山區(qū)二級公路改建過程中的新老路基銜接問題初探

■黃振亨

（古田縣交通運(yùn)輸局，寧德 352200）

1 問題分析

1.1 銜接問題的表現(xiàn)形式

在山區(qū)二級公路改擴(kuò)建工程中，新老路基銜接問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）路基失穩(wěn)。該問題的表現(xiàn)形式為擴(kuò)寬路基沿著新老路基的結(jié)合面出現(xiàn)滑移現(xiàn)象，當(dāng)滑移達(dá)到一定程度時，便會導(dǎo)致整體坍塌。該問題在山區(qū)陡坡地形的路段上比較常見。通常情況下，擴(kuò)寬路基沿著結(jié)合面的滑移量相對較小時，會造成新老路基的結(jié)合面出現(xiàn)錯臺，由此會導(dǎo)致新老路基結(jié)合位置處的路面發(fā)生開裂，這樣一來雨水便會從裂縫位置處滲入到路基當(dāng)中，從而導(dǎo)致結(jié)合面的強(qiáng)度大幅度下降，給路基的穩(wěn)定性埋下了較大的隱患。當(dāng)滑移量達(dá)到一定程度時，會導(dǎo)致擴(kuò)寬路面整體破壞，嚴(yán)重時甚至?xí)斐稍坊w失穩(wěn)，路面結(jié)構(gòu)也會隨之被破壞，公路的使用功能顯著下降。

（2）支擋結(jié)構(gòu)損壞。這是路基損壞的一種特殊表現(xiàn)形式，即擋墻墻體開裂、整體滑移或是傾覆。通常情況下，擋墻都是設(shè)置在原地面邊坡較陡的位置處，它的主要作用是平衡新填路堤的下滑力，若是支擋結(jié)構(gòu)損害，則會直接影響拓寬路面的使用性能。

（3）路面損壞。主要表現(xiàn)為面層破碎、結(jié)合料松散、道路橫坡變形等等，損壞程度比較嚴(yán)重時，會沿著新老路基的結(jié)合面走向產(chǎn)生出裂縫，這樣一來，會造成道路的性能下降，當(dāng)PCI 降低到一定程度時，會對公路的行車安全造成影響。

1.2 問題成因分析

導(dǎo)致上述問題的主要原因如下：

1.2.1 新路基的穩(wěn)定性不足

一方面是拓寬部位的地基過陡。山區(qū)公路最為顯著特點(diǎn)之一是地形條件較為復(fù)雜，改擴(kuò)建工程中，常常需要在較陡的地基上對路基進(jìn)行拓寬，為確保拓寬后的路堤穩(wěn)定性，一般在工程中都會采用重力式擋墻或是柔性擋墻。如果原有地基的邊坡存在滑移面或是破裂面時，新路基將會沿著滑移面或是破裂面產(chǎn)生滑移，這樣一來便會引起路基整體失穩(wěn)。不僅如此，地基土的抗剪強(qiáng)度會受到外界各種因素的影響而降低，從而導(dǎo)致地基土松動；另一方面是拓寬部位的地基較為軟弱。當(dāng)?shù)鼗写嬖谲浲翆訒r，會導(dǎo)致新老路基結(jié)合強(qiáng)度不足，由此會形成滑動面，同時軟土層具有流變性的特點(diǎn)，其側(cè)向變形相對較大，土體會向路堤的外側(cè)擠出，進(jìn)而引起拓寬路基坡腳起拱，最終會造成邊坡失穩(wěn)。

1.2.2 新老路基不協(xié)調(diào)變形

這是地基與路堤沉降的空間差異在路基頂面上的具體體現(xiàn)，主要包括縱向和橫向的不協(xié)調(diào)變形，路基拓寬引起的變形基本都是橫向變形。具體原因如下：①新老路基差異沉降。當(dāng)?shù)鼗虏客馏w的固結(jié)時間加長且壓縮性較大時，在新路基荷載的作用下，地基仍然會發(fā)生較大的固結(jié)沉降，而老路基卻基本不會再出現(xiàn)固結(jié)沉降，這樣一來，便會引起不協(xié)調(diào)變形，最終會導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)損壞。②填方高度差異。通常情況下，在拓寬路堤上都會設(shè)置邊坡，這會造成路堤沉降在橫斷面上分布不均勻，從而產(chǎn)生變形，該情況在路堤較高或是軟土地基上較為突出，如圖1 所示。

