高等级公路路基加宽病害特征及施工注意要点
2015-04-02
1 前言
随着我国国民经济的快速发展,早期修建的高等级公路的交通量大大增加,运营能力已经不能满足国民经济发展的要求。因此,除修建新线外,对既有高等级公路加宽改造是解决公路运营能力的途径之一。但是当对其进行扩建加宽时，由于新旧路基在沉降、永久变形累积、稳定性和路基承载力等方面的差异，势必会在新旧路基之间产生相对过大的差异沉降，进而会引起既有路基变形，严重时则出现路基拉裂、下沉过速、新加宽路基失稳、路面损坏和路面整体性能下降等病害，对高等级公路的正常营运带来难以估量的不良后果。
2高等级公路路基加宽常见病害
2.1 新加宽路基失稳
新加宽路基失稳主要表现为加宽路基沿新老路基结合面发生滑移，严重时甚至发生整体坍塌。这种病害主要发生在陡坡地基、软弱地基和高填方路堤等加宽路段。当新加宽路基沿结合面滑移量较小时，新老路基结合面会产生错台，导致新老路基结合部位的路面开裂。由此会引起雨水入渗，结合面强度急剧降低，给路基稳定性留下更大的隐患。当路基滑移量较大、甚至整体坍塌时，会造成加宽路面整体破坏，甚至使既有路基相继出现失稳，致使既有路面也发生结构损坏和使用功能的下降。
2.2 路面损坏
(1)高等级公路改扩建沥青路面损坏主要为面层破碎、结合料松散、道路横坡改变等，严重时会产生沿结合面走向的纵向裂缝。路面损坏是高等级公路改扩建工程中最常见的病害形式。路基的变形不协调会通过路面结构层反映出来，因此公路改扩建工程中大多数路面病害都是路基病害的反映。
(2)水泥混凝土路面损坏主要为唧浆和脱空现象，进一步发展会引起结合面附近出现纵缝、裂缝处板块断裂以及裂缝的扩展。由于结合部位两侧的新老路基沉降速率不一致，沉降量不同导致结合部位存在应力突变、集中现象。当弯拉应力大于结合界面强度时，会在该处产生开裂错台。另外，新加宽路基边坡坡角在填土自重作用下逐渐发生侧向位移，进一步带动其上的填土产生沉降和侧向位移，使整个加宽部分的填土沿结合部位产生横向和竖向移动。由于这两方面因素的作用会在交界处形成纵向裂缝。
(3)新老路基结合部位施工工艺较复杂，施工难度较大，容易产生人为的质量因素，如密实度达不到设计标准等也是产生纵向裂缝的原因之一。
2.3 路面整体性能下降
随着路面病害的产生和道路纵横坡的变化，道路结构性能和服务性能也随之下降。当路面状况指数、结构承载力、纵坡、横坡、平整度等指标变化到一定程度时，将影响汽车的行驶质量，降低服务水平。
3 高等级公路路基加宽施工技术要点
国道206线莱州段自1984年修建以来，一直是穿越莱州南北方向的主要交通大动脉,通车二十多年后,根据交通需要,从2006年8月开始进行改扩建,由原来的2车道扩为4车道，技术等级为一级路。现已竣工通车一年多,新建路基稳定,路基新旧结合部位没有出现开裂损坏现象。现将有关施工要点介绍如下:
3.1 用提高新路基的填筑质量来减小沉降量
国道206线莱州段既有路基经过二十年的使用,旧路基已经稳定,其沉降量趋于0 ,为了保证新路基建成后不会出现大的沉降而造成新旧路基结合处出现因沉降差而导致路面开裂现象,我们主要从以下几方面着手:
3.1.1 强化地基地表处理
地基是保证路基稳定的基础,也是施工的关键环节。尤其是软土地基,必须按有效的软基处理方法施工。国道206线莱州段软基极少,我们重点放在地表处理上。
(1) 在施工之前先将原地表土清除30cm ,挖除树根,对原有土坑进行回填并夯实。
(2) 清除完表面浮土杂物后,用20t振动压路机先静压1～2遍再振动碾压5～6 遍,再用25kJ 冲击碾碾压2～3 遍,使其压实度达到规范要求。
(3) 用平地机对地表刮平,20t 压路机静压1～2 遍。
(4) 原地基原状土的强度不符合要求时，应进行换填，换填深度应不小于30cm，并予以分层压实到规定要求。
3.1.2 选用优质填料和加强碾压
高等级公路改扩建工程一般是在维持运营的条件下进行的。有的虽经部分车辆分流，但交通量仍然比较大，且重载车辆多，工期要求比较紧。为确保工程质量，可通过大吨位振动压路机、冲击式压路机来碾压路基土体以及增加碾压遍数增加路基压实度，减小路基本身压密沉降。或填筑CBR值较高的材料如砂砾等。
(1) 国道206线莱州段新建路基主要采用砂砾做为填料,最大粒径≯15cm ,回弹模量≮30MPa ,密度≮1.85g/cm3 ,CBR≮8 。
(2) 填筑路基时,松铺厚度不得大于30cm。先用25t振动碾静压2～3 遍再振动碾压5～6 遍,检测压实度。路基每四层(80～100cm) 用25kJ冲击碾进行全断面补强碾压,碾压从路基外缘开始按顺逆时针进行碾压,每次搭接宽度为50cm ,冲击碾行驶速度控制在9～12km。
(3) 路基压实度: 路基顶面以下0 ～ 80cm、80 ～ 150cm、150cm 以下的压实度不小于96 %、94 %、93 %。
3.2 新旧路基结合部位的处理
3.2.1 清刷旧路基边坡
先对旧路基边坡进行刷坡,刷坡厚度以30cm为宜,同时将旧路基边坡挖台阶,台阶高度为80cm ,坡度为1:0.5。在刷坡挖台阶时要注意保持原路基的稳定。台阶开挖时要随着路基填筑高度分层进行,严禁一次性完成对旧路边坡的挖台阶作业。
3.2.2 同步填筑碾压
结合部填筑同新路基一同填筑,每填筑两层用25kJ冲击碾进行冲击碾压3～4 遍。
3.2.3 强夯
将旧路硬路肩挖掉至距路基顶面0.8m 标高处,除与新路基一同填筑,在填筑之前,还要对新旧路基衔接处向内外各1.5m的范围进行强夯, 采用点普结合的方法:一遍点夯,一遍普夯。点夯夯击能2000kN.m，夯锤落距H=11.2m；普夯夯击能900kN.m ,H=5.0m。点与点间距4m ,边角处适当调整,矩形间加梅花点布置。当旧路硬路肩挖到标高后,经整平碾压后不能达到压实度要求或为粘土的路段要进行换填处理,换填材料采用砂砾。
