歐陽路明，唐旻（江西省贛南公路勘察設(shè)計院，江西 贛州 341000）

公路改擴(kuò)建工程中的路基拼接技術(shù)探究

歐陽路明，唐旻
（江西省贛南公路勘察設(shè)計院，江西 贛州 341000）

闡述了路基拼接的特殊性，詳細(xì)分析了路基拼接有限元模擬，針對路基拼接的病害，提出了相應(yīng)的處理方案，以供參考。

改擴(kuò)建；路基；拼接技術(shù)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.023

1 引言

路基拼接技術(shù)的難度較高，是整個公路擴(kuò)建工程的關(guān)鍵步驟。做好路基拼接能有效減輕新舊路面間的差異性沉降，去除由于新舊施工不同造成的路面沉降。本文經(jīng)過大量的理論知識研究，從路基拼接技術(shù)的特點出發(fā)，總結(jié)出發(fā)生病害的原因，根據(jù)具體問題提出相應(yīng)解決方案，從而進(jìn)一步提高公路擴(kuò)建中的路基拼接技術(shù)水平。

2 路基拼接的特殊性

高速公路擴(kuò)建與新建施工過程對比，具有許多類似點，例如：填料的要求以及壓實的處理方式等，但在實踐過程中，由于路基拼接存在特殊性，因此，在設(shè)計時必須要充分考慮，才能提高公路擴(kuò)建的質(zhì)量。其主要表現(xiàn)在以下方面：

1）新老路基填筑所需時間存在有較大的不同，固結(jié)度也會有所差異，填土性質(zhì)也有所區(qū)別。

2）原有路基經(jīng)過長時間的使用，沉降量是固定不變的，新擴(kuò)建路段因為附加力的不同產(chǎn)生差異性沉降現(xiàn)象。

3）老路邊坡在施工過程中的壓實度呈現(xiàn)較差的現(xiàn)象，在進(jìn)行擴(kuò)建施工時，原路邊坡一方面是與新建路基拼接的部分，一方面屬于行車道中最外側(cè)的車道，該車道主要行駛的是大型貨運車輛，載重量較大，對路基產(chǎn)生的影響顯而易見，因此，必須要建設(shè)高質(zhì)量的路基以滿足使用要求[1]。

4）路基拼接處由于所處區(qū)域特殊，施工工藝要求較高，較易發(fā)生質(zhì)量問題。

3 有限元模擬分析

3.1 模型與參與計算

1）簡化處理

在工作過程中，為了能夠確保施工過程的簡便性，同時能及時反映出施工過程中的質(zhì)量問題，可以做如下簡化。

（1）實踐過程中，假如縱向的長度過長，可以通過調(diào)整角度對其進(jìn)行處理；

（2）對于老路基全部固化，并且地基與老路基不出現(xiàn)再次沉降現(xiàn)象，需要對新建的路基部分沉降進(jìn)行考慮；

（3）新老路基拼接處需采取先進(jìn)的施工工藝，保證新老路基結(jié)合處完整和均勻；每層材料必須使用相同材質(zhì)的施工材料，同時采用連續(xù)施工的方式進(jìn)行施工，以保證整體的牢固性。

2）模型計算參數(shù)

本文以某高速公路的斷面地基為研究對象，設(shè)定老路基、地基的密度為0，也就是說，老路基和地基不會出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象。模型具體的計算參數(shù)見表1。

表1 計算參數(shù)

3.2 有限元計算

1）計算模型

模型計算采用的是plaxis巖土軟件，并以Mohr-Coulomb本構(gòu)模型作為基礎(chǔ)，按照分步施加荷載的方式進(jìn)行。由于本斷面的地下水位比較深，因此，在幾何模型中需要設(shè)置路基的寬度為42m；邊坡率控制為1:1.5；地基壓縮厚度按照σz=（0.1～0.2σc確定（其中，σz為附加應(yīng)力；σc為自重應(yīng)力），詳細(xì)幾何模型如圖1所示。

