在役公路加寬改造施工技術(shù)研究

【摘 要】為了應(yīng)對(duì)在役公路交通流量飽和的問題，對(duì)在役公路開展加寬改造成為目前主流的處治方式之一;本文從在役公路加寬改造過程中常見的病害入手，明確了加寬改造后公路病害的誘發(fā)機(jī)理及病害類型，認(rèn)為病害主要始于新舊路基的不均勻沉陷，因此，在公路加寬改造施工過程中，應(yīng)重點(diǎn)做好路基部分的施工處治;最后，重點(diǎn)介紹了“土工格柵+開挖臺(tái)階”及泡沫輕質(zhì)土路基填筑兩種工藝在公路拓寬改造中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】在役公路;加寬改造;不均勻沉陷;土工格柵;開挖臺(tái)階;泡沫輕質(zhì)土

引言

部分在役公路車道數(shù)量少、路面凈寬小是最突出的問題之一，隨著公路車流量的不斷增長，部分兩車道在役公路已接近飽和狀態(tài)，為了從根本上緩解在役公路通行能力不足的問題，對(duì)在役公路開展加寬改造無疑成為解決當(dāng)下公路通行能力問題不足的較佳途徑。從施工技術(shù)層面分析，公路加寬改造的關(guān)鍵是要解決好后加寬部分與既有部分二者間的協(xié)調(diào)性，受路基填筑材料特性、路基加寬施工工藝等因素影響，新舊路面在車輛荷載作用下容易出現(xiàn)因變形不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的沉降差，因此，在加寬改造施工過程中，首先應(yīng)明確加寬改造中常見的病害，針對(duì)病害特點(diǎn)及嚴(yán)重程度，采取針對(duì)性的施工處治措施，以確保加寬改造施工的整體質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求[1]。

1 在役公路加寬改造過程中的常見病害分析

通過調(diào)查大量改擴(kuò)建施工項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)，公路拓寬改造后的病害主要集中在新舊路基的交界區(qū)域，且病害根源來自于路基，路面病害則屬于路基病害的繼發(fā)性病害。公路加寬改造后的病害大致可分為以下幾種：

（1）公路加寬改造后的病害集中體現(xiàn)在新舊路基銜接位置，由于后加寬部分的路基填筑材料不同于原路基，且路基壓實(shí)度、施工工藝等均存在一定的差異，如果銜接位置處治不當(dāng)，在后續(xù)車輛荷載的長期作用下，新舊路基容易因變形不協(xié)調(diào)而出現(xiàn)沉降不同步的情況，一旦沉降差異超過一定限度，最終將表現(xiàn)為新舊路基銜接區(qū)域的開裂，且裂縫將持續(xù)反射至路面;開裂后的新舊路基在荷載作用下，拓寬部分路基將沿著結(jié)合面滑動(dòng)[2]，嚴(yán)重情況下還將造成路基邊坡失穩(wěn)垮塌，誘發(fā)嚴(yán)重交通事故。

（2）新舊路基銜接區(qū)域的路基不均勻沉陷病害，將反射至路面，導(dǎo)致路面的完整性被破壞，以瀝青路面為例，因不均勻沉陷造成的剪切應(yīng)力會(huì)將銜接區(qū)域的瀝青混凝土“剪碎”，表現(xiàn)為新舊路基銜接位置的路面瀝青混合料松散;如果路面鋪裝為水泥混凝土，由于水泥混凝土路面的剛度較大，在不均勻沉降造成的應(yīng)力作用下，將出現(xiàn)水泥混凝土面板的錯(cuò)臺(tái)、斷裂病害。

2 在役公路加寬改造中的路基處治技術(shù)

通過上文分析發(fā)現(xiàn)，加寬改造后的公路的薄弱區(qū)域位于新舊路基的銜接區(qū)域，且各種病害均始于新舊路基的不均勻沉陷，因此，在公路加寬改造施工過程中，應(yīng)重點(diǎn)做好路基部分的施工處治，確保新舊路基銜接區(qū)域的強(qiáng)度和剛度滿足承載要求。本文介紹了幾種工程上常見的路基處治技術(shù)，具體如下：

2.1 “土工格柵+開挖臺(tái)階”處治工藝

為了加強(qiáng)新舊路基銜接位置的連接剛度，同時(shí)增加結(jié)合面的有效結(jié)合面積，“土工格柵+開挖臺(tái)階”工藝受到了廣泛應(yīng)用。土工格柵是公路加寬改造過程中最常用的土工合成材料之一，將土工格柵均勻攤鋪在新填筑的路基土體中，能夠顯著提高路基土體之間的摩阻力水平，進(jìn)而控制新填筑路基土體的橫向位移，進(jìn)而提高對(duì)新填筑路基土體的約束能力;此外，在敷設(shè)土工格柵的基礎(chǔ)上，應(yīng)將新舊路基的結(jié)合面開挖成臺(tái)階狀，以增加新舊路基的貼合面積，且臺(tái)階結(jié)合面上應(yīng)敷設(shè)土工格柵，以增加摩阻力水平。通過“土工格柵+開挖臺(tái)階”處治工藝，能夠顯著提高新舊路基在荷載作用下的協(xié)同變形能力，同時(shí)提升路基整體的承載強(qiáng)度和抗變形剛度，進(jìn)而大幅度控制路基沉陷?！巴凉じ駯?開挖臺(tái)階”處治工藝示意詳見下圖1所示：

