改擴(kuò)建公路路基路面設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

肖雋

（江蘇緯信工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210014）

近年來(lái)，隨著交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，使得重載車輛不斷增多，對(duì)公路承載能力也提出更高的要求。而部分早期修建的公路受到當(dāng)時(shí)技術(shù)條件和資金等方面的限制，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，現(xiàn)已無(wú)法滿足車輛通行需要。針對(duì)此類公路，可以進(jìn)行拓寬改建，在改擴(kuò)建的過(guò)程中要做好路基路面設(shè)計(jì)優(yōu)化[1]。

1 工程概況

某公路工程修建的年代較為久遠(yuǎn)，在服役期間出現(xiàn)大量的病害問(wèn)題，于2005 年采用“白改黑”的方案，對(duì)該公路全線改造，目前為瀝青混凝土路面。隨著車流量的進(jìn)一步增大，原本的雙向四車道已經(jīng)無(wú)法滿足通行需要，經(jīng)研究后決定對(duì)該公路拓寬改建，以兩側(cè)拼寬的方法，將四車道改為八車道。與此同時(shí)，提高行車速度至100km/h，拓寬后的路基寬度為42m。

2 公路改擴(kuò)建中路基路面設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

2.1 路基設(shè)計(jì)

2.1.1 原路基填料分析

在查閱該公路有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查獲悉路基采用的是亞黏性土填料，軟土路基以碎石樁加塑料排水板的方式處理，由勘查結(jié)果得知，路基基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。為進(jìn)一步了解原路基所用填料的物理力學(xué)性質(zhì)，在路基拼寬范圍內(nèi)共計(jì)布設(shè)測(cè)點(diǎn)8 個(gè)，對(duì)填料取樣試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如表1 所示。

表1 原路基填料試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

由表1 中的數(shù)據(jù)可知，原路基填料的性質(zhì)為弱- 中等膨脹性，路肩的壓實(shí)度與現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求不符。

2.1.2 地質(zhì)情況

在本工程沿線上，多處分布軟土，基本上都被黏性土覆蓋，以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主，埋深深度在0-5.0m 之間，厚度最大的部位達(dá)到16.5m。通過(guò)檢測(cè)得到軟土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，具體如表2 和表3 所示。

表2 軟土物理性質(zhì)

表3 軟土力學(xué)性質(zhì)

2.1.3 設(shè)計(jì)原則

在開展路基設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循資源再利用、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、安全舒適的原則，按照路基的挖填高度，合理應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料，選取適宜的路基斷面型式、填料設(shè)計(jì)參數(shù)、搭接模式、不良地質(zhì)處理方案，確保改建后的路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[2]。

2.1.4 路基橫斷面設(shè)計(jì)

本次改擴(kuò)建將公路的雙向四車道改為八車道，行車時(shí)速提升至100km/h，按照拼寬方案，并參考現(xiàn)行的公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，擬定以下幾種斷面形式：兩側(cè)拼接、右側(cè)單側(cè)拼接等。

2.1.5 填料設(shè)計(jì)

2.1.5.1 該公路地表土體以弱- 中等膨脹黏性土為主，依據(jù)土體的物理力學(xué)指標(biāo)，采用路堤填土摻灰5%、路床8%；挖方路基將路面以下1.2m 左右全部翻挖，承載比不達(dá)標(biāo)的路床，通過(guò)石灰改良土體性質(zhì)后回填；要求0.3m 以內(nèi)的承載比值達(dá)到8，0.3-1.2m 的承載比值應(yīng)達(dá)到5。

2.1.5.2 臺(tái)背、管涵以及通道等部位，用碎石土直接填筑?？v坡抬升高度達(dá)到2.0m 以上的路段，選用氣泡輕質(zhì)混合土作為填料；池塘清淤后，用舊路的水泥混凝土板經(jīng)破碎處理后回填，欠缺的部分用5%石灰土回填，壓實(shí)度要達(dá)到規(guī)范要求。

2.1.6 銜接設(shè)計(jì)

2.1.6.1 雙側(cè)拼寬路基的銜接銜接設(shè)計(jì)方法如下：在填方路段上，對(duì)原路邊坡進(jìn)行清表、削坡，開挖臺(tái)階。如圖1 所示,首級(jí)臺(tái)階的尺寸為1.5×1.5m，之后每一級(jí)臺(tái)階的尺寸均為1.0×1.0m，而最后一級(jí)臺(tái)階的尺寸小于1.5m 時(shí)，可一次性開挖，超過(guò)1.5m 時(shí)分成兩次開挖；在路床位置處開挖三級(jí)臺(tái)階，并在頂部鋪設(shè)厚度為15cm 的舊料，其余部位回填摻灰土，當(dāng)舊料不足時(shí)，可以用摻灰土替代。同時(shí)在路床頂面以下30cm 和75cm 的地方，分別鋪設(shè)土工格柵。對(duì)于填方高度超過(guò)8.0m 的路堤，可在中部增設(shè)土工格柵。

