基于旧路加宽的路基病害防治措施探讨
2016-03-23
0前言
近年来，随着经济的发展，道路交通量呈现快速上涨的趋势，为满足日益增长的交通量需求，越来越多的旧路需要进行拓宽，实现改造升级。然而，旧路加宽过程中带来的路基病害也逐渐显现，各种病害的产生机理和防治措施也引起了人们的广泛关注。本文针对旧路拓宽过程中常见的路基病害进行了对比分析论述，针对病害提出了相应的防治措施，并在实际工程中得到了验证，供道路改扩建工程的设计、施工及病害处理参考。
1旧路加宽方式
道路扩建加宽的方式，可分为整体式加宽和分离式加宽，其中整体式加宽又可分为单侧加宽和两侧加宽。工程上也可组合上述加宽方式中的几种，称为混合加宽。
整体式加宽在原有路基基础上加宽形成新路基（见图1）。该方式最直观的优点是拆迁占地少，工程造价低，但是重建工作量大，施工期间封闭交通，对现有交通干扰比较大；新老路基间不均匀沉降也不容易控制；对净空有需求的特殊地段，施工净空难以满足，增大了施工的难度。分离式加宽则另辟建筑空地，在现有路基一侧或者两侧新建辅助道路协助通行（见图2）。与整体式加宽相比，分离式加宽可以很好地解决新老路基不均匀沉降及净空不足等问题，但其用地面积大，工程投资相对较高，使用功能上不能满足车辆在车道间的灵活转换，当总车道数在小于八车道时，分离式加宽后断面通行能力则远不如前者[1]。
双侧加宽基本保持原有道路中线不变（见图1），对现有线形调节较小，新旧道路横断面能有效组合，排水方式简单。然而双侧加宽必须重新拆除路基两侧的防护工程、排水沟等设施；施工期间对现状交通影响较大，新老路基沉降难以控制。单侧加宽的路基中心线不重合，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单侧防护设置（见图3）。单侧加宽对现状交通干扰较小。由于单侧施工，忽略场地中转要求，但遇上跨桥梁、收费站、立交等特殊构造物时，往往造成施工难度加大，且对现状工程拆除量大，工程投资增加[2]。
2旧路基加宽常见的病害
新旧路基搭接常见的病害有不均匀沉降引起的纵向裂缝和新老路基搭接失稳引起的滑移等。不同因素对路基病害的影响也不尽相同。
不同的加宽方式对新老路基沉降影响也不相同。双侧加宽不均匀沉降的控制效果优于单侧加宽。拓宽相同宽度，双侧加宽能使加宽路堤重力分配到旧路两侧，旧路两侧受力相对平衡，减少了新旧路基之间的沉降差。拓宽宽度不同，沉降差也有差别。当拓宽宽度较小时，最大沉降发生在新路基路肩边缘；随着拓宽宽度增加，最大沉降位置逐渐向道路内侧偏移，新旧道路整体形成局部凹曲线，给日后道路损坏造成隐患。
施工中路基压实度对差异沉降产生较大影响。通常情况下，路基压实度越大，其模量越大，相同应力下，产生的变形就越小，因而沉降差也越小。老路基在长期车辆荷载和自重压力条件下，已完成大部分工后沉降，压实度要大于新加宽路基。因此，提高新加宽路基压实度，使其模量接近老路基模量，可改变路基的竖向受力状态。
填土高度的控制对差异沉降也有影响。路基高度越大，新建路基因自重产生的工后沉降越大，反应在路基顶面的局部凹形越明显。如果新加宽路面实施渠化交通，新老路基上交通荷载不均匀将加剧不均匀沉降发生，导致路基纵向开裂，严重事时引起路基失稳。
3病害防治措施
路基沉降的处理的最终目的是控制新修路基的工后沉降。结合国内实际工程应用情况，我国处理新老路基搭接问题、提高新老路基稳定性的主要措施有：提高压实标准、铺设土工格栅、原路边坡开挖台阶以及采用轻质路堤填料等等。
提高路基压实标准通过提高路基本身承载力来增强路基强度，提高其抗变形能力。工程常见的做法是：设计时压实度标准比规范标准高出1～2个点；新旧路基结合处增加压路机碾压遍数，加大碾压强度；必要时，可以视情况采用强夯、冲击压实、振动压实等手段提高压实强度。遇到特殊路基时，还应进行特殊路基处理。
土工格栅是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅，它常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。铺设土工格栅使填料与网格锁合在一起，形成稳定平面，防止填料分散下陷，加强新旧路基连接，保证其连续性。工程上一般沿开蹬纵向在新旧地基上搭接5m宽，当既有地基宽度不足5.5m时，以距坡脚距离最小0.5m控制土工格栅的实际铺设宽度。
开挖台阶的目的在于增加新旧路基的接触面积，提高抗剪强度。横向开挖台阶可在台阶面上铺设土工格栅，为复合加固提供作业面。施做台阶前削坡30cm，除去坡面松散杂物；台阶高度视工程情况和路基稳定性而定，一般控制台阶高度≥ 60cm，台阶宽度≥100cm。为方便新老路基接缝处压实，也可做成台阶坡面向老路基倾斜的模式，坡度常设为1%或2%。
采用轻质土填料也可减少新旧路基沉降差。常用的轻质路堤填料为二灰土，二灰土由石灰和粉煤灰按比例混合而成，因粉煤灰质轻，常被用作轻质土填料。粉煤灰容重在12～16kN/m3，故不能期待太大的减重效果。二灰土来源广泛，价格低廉，施工简单，力学性能和稳定性好。我国在二灰土的设计应用方面也积累的大量的工程经验。工程上其他的轻质土材料还包括EPS、EPS-Sandwich和SLS。EPS即薄膜塑料块体轻质土，是以泡沫塑料块体作为路堤填料，其容重约0.2～0.3kN/m3，材料耐久性好，但不耐高温、油污及微生物的影响，侧压力极小，造价昂贵[3]。路堤中各土层通过泡沫塑料块体中的土柱结合在一起便形成了EPS-Sandwich，路堤受到的外荷载越大，各层粘结性能越好，抗剪切能力越强。与EPS相比，EPS-Sandwich工程造价可降低60%左右，且利于环保，稳定性好。SLS使用泡沫塑料颗粒与土进行混合施工，抗渗性能好，抗浮能力强，不吸水，与EPS相比可降低造价50%以上[4]。工程路基加宽中一般采用与主体路基相一致的材料，如果材料不一样，必须使用土工格栅加固。
4结论
目前道路改扩建工程日益增加，而国内对工程经验总结尚处在低水平阶段，针对改扩建工程的设计和施工也无统一的规范可参考。本文根据工程实际，针对改扩建工程中的常见病害，总结分析了新旧路基加宽常见的方式、病害和处理方法，为今后公路改扩建工程的设计、施工提供科学依据，确保高速公路改扩建工程的质量，这是本文研究的意义，同时也是实际工程中迫切需要解决的问题。
