简述高速公路路基扩建加宽的处理方法

简述高速公路路基扩建加宽的处理方法

随着交通量的迅速增长,我国部分已建成通车的高速公路路基扩建加宽处理是我国目前高速公路建设中面临的重点问题。处理好新老路基的的纵向拼接为拓宽工程的关键技术,主要从旧路边坡处理、土工合成材料的应用、软基处理、新建路基填筑等方面下足功夫。本文就此关键技术进行回顾,并总结出高速公路路基扩建加宽处理的经验。

标签：扩建加宽纵向拼接边坡处理路基填筑沉降差

0 引言

近年来,随着国民经济的迅速发展和交通量的迅速增长,我国高速公路的建设十分迅猛,我国在20世纪80年代至90年代修建的高速公路基本都面临着扩建加宽的问题。高速公路的改扩建在我国还是一个开始不久的新生事物,从设计到施工,规范涉及并不多,同时高速公路的改扩建约束条件多,用新建工程的思路和设计方法难以解决改扩建的问题。

1 高速公路扩建加宽的关键

高速公路扩建加宽会对原有路面产生附加应力,引起老路面的变形,新老路基存在差异沉降,造成结合部裂缝的产生和新老路面的错位,雨水进入路基而损害新老路基,进而进一步加剧病害的产生,如此进入恶性循环。因此,处理好新老路基的的纵向拼接就成为拓宽工程的关键技术。影响路基拼接的质量问题主要有两大类,一类是由于路基拓宽后新老路之间的不均匀沉降造成的,这也应该是引起在结合部位置产生纵向裂缝的主要原因;另一类是由于路基填料的强度不足造成的,新老路基顶面的当量回弹模量相差较大,会造成交界处产生较大应力,甚至产生局部应力集中,从而引起路面开裂。因此,高速公路路基扩建加宽的关键有以下两个方面:

①采取各种处治措施,以减少新拓宽路基的沉降量,进一步缩小新老路基的沉降差;

②保证新路基的填筑质量,用来减轻新老路基性质差异所产生的危害。

2 缩小新老路基沉降差

缩小新老路基的沉降差主要从以下两方面着手。

2.1 土工合成材料的应用在新老路基的填筑上运用土工合成材料能有效的增强老路基与拼接路基体间的联接性,限制和协调路基土體的变形,均化荷载,提高拼接路基的抗剪强度,增强拼接路基的整体性。土工合成材料宜采用高强度土工格栅。一般的土工格栅布设如下:①路床顶面以下20cm处设置1层单向土工格栅;②计算总沉降量大于15cm但又不属于软土的路段,在地表以上20cm加设1层双向土工格栅;③扩建路基采用复合地基处理时,路堤底部不再重复设置土工格栅,仅在路床设置1层单向土工格栅。格栅抗拉强度不小于80kN/m,2%应变时抗拉强度不小于26kN/m。

2.2 软基处理

2.2.1 软基处理方法的比较与选择高速公路加宽扩建工程通常工期紧、施工场地狭窄,同时还要维持正常的交通运输,因而必须进行多方论证、比较,根据工程地质勘察资料,结合老路基软基处理的评价结果,选择经济、快速、可靠的软基处理方法,以确保现有高速公路营运安全,确保减小加宽后高速公路新旧路路基的差异沉降。

国内外对拓宽工程如何处理好差异沉降已进行了深入研究,如米兰—波河途第三车道的修建采用土工格栅处理新拓宽的路基;日本东京—名古屋高速公路的加宽也采用了土工格栅技术处理新拓宽路段。国内的广佛、沪杭甬等高速公路拓宽时也普遍采用了土工格栅、粉喷桩、排水固结法等方法处理地基,以利路基减小沉降和均匀沉降。

2.2.2 适合加宽工程的主要软基处理方法加宽路基软土地基处理要根据不同路段的地质情况、填筑高度、结构物类型等因素,确定合理的处理方式。加宽路基的软基处理以复合地基法为首选,可以通过合理布置桩长与桩距来协调不同路段的沉降差异。