圖1 路基拼寬示意圖

2.1.6.2 將原路堤的擋土墻拆除，基礎(chǔ)保留不拆，同時(shí)拆除原路肩擋土墻的上部，下部不拆，具體的工序?yàn)樘钔痢⒉饓?、填土，搭接方式同填方路段；?duì)挖方路段的路床進(jìn)行開挖，開挖位置選擇在距離路基邊線1.7m 處，挖好之后，在頂部鋪設(shè)厚度為15cm 的舊料，隨后用摻灰土對(duì)其余部分回填；對(duì)于巖質(zhì)挖方路段，在路基拼接時(shí)，可以不對(duì)路床做任何處理。

2.1.7 不良地質(zhì)設(shè)計(jì)

結(jié)合本工程地質(zhì)勘查報(bào)告，以軟土的物理和力學(xué)指標(biāo)作為主要依據(jù)，得出如下結(jié)果：軟土地基處理完畢后，路基拼接部位的沉降量為1.1-1.5cm 左右，邊坡坡腳位置處的沉降量約為1.0cm，與規(guī)范要求的工后沉降相符。原路基的地基土體在公路結(jié)構(gòu)自重和車輛荷載的作用下，已經(jīng)基本固結(jié)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)地基土的固結(jié)度在85-96%左右，為避免拼寬后的新路基與原路基之間出現(xiàn)較大的沉降差異，針對(duì)含有軟弱土體的路段，設(shè)計(jì)如下措施：

2.1.7.1 軟土厚度在3.0m 以內(nèi)的路段，采用土體換填的處置措施，選用級(jí)配良好的碎石作為換填材料，同時(shí)并將表層的淤泥直接清除。對(duì)于高度在5.0m 以上的路堤，選用臨時(shí)鋼板樁支護(hù)措施，需注意防止路堤開挖過(guò)程中導(dǎo)致原路下沉[3]。

2.1.7.2 軟土厚度在15m 以內(nèi)的路段，采用水泥攪拌樁處理措施，樁徑為500mm，樁間距設(shè)定為1.2m，按三角形布設(shè)；軟土厚度在15m 以上的路段，設(shè)計(jì)采用預(yù)制管樁處理措施，樁徑300mm，管壁的厚度為70mm 樁的中心間距控制在2.2-3.2m 之間，呈正方形布設(shè)，樁頂深入樁帽50mm，選用強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土對(duì)樁帽進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑。

2.2 路面設(shè)計(jì)

2.2.1 新路面結(jié)構(gòu)

為滿足該公路路面拼寬后重載車輛的通行需要，以路面行駛大型車輛為依據(jù)，計(jì)算軸載，車道的系數(shù)取0.5，使用年限為15a，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的累計(jì)軸載為3.224 次，據(jù)此對(duì)拼寬后的瀝青混凝土路面彎沉值進(jìn)行設(shè)計(jì)取值，為0.189mm。原瀝青路面結(jié)構(gòu)層的厚度為18cm，拼寬后的瀝青面層的總厚度為28cm。為進(jìn)一步減小基層內(nèi)荷載應(yīng)力，在瀝青混凝土面層下設(shè)置瀝青穩(wěn)定碎石聯(lián)結(jié)層，該公路拼寬后的主線路面結(jié)構(gòu)如下：上面層為厚度4.0cm 的改性瀝青混凝土，中面層為厚度6.0 的改性瀝青混凝土，下面層為厚度8.0cm 的改性瀝青混凝土，聯(lián)結(jié)層為厚度10cm 的瀝青穩(wěn)定碎石。通過(guò)測(cè)算，增設(shè)厚度10cm 的瀝青穩(wěn)定碎石聯(lián)結(jié)層后，路面結(jié)構(gòu)的整體性能得到顯著提升，使瀝青路面能夠承受40-45a 左右的工可預(yù)測(cè)交通量。

2.2.2 拼接設(shè)計(jì)

原路肩的路面結(jié)構(gòu)缺少底基層，拼寬改建后路肩的承載力無(wú)法滿足行車需要。故此，在拼接設(shè)計(jì)中，需要將之挖除重建。該路段的承載比值為6%，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求設(shè)計(jì)路床處置措施，要充分考慮拼寬后的行車道行駛重載車量的要求，選用4%水泥處置路床。

2.2.3 排水設(shè)計(jì)

拼寬后的新路面要高于原路面，降雨后會(huì)引起舊路積水無(wú)法從橫坡順利排出，可采取如下排水舉措：出水口的間距設(shè)定為100m，在臨時(shí)排水路面上開槽，每隔20m 鋪設(shè)一道鋼筋管，橫向排水選用直徑30mm 的HDPE 管，外部用混凝土包覆。

3 結(jié)論

綜上所述，為使改建后的公路滿足日益增長(zhǎng)的交通流量，要合理進(jìn)行路基路面設(shè)計(jì)工作。路基設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重分析原路基的填料及地質(zhì)情況，合理設(shè)計(jì)填料，滿足拓寬路基填筑要求；路面設(shè)計(jì)時(shí)將重點(diǎn)放在結(jié)構(gòu)和拼接兩個(gè)方面。