路基拓寬工程設計方法

劉 寧，吳軍軍，李大明，張培賢

(山東中咨公路咨詢設計有限公司，山東 東營 257091)

路基拓寬工程設計方法

劉 寧，吳軍軍，李大明，張培賢

(山東中咨公路咨詢設計有限公司，山東 東營 257091)

針對目前路基拓寬工程設計建設過程中存在的損壞問題，分析了路基拓寬工程損壞類型，并提出了路基拓寬工程的設計方法，其目的是為相關建設者提供一些理論依據(jù)。結果表明，路基拓寬工程設計方法的應用準確性，應在分析損壞類型出現(xiàn)原因的基礎上，來提高設計作用于實踐的效果價值。

路基拓寬工程；路面加筋；路基加筋；玻璃纖維格柵加筋

1 路基拓寬工程損壞類型分析

研究表明，路基拓寬工程施工建設出現(xiàn)的損壞問題主要集中在四個方面，即路基失穩(wěn)、路面損壞、支擋結構損壞以及路面整體性能下降。這里的路基失穩(wěn)是指，拓寬路基會沿新老路基結合面發(fā)生滑移，進而引起整體結構出現(xiàn)坍塌問題。該病害主要發(fā)生在地質(zhì)環(huán)境惡劣區(qū)域，如軟弱地基、陡坡地形以及高填方路堤等。具體來說，如果拓寬路基沿著新老路基結合面發(fā)生較小程度的滑移，其結構會出現(xiàn)錯臺問題，進而導致路基結合部位的路面出現(xiàn)開裂問題。此時，雨水就會由裂縫進入，通過降低新老結合面的強度，從而給路基結構的作用穩(wěn)定性帶來嚴重影響。如發(fā)生的滑移程度增大，或是出現(xiàn)了整體坍塌現(xiàn)象，拓寬路面的整體效果就會受到影響，進而使原有路基也出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，如使用功能下降與結構損壞等。

以最常出現(xiàn)的瀝青路面損壞為例，其主要表現(xiàn)為結合料松散、面層破碎以及道路橫坡改變等。個別情況，路基拓寬工程路面還會沿著新老路基的結合面出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。而對于水泥混凝土路面來說，其損害現(xiàn)象主要集中在脫空，嚴重的甚至會出現(xiàn)斑塊斷裂、錯臺或是裂縫進一步的擴展等現(xiàn)象。

支擋結構損壞的具體表現(xiàn)為：墻體整體滑移、擋墻墻面開裂以及傾覆等。例如，如果墻底受到水浸泡、沖刷或是墻體處在滑坡體內(nèi)部，擋墻將受到土體壓力的影響，而產(chǎn)生墻體開裂、繞墻趾傾覆以及整體滑移等問題。此支擋結構受損，拓寬路基結構也會出現(xiàn)不同程度的穩(wěn)定性問題，從而給拓寬路面的運行使用帶來安全隱患。

而路面整體性能下降，則是隨著路面病害與道路橫坡變化出現(xiàn)的，其不僅會降低公路工程的結構性能，還會對其整體的建設使用服務性能造成影響。此狀態(tài)，當拓寬路面的狀態(tài)指數(shù)、平整度以及整體結構的承載能力下降到極限值時，就會對路面行車安全帶來威脅。

針對上述問題影響，相關建設人員應在結合工程建設實際情況的基礎上，從最初的設計階段入手，即在采用具有針對性的優(yōu)化設計方法，來實現(xiàn)路基拓寬工程作用于道路網(wǎng)路環(huán)境的可持續(xù)性目標。

