高速公路改擴(kuò)建工程中路基拼接技術(shù)的應(yīng)用

摘要 為確保新舊路基的有效銜接，保證拼接處的耐久性和穩(wěn)定性，文章以實(shí)際高速公路改擴(kuò)建工程為例，研究路基拼接施工技術(shù)。首先，結(jié)合改擴(kuò)建工程路基拼接設(shè)計(jì)方案和地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)了路基拼接施工工藝流程。然后，按照施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，完成了關(guān)鍵工序的施工。最后，對(duì)施工結(jié)果進(jìn)行分析后確定：路基最大沉降值為5.25 mm，滿足施工允許標(biāo)準(zhǔn)，可保證路基拼接施工的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 高速公路；改擴(kuò)建工程；路基；拼接施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）22-0141-03

0 引言

高速交通流量日益增大，原有高速公路的通行能力已難以滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。因此，高速公路改擴(kuò)建工程成為當(dāng)前交通建設(shè)的重要任務(wù)之一。在高速公路改擴(kuò)建工程中，路基拼接施工技術(shù)的應(yīng)用具有顯著的意義[1]。首先，它能夠有效提升道路的通行能力和服務(wù)水平，滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。其次，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工工藝，可以顯著提高道路的使用壽命和耐久性，降低維護(hù)成本[2]。此外，該技術(shù)還有助于減少施工對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)綠色、可持續(xù)的交通建設(shè)。但是，路基拼接施工也面臨一定挑戰(zhàn)，比如如何確保新舊路基的有效銜接、如何減少拼接處的差異沉降、如何保證拼接處的耐久性和穩(wěn)定性等問題。通過解決上述問題以提升路基的使用壽命，是高速公路改擴(kuò)建工程中路基拼接施工的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容[3]。

該文為研究高速公路改擴(kuò)建工程中路基拼接施工技術(shù)，以實(shí)際工程為例展開相關(guān)研究，結(jié)合工程實(shí)際情況確定路基拼接的施工方案，為相關(guān)工程實(shí)踐提供有益的參考和借鑒。

1 路基拼接施工技術(shù)

1.1 工程概況

某高速公路改擴(kuò)建工程總長(zhǎng)約50.5 km，原有道路采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，雙向四車道，設(shè)計(jì)速度為120 km/h，荷載等級(jí)為公路-Ⅰ級(jí)，整體式路基寬度為28.0 m，分離式路基寬度為13.75 m，該公路交通流量較大，為其所處地區(qū)的重點(diǎn)交通線路，因此時(shí)常發(fā)生交通擁堵，無法滿足當(dāng)?shù)氐慕煌ǔ鲂行枨蟆Ｔ摰叵嚓P(guān)建設(shè)管理部門對(duì)其進(jìn)行改擴(kuò)建，采用雙側(cè)整體式加寬施工，設(shè)計(jì)雙向八車道，該高速公路改擴(kuò)建工程中路基拼接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

該工程采用臺(tái)階式拼接方式實(shí)現(xiàn)新舊路基之間的拼接處理，并且拼接面為階梯式，坡度為3.5°。通過對(duì)擴(kuò)改建施工區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，并結(jié)合原始公路施工時(shí)的地質(zhì)情況資料，確定該區(qū)域的土層主要以雜填土、粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土層為主，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如果施工技術(shù)不合理，極易發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致路基拼接處發(fā)生裂縫等病害。

1.2 施工工藝流程

該文為保證該工程的路基拼接施工效果，結(jié)合工程的設(shè)計(jì)方案及地質(zhì)勘察結(jié)果，設(shè)計(jì)了研究工程的路基拼接施工工藝流程，如圖2所示：

1.3 關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.3.1 臺(tái)階開挖設(shè)計(jì)

在研究工程的路基拼接設(shè)計(jì)時(shí)，主要采用臺(tái)階式開挖方式完成，如果舊路基邊坡高于新路基結(jié)構(gòu)的厚度時(shí)，先對(duì)表面路段進(jìn)行清理[4]，再進(jìn)行路基的及時(shí)拼接和填筑。填筑時(shí)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)在路基底部加鋪格柵，以保證路填方設(shè)計(jì)段的穩(wěn)定性和安全性。臺(tái)階開挖示意圖如圖3所示：

臺(tái)階開挖方式能夠更好地實(shí)現(xiàn)新路基和舊路基之間的可靠連接，并且為避免新舊路基發(fā)生不均勻沉降，臺(tái)階開挖后，使用重型壓路設(shè)備對(duì)拼接處及新填筑路基進(jìn)行振蕩碾壓，碾壓完成后將砂石填筑在路基結(jié)構(gòu)底層上。

1.3.2 新舊路基土工格柵設(shè)計(jì)

