成投入運行6～18個月時，各測點沉降量在車輛荷載作用下均明顯提高，路基能夠維持穩定；投入運行18～20個月時，各測點沉降量在車輛荷載作用下開始減少，這表明沉降速度變慢并趨于穩定。此外，隨著距離舊路基中心線的增加地基沉降量均表現出先上升后下降的變化特征，在運營24個月內各測點沉降量最高達到33.2 mm，均符合≤50 mm的施工要求。在距離舊路基中心線16 m處沉降量出現最大值，這是新路行車道和新老路基拼接處，該處車輛荷載較高引起的沉降也較大，但仍符合要求。因此，沉降檢測表明新老路基拼接施工質量良好，土工格柵與原有路基搭接可以有效降低拼接處差異沉降。

3 結語

（1）本文以實際工程為依托，全面分析了公路工程新老路基拼接施工技術，為有效控制新老路基拼接處的差異沉降提出土工格柵搭接原有地基的處理方法。經沉降檢測發現，各測點沉降量均隨著時間的推移趨于收斂，在建成運營24個月內各測點沉降量最高只有33.2 mm，均符合＜50 mm的施工要求，具有良好的實用效果。

（2）改擴建工程能夠降低新建高速工程成本投入，更好地滿足了現階經濟發展對交通運輸的相關要求。其中，新老路基拼接技術的規范化施工與合理選擇是決定工程質量的重要影響因素，也是公路改擴建項目的重要環節。因此，在實際施工過程中建設單位要準確把握新老路基拼接技術要點，通過加強質量控制切實提升拼接處理效果，充分發揮經濟體系中高速公路的功能作用。

參考文獻

［1］朱 貴，劉卓華.復雜地形地質條件山區高速公路樞紐互通路基拼接設計方案研究［J］.西部交通科技，2021（12）：18-21.

［2］萬 瑞，張峻偉，張 婷.路基路面拼接施工技術在高速公路改擴建中的應用［J］.公路，202 66（2）：351-357.

［3］張秀文.基于高速公路改擴建工程路基路面拼寬技術分析［J］.山西建筑，2019，45（5）：150-151.

［4］陳峰林，凌 晨，李 豪.高速公路改擴建工程新舊路面基層拼接界面處理方案研究［J］.公路，2017，62（11）：14-18.

［5］王 灝.高速公路改擴建路基路面拼寬施工技術［J］.交通世界，2020（19）：86-87.

［6］張迎春.高速公路改擴建工程路基路面拼寬技術分析——以沈陽至海口國家高速公路水口至白沙段項目為例［J］.工程技術研究，202 6（19）：100-101.

收稿日期：2023-10-18

作者簡介：甘佩靈（1986—），工程師，主要從事公路工程施工管理工作。