2 優(yōu)化路基拓寬工程設計方法應用策略

2.1 材料及施工參數(shù)設計策略

路面結構對路基剛度突變現(xiàn)象的力學響應，使得變形或是基層層底彎拉應力會在新老路基模量小于1.0時，隨著模量比的增加而呈現(xiàn)出明顯減小趨勢。而當新老路基模量比大于1.0，結構減小速率會明顯降低。為此，路基拓寬工程設計人員應在充分考慮路基自身壓縮變形和剛度突變兩個因素影響的情況下，通過控制路基填料與壓實標準，來實現(xiàn)上述作用穩(wěn)定性控制目標。如表1所示，為拓寬路基填料與壓實度設計控制標準。

表1 拓寬路基填料與壓實度控制標準

2.2 路面加筋設計

拓寬路面工程的加筋設計，就是在基層底面鋪設加筋材料，通過增加基層抵抗不協(xié)調(diào)變形的能力，從起到延緩結構開裂變形以及應力分散的作用效果。此設計方法的應用，主要用于提升路面結構對不協(xié)調(diào)變形的適應能力。研究表明，當路基拓寬工程的路面結構采用加筋設計后，基層底面的彎拉應力會減小10%～20%。為此，路基拓寬工程設計人員要采用路面加筋設計方，來提高公路改擴建工程建設使用的安全穩(wěn)定性。值得注意的是，實際設計應用過程，還要控制好魄力纖維格柵和上下結構粘結的完全效果，以使其加筋能力得到充分發(fā)揮。

2.3 地基設計處理

路基拓寬工程進行地基處理設計方法的目的為，提高地基結構的抗變形能力，即通過減少新老路基的不協(xié)調(diào)變形問題，來增加地基的承載能力。具體來說，由于地基處理技術的應用，均會或多或少的對路基產(chǎn)生較大的擾動和影響，因此，設計人員應將控制工作集中在堆載、強夯以及預壓等幾個方面。例如，設計人員可采用豎向增強體，來提高拓寬路基部分的壓縮模量與地基承載力。這是因為，此設計施工過程對舊路基的影響較小，較為適用于公路的路基拓寬工程。

2.4 支擋結構設計

支擋結構主要設置在拓寬路基工程的以下情況，如：拓寬路基高度太大，其所產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)變形問題嚴重，需通過設計支擋結構，來降低拓寬路基填土的自身重量；拓寬路基的作用穩(wěn)定性達不到要求，需通過設置支擋結構，來提高其穩(wěn)定運行效果。拓寬路基放坡因土石方開挖工程量大，需要通過設置支擋結構來收縮邊坡，進而起到節(jié)約造價成本的目標價值。研究表明，作用于路基拓寬工程的支擋結構，與其他支擋結構存在差異，即穩(wěn)定驗算的滑裂面是從新舊路基結合面中進行獲取，其材料參數(shù)應設計為新填材料與界面材料的低值，從而控制墻后拓寬路基的回填壓實效果。

2.5 路基加筋設計技術

路基加筋設計技術，就是通過增強拓寬路基的抗變形能力，來實現(xiàn)結構穩(wěn)定性的控制目標。具體倆說，要進行新老路基不協(xié)調(diào)變形室內(nèi)模擬試驗，如表2所以，為某工程采用的路基加筋模擬試驗結果。

表2 工程路基加筋模擬試驗結果

由上表可以看出，如果采用兩層玻璃纖維格柵加筋，即使不協(xié)調(diào)變形發(fā)生后，路基頂面回彈模量較未加筋部分仍會有較大幅度增加。

3 結束語

綜上所述，路基拓寬工程的設計方法應用，要在明確設計控制方向的基礎上，才能保證實際作用的科學合理性。為此，相關建設人員應通過路基拓寬工程施工建設過程出現(xiàn)的損壞問題，來找出設計應用的重點。事實證明，只有這樣才能使路基拓寬工程的建設使用效果發(fā)揮出真正的作用價值，即緩解當前經(jīng)濟發(fā)展給交通運輸業(yè)建設運行過程所帶來的壓力影響。

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U412

C

1008-3383(2017)10-0035-02

2017-08-01

劉寧(1985-)，男，工程師，研究方向：路基、路面、排水、交通安全設施。