在路基加寬工程中，為增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性和承載能力，以坡腳為起點(diǎn)，向基床表層方向鋪設(shè)土工格柵，為保證鋪設(shè)效果，選擇的土木格柵規(guī)格為30 mm×40 mm，且抗拉強(qiáng)度需超過30 kN/m。在鋪設(shè)時(shí)，必須確保鋪設(shè)方向一致，嚴(yán)禁隨意調(diào)整設(shè)計(jì)方向、鋪設(shè)順序或遺漏鋪設(shè)。在該過程中，不得將格柵鋪設(shè)在碎石墊層之間。

以設(shè)計(jì)路段的路基填高為參考，如果其高度超過4 m，按照上述相同的鋪設(shè)方向進(jìn)行作業(yè)，格柵之間的間隔為1.2 m。為保證土工格柵設(shè)計(jì)后的應(yīng)用性能，以路基寬度為參考，設(shè)計(jì)土木格柵的鋪設(shè)寬度，確保鋪設(shè)的完整性，避免鋪設(shè)不全的情況[5]。在進(jìn)行無沖刷坡腳段或開闊平坦段的土工格柵設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先對(duì)鋪設(shè)長(zhǎng)度進(jìn)行清理和修正，保證其平整、干凈，在此基礎(chǔ)上再施作墊層后，將土工格柵鋪設(shè)在下承層上。由于該工程新舊路基的土工格柵設(shè)計(jì)量較大，土木格柵的設(shè)計(jì)量較多，應(yīng)嚴(yán)格控制土木格柵的質(zhì)量，確保土工格柵能夠連接成整體，從而充分發(fā)揮其加固作用，提高路基的整體穩(wěn)定性[6]。

在進(jìn)行底層土工格柵的鋪設(shè)時(shí)，首先對(duì)鋪設(shè)區(qū)域進(jìn)行確定，并對(duì)確定區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記；隨后，在確定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行鋪設(shè)作業(yè)。在控制土工格柵的寬度時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)路基寬度進(jìn)行，確保土木格柵寬度滿足設(shè)計(jì)區(qū)域的需求，以保證鋪設(shè)的準(zhǔn)確性和有效性。

在土木格柵設(shè)計(jì)后，為保證相鄰格柵之間的設(shè)計(jì)質(zhì)量，采用接縫法進(jìn)行處理，以確保連接處的設(shè)計(jì)效果。當(dāng)需要進(jìn)一步增強(qiáng)連接強(qiáng)度時(shí)，可利用高強(qiáng)度、交織的聚丙烯帶進(jìn)行加強(qiáng)處理。鋪設(shè)完成后進(jìn)行路基填筑，該文選擇滾填的方式進(jìn)行，填筑順序?yàn)橄葍蛇?、再中間，并使用壓路機(jī)對(duì)填筑后的區(qū)域進(jìn)行碾壓處理，以增強(qiáng)土工格柵的穩(wěn)定性[7]，確保其能夠充分發(fā)揮加固路基的作用。新舊路基土木格柵設(shè)計(jì)結(jié)果如圖4所示：

1.3.3 路基壓實(shí)設(shè)計(jì)

路基壓實(shí)設(shè)計(jì)是路基拼接設(shè)計(jì)中的重要步驟，由于拼接處涉及新舊路基的結(jié)合，材料性質(zhì)和結(jié)構(gòu)可能存在差異，通過壓實(shí)設(shè)計(jì)可以使新舊路基材料緊密結(jié)合，形成一個(gè)整體，從而提高拼接處的承載能力和穩(wěn)定性，確保公路在車輛荷載作用下能夠保持穩(wěn)定。同時(shí)，還能提高路基拼接處的平整度，確保公路的行車舒適性和安全性。除此之外，壓實(shí)設(shè)計(jì)還能在一定程度上改善路基拼接處的排水性能。通過壓實(shí)，可以減少拼接處的孔隙率，降低水分滲透的可能性，從而防止水分在拼接處積聚，減少因水分侵蝕導(dǎo)致的路基損害?；诖耍撐臑楸ＷC研究工程路基拼接處的設(shè)計(jì)質(zhì)量，采用碾壓技術(shù)進(jìn)行新舊路基結(jié)合位置的壓實(shí)處理。