圖1 新老路堤壓縮引起的不協(xié)調(diào)變形 （高填方路基）

1.2.3 新老路基結(jié)合不良

在對新路基進(jìn)行填筑的過程中，由于路基表面的植土或是松散土體未清除干凈，致使形成薄弱面，嚴(yán)重時甚至?xí)斐陕坊Х€(wěn)坍塌。同時因新老路基的結(jié)合部位施工工藝較為復(fù)雜，機(jī)械壓實(shí)效果難于控制，容易影響施工質(zhì)量。此外，在山區(qū)公路填方路基施工時，臺階的數(shù)量和尺寸在結(jié)合面上一般都不按照規(guī)范的規(guī)定要求進(jìn)行開挖，從而導(dǎo)致新老路基的結(jié)合部位不良，形成了潛在的滑裂面。

2 解決問題的有效途徑

2.1 新老路基結(jié)合面的處治措施

2.1.1 原位處理

該方法具體是指在拓寬部分的原地面上進(jìn)行處理。為了確保新老路基的有效銜接，可在路基拓寬施工前，對拓寬部位的地面進(jìn)行清理，并將重點(diǎn)放在草根、樹皮、腐殖土的清除上。

2.1.2 老路基邊坡覆土的處理

由于老路基的邊坡長期暴露在外界的環(huán)境當(dāng)中，不可避免地會受到雨水沖刷和大氣侵蝕，導(dǎo)致老路基的強(qiáng)度大幅度降低，如果拓寬過程中不對其進(jìn)行有效處理，則會導(dǎo)致路基的抗變形能力下降，從而增大不協(xié)調(diào)變形的可能性，容易引起新老路基結(jié)合不良的情況發(fā)生。為此，在對山區(qū)公路進(jìn)行改擴(kuò)建時，應(yīng)當(dāng)將老路與新路交界位置處的邊坡坡面在0.3m 左右厚度內(nèi)及外側(cè)路肩0.5m 范圍內(nèi)的覆土全部挖除，并進(jìn)行換填。

2.1.3 在老路基的邊坡臺階位置處進(jìn)行開挖

為有效避免新老路基結(jié)合部位出現(xiàn)滑移面，并進(jìn)一步增強(qiáng)拓寬路基的整體穩(wěn)定性，可在施工中對老路基的邊坡臺階進(jìn)行開挖，這不但有助于提高新路基的壓實(shí)質(zhì)量，而且還能防止因壓實(shí)度不足導(dǎo)致結(jié)合部位強(qiáng)度不足的情況發(fā)生，開挖要求如圖2 所示。

圖2 老路基邊坡臺階開挖的基本要求

從結(jié)構(gòu)安全和工程經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，應(yīng)針對不同的老路基坡度設(shè)置高寬比，具體如表1 所示。

表1 開挖臺階高寬比設(shè)置原則

需要特別注意的是，當(dāng)臺階的開挖高度超過0.6m且不足1m 時，若是采用的細(xì)粒土填料應(yīng)當(dāng)取下限，如果采用土石混合填料則應(yīng)當(dāng)取上限，即土石混合填料的開挖高度為1.2～1.5m。

2.1.4 優(yōu)選填料

相關(guān)研究結(jié)果表明，拓寬路堤填料的容重增加，拓寬路基對老路基的附加應(yīng)力會隨之增大，進(jìn)而造成老路基的沉降增大。由此可見，填料容重對老路堤頂面的沉降具有一定的影響作用。同時，若是填料的質(zhì)量不合格，還可能引起路基變形等問題。為了減少新老路堤不均勻沉降及變形，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選填筑材料。在山區(qū)中，優(yōu)質(zhì)填料的分布相對比較廣泛，絕大部分填料都是通過山體內(nèi)側(cè)挖方獲得，且以土石混合填料為主，這種填料是一種天然的筑路材料，它的顆粒組成差異非常大，且具有良好的壓實(shí)特性，當(dāng)混合料中的粗顆粒含量≤70%時，最大干密度會隨著粗顆粒含量的增加而增加，若是含量超過70%，最大干密度則會隨著含量的增大而減小。鑒于土石混合填料的這些特性，加之材料本身比較容易獲得，故此可將之作為路堤填筑的首選材料。

