公路改擴建工程中路基拓寬的主要方式

公路"建工程中路基拓寬的主要方式張和義【摘要】Aimingattheproblemofwideningengineeringinhighwayrebuilding,thepaperintroducessomecommonwaysforsubgradewideningfromclassificationfactors,anddoesanalysisoncommondamagesandformationmechanism,whichprovideareferenceforsimilarprojects.%針對公路改擴建工程中路基的拓寬工程問題，從路基拓寬方式的分類因素出發(fā)，闡述了常見的路基拓寬方式，并就新老路基結合的常見病害和形成機理進行了分析，為同類工程提供參考?！酒诳Q】《內蒙古公路與運輸》【期刊名稱】《內蒙古公路與運輸》【年(卷)，期】2011(000)005【總頁數(shù)】3頁(P17-19)【關鍵詞】公路改擴建;路基拓寬;新老路基結合【作者】張和義【作者單位】呼和浩特市公路工程局，內蒙古呼和浩特010070【正文語種】中文【中圖分類】U418.8近20年，我國公路建設發(fā)展迅猛，但與發(fā)達國家相比，在公路密度、技術等級和高等級公路比重等方面還有很大差距。在〃普及與提高相結合，以提高為主”的公路建設方針下，將面臨越來越多的公路改擴建工程。公路改擴建工程大多涉及到線形調整和路基拓寬問題，由于路基拓寬、新老路基結合弓I起的路基路面變形、開裂，甚至滑移在實際工程中都是非常常見的［1~3］。筆者就公路改擴建工程中路基拓寬的主要方式進行闡述，并就新舊路基結合常見的病害和形成機理進行分析，為國內同類工程提供參考。1路基拓寬方式的分類因素路基拓寬、新老路基結合的方式主要與新老路基的空間關系和工程所處的地形、地基條件有關。歸納起來，路基拓寬方式的分類因素有5項，即:地形地基條件、路基的拓寬范圍、新老路基填挖形式、新老邊坡類型、共同作用層厚度（表1）。表1新老路基結合方式的分類因素分類因素I.地形地基條件H.拓寬范圍山.新老路基填挖形式N.老/新邊坡類型V.共同作用層厚度特征描述①②③④⑤平原軟弱地基山區(qū)軟弱地基山區(qū)緩坡、良好地基山區(qū)陡坡、良好地基單側雙側高填方中等填方低填方深挖方淺挖方老:放坡/新:放坡老:放坡/新:支擋結構老:支擋結構/新:放坡老：支擋結構/新:放坡新路:棧橋厚較厚較薄無2路基拓寬的主要方式根據(jù)上述5項分類因素，可以將路基拓寬、新老路基結合方式分為17大類、36小類。各分類方式的特征分述如下。挖方老路基+挖方新路基。為山區(qū)非陡坡道路單內側挖方拓寬方式。新老路基均完全由挖方形成，但兩者可以因路基標高不同，有不同的共同作用層厚度。此類拓寬方式由于新老路基的總體相近，由新老路基不協(xié)調變形而引起的病害較為少見，其主要問題是內側道路挖方所造成的排水不良。挖方老路基+填方新路基。山區(qū)非陡坡道路單外側填方拓寬型式。老路基為全路塹型式，新路基由自然放坡而成。拓寬路基填料多選用就近路段的挖方體，新、老路基在填料類型、壓實度等方面均存在一定的差異;非陡坡的拓寬還可能處于洪積層、坡積層等軟弱地基區(qū)域，此時與平原軟土地基的路基拓寬存在類似的問題。半填半挖老路基+挖方新路基。為山區(qū)非陡坡道路單內側挖方拓寬型式。老路基為半填半挖，新路基由挖方形成。此類拓寬方式和①存在相同的問題。半填半挖老路基+填方新路基。山區(qū)非陡坡道路單外側填方拓寬型式。老路基為半填半挖，新路基為填方，這類拓寬方式的核心問題在于同一斷面上的路基土存在較大差異:老路基挖方部分為山體開挖的原狀土且經多年行車荷載作用，老路基填方部分也經過多年固結和行車荷載作用，而新路基則是自然放坡的新填路基，固結度小，潛在變形較大。填方老路堤+挖方新路基。山區(qū)非陡坡道路單內側挖方拓寬型式。這類拓寬方式的主要問題一是新老路基性能差異大，二是新老路基結合面為原自然邊坡，相對薄弱。填方老路堤+填方新路堤。