圖1 幾何模型、觀測點布設(shè)

2）工后15a沉降曲線（見圖2、圖3）

圖2 拉應(yīng)力分布

圖3 沉降變形曲線

3.3 結(jié)果分析

從圖2、圖3可以看出：

1）新舊路基呈現(xiàn)不同沉降量問題

主要原因：老路基建成使用已超過10a，已經(jīng)完全固結(jié)，在以后使用中已經(jīng)不會再發(fā)生變形的現(xiàn)象，基本處在一個非常穩(wěn)定的時期。新路基的拼接完成之后，由于公路本身重量以及行駛車輛的作用，會再次發(fā)生沉降現(xiàn)象，破壞原有的平衡狀態(tài)，產(chǎn)生附加性沉降[2]。

2）老路基最多會發(fā)生1.2cm沉降量，而后基本保持不變

新老路基的各項參數(shù)都會不同，填料性質(zhì)、固結(jié)度、變形量和承載平衡性都會有較大的差別，各方面參數(shù)都不如老路基穩(wěn)定，因此,由于自身以及使用環(huán)境的影響，新路基會發(fā)生2.1cm的沉降，與老路基沉降量相差0.9cm。

3）施工過程中，路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力主要在拼接處集合，使得此處部分剪應(yīng)力發(fā)生較大變化，新老路基由于沉降量的不同，會發(fā)生破壞現(xiàn)象。通常情況下，表現(xiàn)的形式為拼接處有很大的縱向裂縫產(chǎn)生，并且在長時間的使用過程中，不斷加大沉降量，必然會導(dǎo)致裂縫向下蔓延，最終使得路基整體承載能力急劇下降，影響行駛安全[3]。

4 路基拼接典型病害

結(jié)合實踐經(jīng)驗，總結(jié)出經(jīng)常會發(fā)生的公路病害現(xiàn)象，排除由于排水導(dǎo)致的病害，并且結(jié)合力學(xué)等相關(guān)知識，得出基本結(jié)論。我們認(rèn)為，由于路基拼接造成的路面發(fā)生病害現(xiàn)象主要有以下幾個方面：

1）縱向裂縫

差異性沉降與裂縫蔓延是導(dǎo)致路基、路面縱向裂縫生成的主要因素。一旦路基裂縫產(chǎn)生，勢必會導(dǎo)致整體路基的承載能力與整體穩(wěn)定性受到影響，路面縱向裂縫必然會使得整體性能變差，雨水會加重病害，造成使用性能急劇下降。

2）橫向不均勻沉降

橫向不均勻沉降的主要原因在于附加應(yīng)力不規(guī)則的在地基頂面延伸，并且隨著不同壓力的施加導(dǎo)致不均勻現(xiàn)象出現(xiàn)。沉降現(xiàn)象逐漸蔓延至路基頂部，如果在施工過程中，地基采用的材料性能好，也會有可能出現(xiàn)脫空的現(xiàn)象；如果沉降量蔓延至路面表層，則會出現(xiàn)縱向裂縫[4]。

5 路基拼接的處理方案

經(jīng)過以上實踐經(jīng)驗的總結(jié)，以及參考國內(nèi)外施工經(jīng)驗，提高拼接施工質(zhì)量和降低沉降量的主要施工方法有：提高軟路基質(zhì)量、老路邊坡開挖臺階、提高壓實度標(biāo)準(zhǔn)、鋪設(shè)土工格柵措施等。

1）老路邊坡開挖臺階

在施工過程中，對老路邊坡開挖的主要作用表現(xiàn)在以幾點方面：

（1）將原有表層土以及軟化路邊坡及時清除，換土并且進(jìn)行壓實處理；

（2）新舊路基拼接部分比較容易發(fā)生質(zhì)量問題，挖臺階之后使整個接觸部分面積增大，能抵抗較大的剪切力。如果沒有進(jìn)行臺階處理，而是直接進(jìn)行拼接，那么在其他條件相同的情況下，拼接部分的質(zhì)量最差；

