基于舊路加寬的路基病害防治措施探討
2016-03-23
0前言
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路交通量呈現(xiàn)快速上漲的趨勢(shì)，為滿足日益增長(zhǎng)的交通量需求，越來(lái)越多的舊路需要進(jìn)行拓寬，實(shí)現(xiàn)改造升級(jí)。然而，舊路加寬過(guò)程中帶來(lái)的路基病害也逐漸顯現(xiàn)，各種病害的產(chǎn)生機(jī)理和防治措施也引起了人們的廣泛關(guān)注。本文針對(duì)舊路拓寬過(guò)程中常見(jiàn)的路基病害進(jìn)行了對(duì)比分析論述，針對(duì)病害提出了相應(yīng)的防治措施，并在實(shí)際工程中得到了驗(yàn)證，供道路改擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)、施工及病害處理參考。
1舊路加寬方式
道路擴(kuò)建加寬的方式，可分為整體式加寬和分離式加寬，其中整體式加寬又可分為單側(cè)加寬和兩側(cè)加寬。工程上也可組合上述加寬方式中的幾種，稱為混合加寬。
整體式加寬在原有路基基礎(chǔ)上加寬形成新路基（見(jiàn)圖1）。該方式最直觀的優(yōu)點(diǎn)是拆遷占地少，工程造價(jià)低，但是重建工作量大，施工期間封閉交通，對(duì)現(xiàn)有交通干擾比較大；新老路基間不均勻沉降也不容易控制；對(duì)凈空有需求的特殊地段，施工凈空難以滿足，增大了施工的難度。分離式加寬則另辟建筑空地，在現(xiàn)有路基一側(cè)或者兩側(cè)新建輔助道路協(xié)助通行（見(jiàn)圖2）。與整體式加寬相比，分離式加寬可以很好地解決新老路基不均勻沉降及凈空不足等問(wèn)題，但其用地面積大，工程投資相對(duì)較高，使用功能上不能滿足車輛在車道間的靈活轉(zhuǎn)換，當(dāng)總車道數(shù)在小于八車道時(shí)，分離式加寬后斷面通行能力則遠(yuǎn)不如前者[1]。
雙側(cè)加寬基本保持原有道路中線不變（見(jiàn)圖1），對(duì)現(xiàn)有線形調(diào)節(jié)較小，新舊道路橫斷面能有效組合，排水方式簡(jiǎn)單。然而雙側(cè)加寬必須重新拆除路基兩側(cè)的防護(hù)工程、排水溝等設(shè)施；施工期間對(duì)現(xiàn)狀交通影響較大，新老路基沉降難以控制。單側(cè)加寬的路基中心線不重合，半幅路基可以全部新建，也就地利用部分原有路基可以保留單側(cè)防護(hù)設(shè)置（見(jiàn)圖3）。單側(cè)加寬對(duì)現(xiàn)狀交通干擾較小。由于單側(cè)施工，忽略場(chǎng)地中轉(zhuǎn)要求，但遇上跨橋梁、收費(fèi)站、立交等特殊構(gòu)造物時(shí)，往往造成施工難度加大，且對(duì)現(xiàn)狀工程拆除量大，工程投資增加[2]。
2舊路基加寬常見(jiàn)的病害
新舊路基搭接常見(jiàn)的病害有不均勻沉降引起的縱向裂縫和新老路基搭接失穩(wěn)引起的滑移等。不同因素對(duì)路基病害的影響也不盡相同。
不同的加寬方式對(duì)新老路基沉降影響也不相同。雙側(cè)加寬不均勻沉降的控制效果優(yōu)于單側(cè)加寬。拓寬相同寬度，雙側(cè)加寬能使加寬路堤重力分配到舊路兩側(cè)，舊路兩側(cè)受力相對(duì)平衡，減少了新舊路基之間的沉降差。拓寬寬度不同，沉降差也有差別。當(dāng)拓寬寬度較小時(shí)，最大沉降發(fā)生在新路基路肩邊緣；隨著拓寬寬度增加，最大沉降位置逐漸向道路內(nèi)側(cè)偏移，新舊道路整體形成局部凹曲線，給日后道路損壞造成隱患。
施工中路基壓實(shí)度對(duì)差異沉降產(chǎn)生較大影響。通常情況下，路基壓實(shí)度越大，其模量越大，相同應(yīng)力下，產(chǎn)生的變形就越小，因而沉降差也越小。老路基在長(zhǎng)期車輛荷載和自重壓力條件下，已完成大部分工后沉降，壓實(shí)度要大于新加寬路基。因此，提高新加寬路基壓實(shí)度，使其模量接近老路基模量，可改變路基的豎向受力狀態(tài)。
填土高度的控制對(duì)差異沉降也有影響。路基高度越大，新建路基因自重產(chǎn)生的工后沉降越大，反應(yīng)在路基頂面的局部凹形越明顯。如果新加寬路面實(shí)施渠化交通，新老路基上交通荷載不均勻?qū)⒓觿〔痪鶆虺两蛋l(fā)生，導(dǎo)致路基縱向開(kāi)裂，嚴(yán)重事時(shí)引起路基失穩(wěn)。
3病害防治措施
路基沉降的處理的最終目的是控制新修路基的工后沉降。結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際工程應(yīng)用情況，我國(guó)處理新老路基搭接問(wèn)題、提高新老路基穩(wěn)定性的主要措施有：提高壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、鋪設(shè)土工格柵、原路邊坡開(kāi)挖臺(tái)階以及采用輕質(zhì)路堤填料等等。
