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      高速公路拓寬路基差異沉降分析

      2019-06-25 02:33:33王現(xiàn)方
      中國(guó)科技縱橫 2019年9期
      關(guān)鍵詞:高速公路

      王現(xiàn)方

      摘 要:當(dāng)前,我國(guó)高速公路交通量日益增長(zhǎng),為保證通行順暢,減少交通壓力,可在原有公路上拓寬路基進(jìn)行工程改擴(kuò)建施工。拓寬路基雖緩解了交通壓力,但極易出現(xiàn)路基差異沉降問(wèn)題,甚至?xí)绊懶熊嚢踩?,為此,如何控制高速公路拓寬路基差異沉降成為了關(guān)鍵。本文在充分了解拓寬路基差異沉降機(jī)理的基礎(chǔ)上,結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)高速公路拓寬路基試驗(yàn)段施工要點(diǎn)及沉降觀測(cè)進(jìn)行了分析與探究。

      關(guān)鍵詞:高速公路;拓寬路基;差異沉降

      中圖分類號(hào):U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-2064(2019)09-0114-02

      0 引言

      伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,我國(guó)公路建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大,面對(duì)日益增長(zhǎng)的交通量,早期修建的高速公路工程已不堪重負(fù),為有效緩解道路交通壓力,解決擁堵問(wèn)題,如何更好地提升高速公路通行能力成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題。高速公路改擴(kuò)建施工,可選用單側(cè)加寬、雙側(cè)加寬等施工方案,加寬路基的構(gòu)成部分包括原有路基、新填筑路基,老路基通車運(yùn)營(yíng)多年,在自身重力與行車荷載長(zhǎng)期影響下,已處于土體完全固結(jié)沉降狀態(tài)。相反,新建路基經(jīng)碾壓施工后,其密實(shí)度雖已達(dá)到設(shè)計(jì)要求,當(dāng)與老路基還未有效銜接。這種情況下,極易產(chǎn)生新老路基差異沉降,隨著行車荷載的反復(fù)作用,很可能出現(xiàn)路面早期病害,如縱向裂縫等,從而嚴(yán)重影響道路的行車速度、行車舒適性及安全。相比新建工程,高速公路拓寬工程施工更難,工藝更復(fù)雜,且具有較高質(zhì)量要求。為此,必須做好高速公路拓寬路基施工技術(shù)研究,這對(duì)解決新老路基差異沉降具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

      1 工程概況

      某高速公路工程全長(zhǎng)54.623km,起訖樁號(hào)為K56+920 ~K102+570,屬于雙向四車道。為滿足日益增長(zhǎng)的交通量需求,現(xiàn)決定對(duì)本路段進(jìn)行改擴(kuò)建施工,通過(guò)雙側(cè)加寬方式將原有雙向四車道改造為雙向八車道。其中部分路段采用單側(cè)分離加寬,或新建。本路段所處山區(qū),地質(zhì)地形復(fù)雜,多山、丘陵地貌,地勢(shì)起伏變化大。若施工不當(dāng),極易出現(xiàn)滑坡、崩塌等危害。

      2 高速公路拓寬路基試驗(yàn)段施工要點(diǎn)分析

      2.1 路基試驗(yàn)段施工

      為保證施工質(zhì)量,可從標(biāo)段內(nèi)選擇具有代表性的路段作為試驗(yàn)段。本文選擇2路段進(jìn)行填筑對(duì)比分析,其一,普通土填筑路基試驗(yàn)段(左幅)起訖樁號(hào)為K96+600~K96+ 800;其二,3%灰土填筑路基試驗(yàn)段(右幅)起訖樁號(hào)為K96+ 800~K97+000,均為200m長(zhǎng)。確定8m填筑路基高度,60cm清表厚度,并針對(duì)路基填料具體情況,合理選擇壓實(shí)試驗(yàn),從而確定松鋪厚度等參數(shù)。