該文選擇兩種方式相結(jié)合的碾壓方式，分別為碾壓和沖擊碾壓，兩種方式的選擇是依據(jù)路基中的含水量確定，如果路基中的含水量升高，超過工程標(biāo)準(zhǔn)，先通過36 t的壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，以加快路基固結(jié)，在該過程中，為確保足夠的壓實(shí)能力，總壓力不可少于75 t，以保證壓實(shí)效果的均勻性和深度。此外，振頻應(yīng)控制在20～30 Hz之間，振幅則在1～1.8 mm的范圍內(nèi)，這種參數(shù)設(shè)置有助于實(shí)現(xiàn)高效且均勻地壓實(shí)。當(dāng)路基中含水量滿足施工標(biāo)準(zhǔn)后，再使用TZ25t型壓路機(jī)完成沖擊碾壓；直到填筑深度達(dá)到路床頂面下的150 cm時(shí)，換成25 KJ的沖擊壓路機(jī)進(jìn)行沖壓，次數(shù)為10次。通過上述幾種碾壓方式的結(jié)合，能夠更好地實(shí)現(xiàn)壓實(shí)效果，提升路基拼接位置薄弱點(diǎn)的加固效果。

為了確保新舊路基的緊密銜接，提高路基的整體強(qiáng)度，在處理舊路基邊坡銜接區(qū)域時(shí)，開挖多層臺(tái)階是一種較為合適的方法。通過開挖多層臺(tái)階，可以有效增加新舊路基的接觸面積，提高結(jié)合區(qū)域的穩(wěn)定性。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)結(jié)合區(qū)域的碾壓作業(yè)也至關(guān)重要，這有助于進(jìn)一步確保新舊路基的緊密結(jié)合。同時(shí)，為確保邊角區(qū)域的壓實(shí)效果，使用小型碾壓設(shè)備以確保壓實(shí)效果的全面性和均勻性，形成完整的路基邊坡。

在壓實(shí)中，為保證壓實(shí)效果，對(duì)壓實(shí)效果進(jìn)行計(jì)算，以判斷壓實(shí)結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，該文選擇壓實(shí)度作為壓實(shí)施工質(zhì)量的判斷標(biāo)準(zhǔn)，則用壓實(shí)度ξc表示的計(jì)算公式如下：

ξc= " ρd " " "ρd max×100% （1）

ρd= " " "ρ " " " " " " "1+0.1ω （2）

式中：ρd——路基壓實(shí)后的干密度（g/cm3）；ρd max——路基壓實(shí)后的標(biāo)準(zhǔn)最大干密度（g/cm3）；ω——壓實(shí)后路基土的含水量（%）；ρ——土的天然密度（g/cm3）。

依據(jù)上述公式對(duì)設(shè)計(jì)過程中路基的壓實(shí)度進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果和相關(guān)工程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，判斷其是否達(dá)到96%以上。如果路基壓實(shí)度結(jié)果低于96%，則應(yīng)及時(shí)采取方式進(jìn)行處理，確保路基的壓實(shí)度在96%以上，方可完成路基壓實(shí)設(shè)計(jì)。

2 施工結(jié)果分析

依據(jù)上述小結(jié)完成高速公路改擴(kuò)建工程中路基拼接施工后，為驗(yàn)證該文的施工技術(shù)是否滿足施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，能否保證路基拼接施工后的穩(wěn)定性，該文采用路基沉降作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析該技術(shù)施工后的路基是否存在不均勻沉降。

若路基發(fā)生的總沉降量用S表示，則其計(jì)算公式如下：

S=s1+s2+s3 （3）

式中：s1——初始沉降（mm）；s2——固結(jié)沉降（mm）；s36——蠕變沉降（mm）。

依據(jù)式（3）計(jì)算研究工程使用該文施工技術(shù)進(jìn)行路基拼接施工后，隨機(jī)10個(gè)位置在不同時(shí)間下的沉降情況，其測(cè)試結(jié)果如表1所示：

對(duì)表1測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析后得出，通過該文研究的路基拼接施工技術(shù)完成施工后，在不同時(shí)間下，路基上的不同位置發(fā)生了不同程度的沉降變化。同一個(gè)測(cè)點(diǎn)，在施工后時(shí)間不斷增加的情況下，其沉降結(jié)果也逐漸增加，最大沉降值為5.25 mm，為第5個(gè)測(cè)點(diǎn)在施工后72 h下的測(cè)試結(jié)果。將該測(cè)試結(jié)果與改擴(kuò)建工程相關(guān)施工沉降允許標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，實(shí)際沉降結(jié)果遠(yuǎn)小于允許的沉降值，因此該文研究的施工技術(shù)具備較好的施工效果，能夠確保路基拼接施工后的穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

路基拼接施工質(zhì)量對(duì)高速公路改擴(kuò)建工程的影響較大，其直接決定改擴(kuò)建后公路的整體使用壽命。為保證路基拼接施工效果，該文結(jié)合實(shí)際工程開展相關(guān)研究，確定了施工工藝，并對(duì)施工后路基的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，確定該施工技術(shù)能夠滿足該類工程的施工需求和標(biāo)準(zhǔn)，為相關(guān)工程提供可靠依據(jù)。

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