提高路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)提高路基本身承載力來(lái)增強(qiáng)路基強(qiáng)度，提高其抗變形能力。工程常見(jiàn)的做法是：設(shè)計(jì)時(shí)壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)比規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)高出1～2個(gè)點(diǎn)；新舊路基結(jié)合處增加壓路機(jī)碾壓遍數(shù)，加大碾壓強(qiáng)度；必要時(shí)，可以視情況采用強(qiáng)夯、沖擊壓實(shí)、振動(dòng)壓實(shí)等手段提高壓實(shí)強(qiáng)度。遇到特殊路基時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行特殊路基處理。
土工格柵是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物經(jīng)熱塑或模壓而成的二維網(wǎng)格狀或具有一定高度的三維立體網(wǎng)格屏柵，它常用作加筋土結(jié)構(gòu)的筋材或復(fù)合材料的筋材等。鋪設(shè)土工格柵使填料與網(wǎng)格鎖合在一起，形成穩(wěn)定平面，防止填料分散下陷，加強(qiáng)新舊路基連接，保證其連續(xù)性。工程上一般沿開(kāi)蹬縱向在新舊地基上搭接5m寬，當(dāng)既有地基寬度不足5.5m時(shí)，以距坡腳距離最小0.5m控制土工格柵的實(shí)際鋪設(shè)寬度。
開(kāi)挖臺(tái)階的目的在于增加新舊路基的接觸面積，提高抗剪強(qiáng)度。橫向開(kāi)挖臺(tái)階可在臺(tái)階面上鋪設(shè)土工格柵，為復(fù)合加固提供作業(yè)面。施做臺(tái)階前削坡30cm，除去坡面松散雜物；臺(tái)階高度視工程情況和路基穩(wěn)定性而定，一般控制臺(tái)階高度≥ 60cm，臺(tái)階寬度≥100cm。為方便新老路基接縫處壓實(shí)，也可做成臺(tái)階坡面向老路基傾斜的模式，坡度常設(shè)為1%或2%。
采用輕質(zhì)土填料也可減少新舊路基沉降差。常用的輕質(zhì)路堤填料為二灰土，二灰土由石灰和粉煤灰按比例混合而成，因粉煤灰質(zhì)輕，常被用作輕質(zhì)土填料。粉煤灰容重在12～16kN/m3，故不能期待太大的減重效果。二灰土來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，施工簡(jiǎn)單，力學(xué)性能和穩(wěn)定性好。我國(guó)在二灰土的設(shè)計(jì)應(yīng)用方面也積累的大量的工程經(jīng)驗(yàn)。工程上其他的輕質(zhì)土材料還包括EPS、EPS-Sandwich和SLS。EPS即薄膜塑料塊體輕質(zhì)土，是以泡沫塑料塊體作為路堤填料，其容重約0.2～0.3kN/m3，材料耐久性好，但不耐高溫、油污及微生物的影響，側(cè)壓力極小，造價(jià)昂貴[3]。路堤中各土層通過(guò)泡沫塑料塊體中的土柱結(jié)合在一起便形成了EPS-Sandwich，路堤受到的外荷載越大，各層粘結(jié)性能越好，抗剪切能力越強(qiáng)。與EPS相比，EPS-Sandwich工程造價(jià)可降低60%左右，且利于環(huán)保，穩(wěn)定性好。SLS使用泡沫塑料顆粒與土進(jìn)行混合施工，抗?jié)B性能好，抗浮能力強(qiáng)，不吸水，與EPS相比可降低造價(jià)50%以上[4]。工程路基加寬中一般采用與主體路基相一致的材料，如果材料不一樣，必須使用土工格柵加固。
4結(jié)論
目前道路改擴(kuò)建工程日益增加，而國(guó)內(nèi)對(duì)工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)尚處在低水平階段，針對(duì)改擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)和施工也無(wú)統(tǒng)一的規(guī)范可參考。本文根據(jù)工程實(shí)際，針對(duì)改擴(kuò)建工程中的常見(jiàn)病害，總結(jié)分析了新舊路基加寬常見(jiàn)的方式、病害和處理方法，為今后公路改擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)、施工提供科學(xué)依據(jù)，確保高速公路改擴(kuò)建工程的質(zhì)量，這是本文研究的意義，同時(shí)也是實(shí)際工程中迫切需要解決的問(wèn)題。