      2.2 換填3%石灰土填筑

      基于經(jīng)濟(jì)性原則,就近選擇石灰土材料,根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求,可選用液限較低的黏土或粉質(zhì)黏土。按照施工技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)合理控制石灰材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),保證在規(guī)范要求范圍內(nèi)。按照以往經(jīng)驗(yàn)。在填筑、壓實(shí)填料前期,可先確定松鋪系數(shù),即1.20、1.25,經(jīng)計(jì)算可設(shè)定24cm、25cm為單層填料松鋪厚度。按照50m等距離間距在試驗(yàn)段控制松鋪厚度。

      經(jīng)檢測(cè),當(dāng)填料含水率過(guò)高或過(guò)低,都需選取措施進(jìn)行處理,若高了,可選擇翻曬法;若低了,可選擇灑水法。此外,在拌和過(guò)程中,同樣要做好混合料含水率檢測(cè),確保在最佳含水率允許范圍內(nèi)合理控制混合料含水率。則檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

      按照控制值進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè),經(jīng)檢測(cè)可知,碾壓遍數(shù)為3遍時(shí),91.2%為壓實(shí)度平均值;遍數(shù)為4遍時(shí),93.30%為平均值;此時(shí)壓實(shí)度可提升2.08%。碾壓遍數(shù)為5遍時(shí),94.94%為平均值,此時(shí)壓實(shí)度較4遍時(shí)提升了1.84%,可滿足設(shè)計(jì)要求。碾壓遍數(shù)為6遍時(shí),95.52%為平均值,僅提升了0.58%。由此得出,伴隨碾壓遍數(shù)的不斷增多,石灰土壓實(shí)度越高,但增加幅度卻在不斷縮小,表明填料壓實(shí)度要求越高,所需碾壓的遍數(shù)越多,則壓實(shí)難度更大。

      2.3 路基素土填筑

      根據(jù)設(shè)計(jì)要求,可在29~31cm間控制素土路基單層填料松鋪厚度,且在最佳含水率-1%~+1%之間確定填料含水量。按照上述步驟2內(nèi)含水率控制法對(duì)本填料含水率進(jìn)行控制。檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

      按照控制值進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè),經(jīng)檢測(cè)可知,碾壓遍數(shù)為3遍時(shí),91.00%為壓實(shí)度平均值;遍數(shù)為4遍時(shí),93.12%為平均值;此時(shí)壓實(shí)度可提升2.12%。碾壓遍數(shù)為5遍時(shí),94.58%為平均值,此時(shí)壓實(shí)度較4遍時(shí)提升了1.46%。碾壓遍數(shù)為6遍時(shí),95.50%為平均值,僅提升了0.92%,碾壓6遍后可滿足設(shè)計(jì)要求。由此得出,伴隨碾壓遍數(shù)的不斷增多,素土壓實(shí)度越高,但增加幅度卻在不斷縮小,這與石灰土壓實(shí)情況一致。

      3 高速公路拓寬路基沉降觀測(cè)分析

      3.1 路基試驗(yàn)段位移觀測(cè)

      根據(jù)施工具體情況,基于路堤位移觀測(cè)便捷性,決定以4個(gè)斷面填筑路堤作為試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行觀測(cè),其中2個(gè)斷面為石灰土填筑,即K96+670、K96+708,另2個(gè)斷面為素土填筑,即K96+673、K96+705。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,可在新、舊路基結(jié)合部附近設(shè)置舊路基沉降觀測(cè)點(diǎn)。測(cè)試段的橫斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)如圖1所示。

      在觀測(cè)新路基沉降過(guò)程中,設(shè)置沉降板時(shí),嚴(yán)禁臺(tái)階開(kāi)挖到拼接處,可在新路基中心部位設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。一般可選用自制沉降板、測(cè)管等進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí),可選擇沉降板觀測(cè)新地基沉降或新老地基交界面位置的沉降。此次監(jiān)測(cè)選擇矩形鋼板類沉降板,尺寸為50cm×1cm。