山區(qū)非陡坡道路單外側填方拓寬型式。其主要問題是新老路基填筑年代不同，一方面兩者在填料和壓實度方面可能存在差異;另一方面兩者的固結程度也不同，易發(fā)生工后不協(xié)調變形，導致相關病害。挖方老路基+兩側拓寬新路基。山區(qū)非陡坡道路雙側拓寬型式。老路基為挖方路基，新路基則一側為挖方路基，另一側為填方路基。這類方式兼有填方拓寬和挖方拓寬的特點。半填半挖老路基+兩側拓寬新路基。山區(qū)非陡坡道路雙側拓寬型式。老路基為半填半挖，老路內側為挖方拓寬，夕卜側為自然放坡填方拓寬。這類拓寬方式在道路橫斷面上形成4種不同的路基類型，即挖方新路基、挖方老路基、填方老路基和填方新路基，它們在路基材料、壓實度和固結程度等方面都存在差異，從而導致路基路面的不協(xié)調變形。填方老路堤+兩側拓寬新路基。山區(qū)非陡坡道路雙側拓寬型式。老路基為填方路基，老路內側為挖方路塹拓寬，外側為自然放坡填方拓寬。此種型式兼有挖方拓寬和填方拓寬的特點。路塹老路堤+單側挖方新路基。山區(qū)全路塹老路基單側拓寬型式。由于新路基、老路基均為挖方路塹拓寬，除挖方區(qū)域屬不良地基條件，新老路基的地基條件一般差異不大，但仍需要重視路基路面排水。?踣塹老路堤+雙側挖方新路基。為山區(qū)全路塹老路基雙側拓寬型式。型式與結合方式⑩相似，只是從單側拓寬變?yōu)殡p側拓寬。由于挖方拓寬通常需重新設置邊坡防護，因此對雙側拓寬來說，邊坡防護工程量要大于前者。?路塹老路基+外側拓寬。山區(qū)陡坡單外側拓寬型式。老路基為挖方，拓寬處分別設置了支擋結構（如重力式擋土墻）、棧橋結構、填土放坡。該三類結合方式所處地形通常較為陡峻。設置擋墻的結合方式應首先確保擋墻本身的穩(wěn)定性，另外卜還需注意墻背填料填筑時的施工質量、填料的級配等要求，以控制墻背填料的工后差異沉降;棧橋形式拓寬，拓寬部分須建造成橋梁結構形式，建筑成本有所上升，但通常相應病害會減少較多;外側拓寬處放坡需要大量土石方，投資上不經濟，且施工困難，對該處原地面產生的附加荷載大，極易產生拓寬處放坡路堤與老路基間的過量差異沉降，從而造成路面相關病害。?半填半挖老路基+外側拓寬設擋墻。為山區(qū)陡坡單外側拓寬型式。老路基為半填半挖型式，填方部分采用放坡型式或者設置支擋結構，而新路基均為在外側拓寬處設置支擋結構。當老路填方采用外側放坡型式時，給新路外側拓寬處擋墻的設置創(chuàng)造了一定的有利條件。除非老路填方邊坡本身存在明顯穩(wěn)定問題和施工質量問題，已出現(xiàn)一些病害，此時擋墻設置應考慮盡可能埋設至老路基的地基層面中，一般正常情況下可適當減小擋墻高度，以節(jié)省造價。而當老路填方部分設置支擋結構時，由于地處陡坡區(qū)域，新設置的擋墻通常需建造得較高，且新老擋墻間的墻背填筑施工難度較大，通常不易壓實，拓寬路基易形成工后壓密變形。?半填半挖老路基+外側拓寬放坡。山區(qū)陡坡單外側拓寬型式。老路基為半填半挖型式，填方部分在路基外側設置擋土墻或者采用放坡型式，新路基均為在外側拓寬處采用放坡型式。由于地處陡坡區(qū)域，該拓寬方式填土石方量均較大。當老路基填方部分外側設置擋墻時，新路拓寬時填筑的土、石方量相當巨大，對當?shù)氐匦蔚孛哺淖冚^大，由于路堤填土弓I起的道路地基受到的附加荷載相當明顯，若該處地基本身屬于不良地基，則更易造成地基的二次固結變形和填筑體本身的壓密變形，新老路基間不可避免地產生相當?shù)牟町惓两?，路面面層通常會在通車后一段時間內產生相關病害;當老路基填方部分采用放坡型式時，由于新路基拓寬寬度不大，而路堤填筑深度較大，填筑體形狀成狹長形（當?shù)胤Q“一把刀”），施工難度大，常用的道路壓實機具無法展開施工，因此壓實度難以保證，易留下質量隱患，也易出現(xiàn)新老路基結合不良的相關病害。?填方老路堤放坡+填方新路基放坡。為平原地區(qū)拓寬型式。老路基為全填方放坡的路堤型式，新路基為單、雙側填方放坡拓寬。