近年来,随着经济的发展,广佛、佛开、开阳高速公路的交通量急剧增加,部分路段甚至已经超出原来的设计流量。开阳高速改扩建工程项目的建成,有效缓解了沈海高速广湛线的交通压力,改善其交通状况。改扩建工程中既有路基利用部分与新建路基部分的衔接是路基施工的重点,在施工过程中要做好软弱地基的处理以及控制好开挖台阶的宽度,加强过程中及工后沉降观测,减少因不均匀沉降等原因造成的裂缝或是侧向推移等病害。防止路面成型后在拼接部位出现纵向裂纹是控制好改扩建公路质量的关键,而对于粤西软土地区此问题显得尤为突出,拼接路基的工后沉降,将是本项目控制的要点。
1路基拼接施工技术
1.1 一般路基拼接施工
老路基边坡一般经过多年沉降,已经具有较好的稳定性,但边坡坡率由于长时间冲刷等原因,往往比较凌乱,边坡表面不规整。对此,应对既有路堤边坡进行削坡和开挖台阶,其挖方不用作路基填料,堆放至临时弃土场,后期绿化时使用。在软基处理时,路基边坡的开挖仅在边坡坡脚处进行小范围台阶开挖,其开挖高度控制一般控制在0.5~1m、坡率在1:0.75左右,对旧路基的稳定基本没有影响,相较于填砂路段路基施工,就需要注意原有高速公路的稳定,加强监测,必要时采用钢板桩等临时加固支护措施。
1.2 轻质土路堤拼接
气泡轻质填土主要应用于紧邻河道段落和紧邻石油管道段落,气泡轻质土的配合比根据设计强度、流动性、湿容重等要求进行设计。施工时,再根据现场所用的材料,进行试验的基础上确定施工配合比。为了更好地保证气泡轻质土的稳定性,在路基底部、路基顶部等应力集中设置1层φ10mm钢筋网,为保证轻质土施工完后外观的美观,在侧面采用细石混凝土面板防护,防护面板在工厂预制,现场安装时,采用角钢挂板进行加固。轻质土路基施工区段之间须沿面板、气泡轻质土及其基础等设置沉降缝。沉降缝每10~15m设置一道,沉降缝宽1cm,沉降缝内全断面填塞沥青木板。
2路基拼接施工工艺措施
2.1 台阶开挖方法
施工时为保证新老路基的稳定结合,在老路基边坡处应采用开挖多层台阶方式衔接,进行错台填筑施工。在挖台阶时,使用小松PC-挖掘机由路基底面向上开挖原路基边坡,台阶阶底面设置向内2%~4%的坡度,且确保无积水。开挖台阶与填筑路基同步进行。当台阶侧面变得松散、塌落而不能直立时改为开挖小台阶。填料碾压及冲碾一定要压到台阶的根部,以保证新旧路基充分的结合为一体,从而进一步提高路基整体稳定性。台阶的开挖要随着填料进程进行。
(1)开挖小台阶施工(台阶宽0.3m,高0.2m)。小台阶法适合原有高速公路路基填料为砂土的路基段或者是在施工过程中容易失稳的路基段落。釆用开挖小台阶施工,可最大限度的避免对原有路基结构的破坏和扰动,进而保证既有高速的正常通行。由于新老路基台阶接触面积小,新老路基容易产生不均匀沉降和滑动破坏。
(2)开挖较大台阶施工,根据既有路基边坡坡率进行开挖,台阶高度往往大于两层填筑层厚(台阶宽0.9m,高0.6m以上)。采用开挖大台阶法施工时,可最大程度增加新老路基的接触面积,新老路基拼接效果最好,施工时可以采用大型机械进行大规模流水作业。
2.2 路基压实控制
原开阳高速公路,压实度要求上路床≥95%,原有高速公路运行多年,由于车辆荷载的反复作用以及自然沉降等原因,其路基压实度均基本维持原有设计压实度或超过设计压实度。新建拼宽路基必然产生一定的沉降,相较于原有高速公路路基经多年运营,沉降已经基本完成,或是沉降趋于稳定。为减少不均匀沉降,需要拼宽路基自身的沉降尽可能少,因此拼宽高速的压实度不得小于原有路堤的压实度,压实度标准应较既有高速公路路基压实标准高。
为防止由于重力分布造成应力集中、从而导致的拼接裂缝,拼接路基和既有高速路基两部分路基反应模量应相差不大。根据广东省内改扩建项目的经验,适当提高路基压实度,可以在增加造价不多的条件下,有效的提高路基整体强度,减少不均匀沉降,故本项目对路堤的填料压实度在《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-的基础上1%。
2.3 路基补强措施
根据本项目自身的特点,在填方高度大于2m的填方拼宽路段,采用30t以上重型压路机碾压,在桥头路基、挡墙墙背段采用液压式压路机碾压补强工艺进行加强压实,为进一步提高路基的整体强度,最大限度的减少新老结合部位的不均匀沉降等病害,对新老路基结合部位进行液压强夯,加速路基固结。当新建路基施工至路床顶面以下cm和路床顶面以下20cm时,分别进行夯实作业。
3拼宽路基工程控制
3.1 沉降控制
拼宽路基沉降控制应满足下列要求:
(1)工后沉降计算年限宜小于15年;
(2)拼宽部分路基工后沉降,应满足桥头处小于等于5cm、涵洞及通道处小于等于10cm、其他一般路段小于等于15cm;
(3)差异沉降的控制,应满足相邻路段由于差异沉降引起的纵坡变化不大于0.4%,拼宽路基部分的路拱横坡增大值不大于0.5%。
3.2 填筑工期控制
对拼接路段施工期的控制标准为:
(1)由于拓宽工程期间需保证既有路堤安全通行,应限制路堤最高填筑速率,宜小于1.5m/月。
(2)路基拼接施工中,拼宽路基沉降速率应小于5mm/d,拼宽路基坡脚处侧向位移需小于3mm/d。
(3)路面拼接施工中,拼宽路基的沉降速率小于1mm/月。
4结语
高速公路改扩建是一项复杂的工程,涉及内容也很广泛,应对原有路基进行全面的实地调查和详细研究,以尽量延长公路的使用寿命,并针对不同情况进行适当处置,通过多年的施工经验,在施工前要反复论证实施性方案,在实际施工过程中不能打折扣,做到精细化施工,精细化管理。在公路改扩建过程中,需要综合考虑加宽路基的病害原因和地基土的强度问题,路基改扩建拼宽施工需要注意的技术性问题较多,结合施工实际采取科学的方法和技术手段,避免由于不均匀工后沉降问题,进行合理施工,确保优良工程。
撰稿:陈志,中铁十二局集团第一工程有限公司工程师,研究方向:公路工程施工与管理。
(转自《中国高新科技》杂志年第14期)