2.2 應(yīng)用土工格柵解決新老路基銜接問題

土工格柵是一種合成材料，其在土木工程中的應(yīng)用非常廣泛，這種材料主要是由高分子聚合物或是天然材料加工制作而成，它能夠顯著增大路基的承載能力，延長路基的使用壽命，降低路面裂縫的出現(xiàn)幾率。不僅如此，土工格柵便于施工，有助于加快施工進(jìn)度，降低工程造價。在山區(qū)公路改擴(kuò)建工程中，應(yīng)用土工格柵能夠有效解決新老路基的銜接問題，但前提是必須確保土工格柵的施工鋪筑質(zhì)量，這樣才能使其作用得以充分發(fā)揮。土工格柵的施工技術(shù)要點(diǎn)如下：（1）應(yīng)當(dāng)將土工格柵水平鋪設(shè)在新老路基結(jié)合部位兩側(cè)的一定范圍以內(nèi)，并將一端伸入至老路基的整個臺階寬度當(dāng)中，另一端在新路基中的鋪設(shè)長度應(yīng)當(dāng)達(dá)到車道線的外緣，每個臺階均應(yīng)當(dāng)鋪設(shè)一層。為避免格柵蠕變的情況發(fā)生，應(yīng)確保其延伸率≤10%。（2）在山區(qū)較為平緩的路段上，且邊坡坡腳未受到水流沖刷，僅需將地面上的雜草和植物根莖清除干凈；若是在低洼積水的地段上施工，則需要進(jìn)行排水清淤，然后再對新路基的地基表面進(jìn)行整平處理。（3）老路基邊坡削坡后，可采取自下向上的方式對臺階進(jìn)行開挖，確保臺階的寬度≥1.0m，最下層的臺階寬度不得＜2.5m。若是在地基條件較差的路段上進(jìn)行施工，則必須在地基表層上加鋪一層墊層，所選的墊層材料應(yīng)具備良好的透水性，如粒徑為3～6cm 的碎石、砂礫等等，需要特別注意的是，墊層的含泥量不得超過5%。（4）在格柵鋪筑的過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能使其強(qiáng)度較高的方向垂直于路基的軸線方向，并一次性鋪設(shè)到底；在路基軸線的方向上，可采用搭接的方式進(jìn)行鋪筑，搭接寬度應(yīng)當(dāng)控制在0.3～0.5m，采用U 型柱釘對格柵進(jìn)行錨固時，可減小搭接長度，但最低不得＜0.1m。（5）為了避免格柵被填料刺穿，應(yīng)當(dāng)確保埋置在填料中的格柵層上下8cm 內(nèi)的填料粒徑＜6cm。同時，還應(yīng)當(dāng)避免格柵直接在陽光下暴曬，必須將之存放在陰涼、干燥處，格柵鋪筑完畢后，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行路基填筑。

3 結(jié)論

綜上所述，在山區(qū)二級公路的改擴(kuò)建過程中，新老路基的銜接問題是影響公路改擴(kuò)建質(zhì)量最主要的因素之一，若是處理不當(dāng)，則會造成新老路基出現(xiàn)不均勻沉降，進(jìn)而引起結(jié)合部位的路面開裂，嚴(yán)重影響了公路的使用性能。為此，在實(shí)際工程中，可以采取原位處理、老路基邊坡覆土的處理、在老路基的邊坡臺階位置處進(jìn)行開挖、優(yōu)選填料以及應(yīng)用土工格柵等措施，解決新老路基的銜接問題，以此來確保山區(qū)公路改擴(kuò)建工程的順利進(jìn)行。

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