以下列出了高速公路扩建工程软基处理方法:①水塘、河沟等小范围浅表淤泥—清淤换土(砂),地表夯击、压实等;②地基硬壳层较厚的软土路段—预压法;③软土较薄,路堤填土工后沉降会超标的路段—强夯置换、换填砂、复合地基;④硬壳层较薄、软土层较厚的软土路段—塑料排水板+预压、复合地基;⑤软土深厚,填土较高,或桥头路基或小构造物基础处—复合地基法,如CFG桩、粉喷桩、大直径管桩;⑥软土路基拼接段—超载预压、粉喷桩、分隔墙等。

高速公路扩建加宽工程的软基处理措施要注意如下几点:①加宽工程最大填土高度位于新路基边缘下方,很有可能位于老路基边坡上。软基处理范围应尽可能布置在新增路面下方,以达到减少新增路面沉降和不均匀沉降,为此必须结合路基填土高度按一定坡度削坡,削坡必须满足施工期间路基稳定要求;②高速公路加宽最好采用快速加固方法,以加快施工周期和降低施工期间维持交通正常运营的费用;③必须严格控制新增路基工后沉降和不均匀沉降,以防新老路基之间产生相对过大的差异沉降,引起各种不良后果。最好采用改变软土性质的办法,水泥喷粉桩不失为一种好方法;④施工期间一定要注意排水问题,防止开挖边坡有水,出现老路基坍塌;⑤在做试验段的同时,还须在施工过程中进行沉降和稳定动态观测,控制填筑速率。

2.2.3新老路基结合部软基处理在软土地基上的新老路基结合部,结合路基的拼接措施,还应对结合部下的软土地基进行重点处理。可以采用超载预压、加密加长粉喷桩、旋喷桩、路堤桩(混凝土管桩)、素砼桩复合地基和隔离墙等方法,通过间距(里密外疏)和打设深度(里深外浅)的分级过渡处理,沿路基横向形成渐变段,能较理想地解决新老路堤沉降差问题。

3新建路基填筑

3.1 填料选择根据区域的料源情况合理选择填料,填料的物理力学特性要与老路基填料相近。

3.2 填筑压实扩建工程中对于拼接路基的压实是施工质量的重点,国外针对软土路基上加宽路基填筑施工提出了间隙法,这是一种二步填筑法,先在距离老路基一定距

离外填筑部分新路基,新老路基之间留有一定间隙,然后再填筑新老路基之间的间隙。由于在第一阶段新路基填土自重作用下的固结会使新老路基间隙下的软土强度和水平应力提高,因而可以有效减小第二阶段填土对老路基产生的附加变形,而且这种分步填筑法要比一次性整体填筑对老路基产生的变形要小。

国内在补强路基压实度的工艺上采用较多方式为强夯和冲击碾压。强夯的优点:设备简单,施工方便,经济可行,缺点:加固深度受施工机具和场地制约,处理深度4m～6m左右。并且强夯产生的噪音与振动波对周围的建筑物和居民将造成一定的影响。冲击碾压作用机理:利用特殊碾压机具进行碾压,使一定深度以内的地基密实。冲击碾压的优点:简单易行,初期投资低,缺点:需选用合理的冲击压路机型号,处理深度2m左右。

强夯按每4m一级分级,强夯采用800kN·m夯击能,夯点间距4m,单点夯击5次～8次,强夯完成后再进行一次满夯,采用600 kN·m夯击能,夯点彼此搭接1/4。冲击碾压国内通常采用的压实遍数为20遍～40遍,速度12km/h～15km/h。

4结束语

如何处理好新老路基的的纵向拼接就成为拓宽工程的关键,主要是采取各种处治措施,以减少新拓宽路基的沉降量并缩小新老路基的沉降差。同时,要保证新路基的填筑质量,以减轻新老路基性质差异所产生的危害,主要从旧路边坡处理、土工合成材料的应用、软基处理、新建路基填筑等方面下足功夫。

参考文献:

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[2]任文宏,高速公路软基加固技术及其效果分析[J].国外公路.2000.20.(4).55-571.

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