      為確保沉降板平穩(wěn),在放置沉降板之后,可在地基表面挖設(shè)基坑,并將砂墊層鋪設(shè)到基底位置,為10cm厚。保證墊層鋪設(shè)密實(shí),隨后在砂墊層上放置沉降板,將第一節(jié)PVC管套好,隨后回填基坑土,并夯實(shí),要保證沉降管不會(huì)碰撞機(jī)械,避免機(jī)械設(shè)備損壞。

      3.2 路基沉降觀測(cè)及分析

      根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,在老路基坡頂向內(nèi)20cm位置設(shè)置老路基檢測(cè)點(diǎn),根據(jù)觀測(cè)結(jié)果可知,伴隨時(shí)間的不斷增加,新路基填筑高度也將隨之增高,這種情況下,老路基頂面沉降值也會(huì)隨之增加。當(dāng)路基拓寬時(shí)間為4個(gè)月情況下,兩類填筑土的沉降平均值也存在一定差異性,分別為0.380cm(石灰土)、0.416cm(素土),兩者相差0.036cm。

      施工過(guò)程中,伴隨填土高度、時(shí)間的不斷變化,沉降板所測(cè)沉降量各有所不同,即0.378cm為老路基沉降量平均值;1.027cm為新路基沉降量平均值;0.665cm為新舊路基交界位置沉降值。由此可見(jiàn),老路基沉降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于新路基沉降。

      4 高速公路拓寬路基差異沉降控制分析

      根據(jù)上述分析,為有效控制新舊路基差異沉降,必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,合理選擇控制措施。

      4.1 一般地基處理

      為控制差異沉降,需做好地基處理工作,根據(jù)地基情況合理選擇處理方法。因本工程為拓寬工程,需將原路邊溝圬工防護(hù)拆掉,并做好清理工作。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,必須在91%以上控制拓寬部位基底壓實(shí)度。為保證壓實(shí)質(zhì)量,可選擇沖擊式壓路機(jī)施工。針對(duì)碾壓死角,可結(jié)合人工進(jìn)行處理。為有效控制新老路基不均勻沉降,可在碾壓施工后,將一層高強(qiáng)土工格室鋪設(shè)其上,并向臺(tái)階內(nèi)緣深入。

      4.2 新舊路基拼接處理

      為保證新舊路基形成一個(gè)整體,避免縱向裂縫等產(chǎn)生,可在填筑路基加寬處理前,先做清坡處理,隨后沖擊碾壓基底,并根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范,合理確定壓實(shí)度。因本工程選擇開(kāi)挖臺(tái)階的方法進(jìn)行拼接部施工,待臺(tái)階開(kāi)挖之后,應(yīng)立即填筑拼接部位,路基拓寬后是否穩(wěn)定,由新舊路基結(jié)合部的強(qiáng)度決定,為避免對(duì)路基拓寬的沉降情況造成嚴(yán)重影響,一般可選擇路基加筋技術(shù)進(jìn)行處理,可通過(guò)土工材料和新舊路基填料的摩擦阻力作用,減小位移,增強(qiáng)穩(wěn)定性。本工程選用了土工格柵材料,可在拓寬路基高度范圍內(nèi)進(jìn)行三層加筋材料鋪筑。

      5 結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)交通運(yùn)輸網(wǎng)基本完善。面對(duì)日益增加的交通量需求,為緩解通行壓力,高速公路拓寬工程得到了廣泛應(yīng)用與推廣。新舊路基差異沉降是高速公路拓寬路基常見(jiàn)病害,老路基經(jīng)多年擠壓固結(jié),已無(wú)壓縮變形,而新建路基還未進(jìn)行沉降固結(jié),從而產(chǎn)生不均勻沉降,如何避免或減小沉降成為了關(guān)鍵。為此,必須根據(jù)工程建設(shè)實(shí)際情況,合理選擇施工方案,做好監(jiān)測(cè)工作,只有這樣才能保證采取的控制措施科學(xué)有效,才能更好地提升工程質(zhì)量。

      參考文獻(xiàn)

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