2.2 泡沫輕質(zhì)土路基填筑工藝

泡沫輕質(zhì)土與傳統(tǒng)的路基填方材料相比，其在容重、質(zhì)量、施工和易性、耐久性等方面具有更加顯著的優(yōu)勢，泡沫輕質(zhì)土依靠發(fā)泡劑充分發(fā)泡，發(fā)泡后的泡沫輕質(zhì)土內(nèi)部被致密的泡沫充分填充密實(shí)，一方面具備較高的抗拉壓強(qiáng)度，另一方面能夠阻擋游離水，從而使泡沫輕質(zhì)土始終處于較低容重狀態(tài)[3]。泡沫輕質(zhì)土目前已被廣泛應(yīng)用在公路拓寬改造項(xiàng)目中，與傳統(tǒng)的新舊路基銜接位置處理工藝一致，泡沫輕質(zhì)土也采用臺(tái)階型銜接方式，由于泡沫輕質(zhì)土路基填料的穩(wěn)定性良好，為了節(jié)約占地面積，背向原有路基邊坡一側(cè)可與地基保持垂直。

標(biāo)準(zhǔn)的泡沫輕質(zhì)土路基拓寬施工流程主要包括：原路基邊坡臺(tái)階開挖、基底處治、泡沫輕質(zhì)土填筑及加寬路基養(yǎng)護(hù)。

（1）原路基邊坡開挖臺(tái)階的寬高應(yīng)一致，為了提高臺(tái)階面的摩阻力水平，臺(tái)階面應(yīng)向原路基中心方向傾斜，傾斜率控制在2%-3%之間，為了提高臺(tái)階開挖效率，建議以機(jī)械開挖為主，同時(shí)配合人工整平，臺(tái)階面整平后的壓實(shí)度應(yīng)滿足施工要求。

（2）了防止因加寬部分地基平整度不良造成的應(yīng)力集中問題，在填筑泡沫輕質(zhì)土前，應(yīng)提前整平基底，在原有地基的基礎(chǔ)上，額外攤鋪厚度約200mm的級(jí)配碎石底基層，并在底基層表明加蓋抗?jié)B土工膜，以阻擋地下水對(duì)泡沫輕質(zhì)土的反滲影響。

（3）開始泡沫輕質(zhì)土的澆筑和養(yǎng)護(hù)作業(yè)，由于泡沫輕質(zhì)土具有良好的施工和易性，故可采用泵送澆筑方式，施工現(xiàn)場根據(jù)拓寬施工規(guī)模及泵送設(shè)備情況合理確定泵送壓力，在大規(guī)模澆筑前，應(yīng)提前浸潤基底，為了防止出現(xiàn)“消泡”問題，泵送管應(yīng)以較小角度切入澆筑面，接近澆筑尾聲時(shí)，現(xiàn)場施工人員使用專業(yè)機(jī)具做好收面處治;泡沫輕質(zhì)土養(yǎng)生與普通混凝土養(yǎng)生方式類似，也采用覆膜保濕養(yǎng)生，為了保證養(yǎng)生效果，單層泡沫輕質(zhì)土的養(yǎng)生周期不能短于3天[3]。

3 結(jié)語

本文以在役公路的加寬改造為研究背景，深入闡述了在役公路加寬改造過程中常見病害的誘發(fā)機(jī)理及病害類型，進(jìn)一步鎖定了公路加寬改造后的薄弱區(qū)域;本著確保新舊路基銜接區(qū)域的強(qiáng)度和剛度滿足承載要求這一基本原則，本文重點(diǎn)針對(duì)加寬改造路段的路基處治提出了“土工格柵+開挖臺(tái)階”及泡沫輕質(zhì)土路基填筑兩種工藝，希望為在役公路的加寬改造工藝發(fā)展和完善提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]張杜鋒.高速公路拓寬施工技術(shù)探討[J].西部交通科技，2017（09）：51-53.

[2]管晨程.道路拓寬改造常見問題與對(duì)策研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2017.

[3]賈韻潔.泡沫輕質(zhì)土材料在高等級(jí)公路擴(kuò)建施工中的應(yīng)用[J].中國公路，2020（15）：112-113

作者簡介：

杜鵬，男，湖北省十堰市房縣，1988年3月10日，漢，大學(xué)本科，房縣公路養(yǎng)護(hù)中心，申報(bào)工程師。

（作者單位：湖北省十堰市房縣公路養(yǎng)護(hù)中心）