（3）橫向臺階如果使用土工格柵會增大錨固長度。

2）提升壓實度標(biāo)準(zhǔn)

在施工過程中，提升新填土的壓實度，其主要的原理與采用碎石、砂礫填滿的作用一樣，都能夠整體提升路基的強度，提高承載能力，降低由于路面承載能力提升的原因，造成沉降出現(xiàn)差異[5]。

3）鋪設(shè)土工格柵

在施工過程中，假如拼接部分采用土工格柵鋪設(shè)，就能提升整體的穩(wěn)定性能。主要表現(xiàn)在：

（1）減輕拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。土工格柵和土結(jié)合在一起，有效的降低拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，同時減小作用在路基中的力，改變作用力分布，防止裂縫的產(chǎn)生；

（2）均化差異沉降。通過鋪設(shè)土工格柵，能夠通過加筋的作用提升路基的穩(wěn)定性，提高整體承載性，減小變形量，改善使用性能；

（3）避免路基發(fā)生橫向位移，是土工格柵發(fā)揮的主要作用。

4）地基處理

軟土路基部分，由于承載能力較弱，壓縮性大，固結(jié)時間較長，完成施工后仍然會出現(xiàn)比較大的沉降量。而老路基由于在常年的服役過程中，沉降與固結(jié)已經(jīng)完成，在這種類型路段施工后，必須嚴(yán)格控制沉降量。一般情況下，沉降量的計算方式為分層總和法，在對沉降標(biāo)準(zhǔn)的控制上，需要按照“原有路基與拓寬路基的路拱橫坡度的工后增大值不應(yīng)大于0.5%”確定。

6 結(jié)語

總之，在隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展，高速公路修建數(shù)量日益增多，同時在新舊老路結(jié)合的過程中，路基拼接質(zhì)量問題凸顯比較嚴(yán)重。而路基拼接技術(shù)的核心問題是控制施工后的差異性沉降現(xiàn)象，進(jìn)一步減輕或者消除路基、路面發(fā)生裂縫的現(xiàn)象，提高公路的質(zhì)量和使用性能，保證車輛行駛安全。經(jīng)過大量的實踐得出，根據(jù)理論知識進(jìn)行分析和計算，同時結(jié)合工程實際，制定較為嚴(yán)密的施工方案，并且保證施工質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，只要按照上述要求進(jìn)行施工，就能提高公路整體質(zhì)量，減輕或者避免路基、路面產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。

【1】王杰.貴州省凱里至雷山公路改擴(kuò)建工程設(shè)計重難點分析與思考[J].黑龍江交通科技，2016(5)：38-39.

【2】曹新玲.公路改擴(kuò)建項目的經(jīng)濟(jì)評價方法與應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2016(5)：157.

【3】王旭東.公路改擴(kuò)建項目的現(xiàn)狀及特點與技術(shù)問題分析[J].科技展望，2014(16)：204.

【4】王飛.高速公路改擴(kuò)建工程拼接技術(shù)的探析[J].江西建材，2014(19)：135-136.

【5】刁忠軍.高速公路改擴(kuò)建工程中的環(huán)境保護(hù)[J].交通節(jié)能與環(huán)保，2015(3)：115-116.

Study on the RoadbedSplicingTechnologyinHighwayReconstruction and Extension

OUYANGLu-ming，TANGMin
（JiangxiGannanHighwaySurveyandDesignInstitute，Ganzhou341000China）

Thispaper first expounds the particularityof the roadbed splicing, and then detailed analysis of the roadbed splicing finiteelement simulation, andfinallythediseaseof the roadbedsplicing,put forwardthe correspondingtreatment planfor reference.

extension;roadbed;splicingtechnology

U418.5

B

1007-9467（2016）12-0090-03

2016-09-12

歐陽路明（1988～），男，江西吉安人，助理工程師，從事公路橋梁設(shè)計與研究。