平原地區(qū)拓寬寬度通常不受山區(qū)地形限制，若新老路線形不變，新路斷面布置時可以考慮在新老結合部路表位置設置—些容許差異沉降的分隔帶，如中央分隔帶、機非分隔帶等沉降隔離設施。由于平原地區(qū)軟弱地基較為普遍，新路基荷載易使老路基發(fā)生二次沉降，從而在老路路面內產生附加應力，造成路面的損壞。?填方老路堤擋墻+雙側填方新路基。平原地區(qū)拓寬型式。老路為填方路基，兩側設置支擋結構，新路向老路兩側填方拓寬。其主要問題是利用了老路擋土墻，由于擋土墻墻面的直立特性，新老路基沉降的過渡范圍幾乎沒有，因此在老擋墻與新路基交界處易發(fā)生沉降突變，相關病害（如縱向裂縫）也往往發(fā)生在此附近。?填方老路基+單側填方新路基。平原地區(qū)拓寬型式。此類結合方式在新路斷面中均設置了中央分隔帶。利用中央分隔帶可以形成新老路基之間的不協(xié)調變形緩沖帶，但由于拓寬路基造成的老路基二次沉降同樣不可忽視。3新老路基結合的常見病害3.1路基失穩(wěn)表現(xiàn)為拓寬路基沿新老路基結合面發(fā)生滑移，嚴重時甚至發(fā)生整體坍塌，這種病害在山區(qū)陡坡地形、軟弱地基、高填方路堤等拓寬路段較容易發(fā)生。當拓寬路基沿結合面滑移量較小時，新老路基結合面會產生錯臺，導致新老路基結合部位的路面開裂，雨水由裂縫進入，結合面強度急劇降低，給路基穩(wěn)定性留下更大的隱患;當滑移量較大或整體坍塌時，造成拓寬路面整體破壞，甚至使原有路基相繼出現(xiàn)失穩(wěn)，并導致原有路面也發(fā)生結構損壞和使用功能的下降［4］。3.2支擋結構損壞支擋結構損壞是路基損壞的特殊形式。表現(xiàn)為擋墻墻面開裂、墻體整體滑移、傾覆等。支擋結構發(fā)生損壞后，拓寬路基也隨之發(fā)生穩(wěn)定性問題，給拓寬路面的正常使用帶來隱患。3.3路面損壞瀝青路面損壞表現(xiàn)為出現(xiàn)面層破碎、結合料松散、道路橫坡改變等現(xiàn)象，嚴重時會產生沿結合面走向的裂縫;水泥混凝土路面表現(xiàn)為出現(xiàn)唧泥和脫空現(xiàn)象，進一步發(fā)展會引起結合面附近出現(xiàn)縱縫、錯臺、裂縫處板塊斷裂以及裂縫的進一步擴展。路面損壞是拓寬道路最常出現(xiàn)的病害。3.4路面整體性能下降隨著路面病害的產生和道路橫坡的變化，道路結構性能和服務性能也隨之下降。當路面狀況指數(shù)(PCI)、結構承載力、平整度等下降到一定水平時，還將影響行車安全。4路基拓寬工程病害的成因機理4.1新路基穩(wěn)定性不足新路基穩(wěn)定性不足是指拓寬路基自身穩(wěn)定性不能充分滿足穩(wěn)定要求，其產生的原因包括拓寬部位地基過陡和拓寬部位地基軟弱。4.2新老路基不協(xié)調變形新老路基不協(xié)調變形以不均勻沉降為主，是地基、路堤沉降和壓縮變形的空間差異在路基頂面的反映，包括道路縱向不協(xié)調變形和橫向不協(xié)調變形，由于道路拓寬所帶來的不協(xié)調變形主要為橫向的不協(xié)調變形。新老路基不協(xié)調變形的形成原因包括:①新老路基差異沉降。新老路基地基變形差異弓I起的差異沉降，新老路基填方高度不同弓I起的差異沉降，新老路基填料或壓實度不同引起的差異沉降。②新老路基、路面抗變形能力差異。③新老路基結合不良。主要原因是新老路基結合面處治不當、臺階開挖不合理、結合面上的蠕滑、排水系統(tǒng)不完善、設施養(yǎng)護不及時。5結論筆者從地形和地基條件、拓寬范圍、新老路基填挖形式、新老邊坡類型、共同作用層厚度作為路基拓寬的分類因素，將路基拓寬的主要方式劃分為17大類，并就各種拓寬方式進行了闡述。調查研究表明，路基拓寬工程的常見病害主要有路基失穩(wěn)、支擋結構損壞、路面損壞和路面整體性能下降等4大類。除新路基穩(wěn)定性不足的情況以外，“新老路基不協(xié)調變形”是路基拓寬工程病害的根本原因，為路基拓寬的設計和施工提供依據(jù)［5］。參考文獻【相關文獻】［1］ 王軍，徐劍.滬寧高速公路擴建工程新老路基變形規(guī)律分析研究［J］.全國高速公路改擴建技