浅谈高速公路拓宽新老路基拼接路段病害论文_王伟

浅谈高速公路拓宽新老路基拼接路段病害论文_王伟

王伟

中国建筑土木建设有限公司 北京丰台 100070

摘要:随着经济、交通的飞速发展,原有很多高速公路已经不能满足当前车辆行驶的需要,必须对原有道路进行拓宽处理增加道路通行能力。近距离新建高速公路,投资大,占用土地多,且容易造成路网分布不均,因而现阶段我国高速公路扩建大多采用老路加宽的方案。本文分析了高速公路拓宽新老路基拼接路段病害。

关键词:高速公路;拓宽新老路基;拼接路段;病害;

大量公路在通行能力和服务质量上都已经无法满足需求, 老路加宽拼接项目增多。老路经多年交通荷载作用和工后沉降, 路基已基本稳定, 旧路加宽处易出现路堤拉裂、路面沉陷等道路病害, 所以新、旧路基的衔接以及新、旧路面结构层的不均匀沉降都是路基加宽施工中的关键技术。

一、新旧路基搭接路段病害

提高新旧路基拼接质量,使新旧路基直接形成一个整体是保证拓宽高速公路质量的前提。目前拓宽中主要采取是在原路基两侧加宽,但加宽后的路基比较容易产生不均匀沉降进而出现裂缝,且主要为纵向裂缝。通过对现建几条拓宽道路纵向裂缝比较严重的典型路段进行调查发现,拓宽路基的病害具有如下特点:⑴裂缝主要为纵向裂缝,且比较集中在高路堤拓宽路基路段;⑵出现裂缝的拓宽部位居多工程地质条件较差,常为淤泥、淤泥质土、冲填土等软弱地基;⑶裂缝所在位置均发生在老路上;⑷在原路基两侧拓宽较易出现;⑸根据施工记录及工后记录,裂缝产生时间一般在工后3 个月,不同路基的土质条件裂缝稳定时间不一。非粘性土的裂缝由于地基土固结时间较快,稳定时间较短,而粘性土稳定较慢。

二、病害原因

路基裂缝导致路基整体性和承载能力的丧失和弱化,路面纵向裂缝是从路基纵向裂缝发展上来的。路面纵向裂缝在破坏了路面结构的整体性的同时,还容易导致雨水进入路面结构,引起更大范围的破坏。为了保证拓宽高速公路路基质量,必须找到病害的原因,以找到解决的方法。

1.受力分析。新旧路基施工的间隔期一般时间较长,老路基经过多年使用,地基的固结基本已完成。在老路基两侧拼接,新的拼接路基以偏心荷载作用于老路基上,势必引起已建公路产生的附加沉降和新旧路基之间的不均匀沉降。随着拼接地基差异沉降的增加,路基顶部拼接部位附近的拉应力将随之增加,将产生纵向拉裂。裂缝产生后,拉应力重新分布,纵向裂缝底部成为薄弱部位,随着时间的延续和差异沉降的进一步加大,裂缝向下发展。同时,由于路基拼接部位上方的底基层底部本就是拉力区,在路基开裂后,其受力条件更为不利,进而引起底基层开裂,并由下至上逐层发展,直至路面出现纵向裂缝。

2.施工分析。高速公路拓宽时,在软弱地基处理上,若路基压实度不够、预压时间不够及软土路基处理方法的不当等原因,软弱地基处治并未真正可以达到设计要求的强度和稳定性,必然引起新路基的工后沉降量大,这些势必会造成进一步的路基不均匀沉降,而新旧路堤搭接的处理方法不当也会影响二者之间整体性和强度,使搭接部位出现裂缝、破损、错台、行车不舒适等现象,造成高速公路行车的不安全。

三、防治措施

1. 路基拼接施工技术措施。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过合理的设计, 路基拼接施工则成为工程质量的关键,目前, 国内针对新老路基差异沉降主要从以下5 个方面进行技术处理:①针对不同的地质情况选取合适的地基处理方法, 对地基进行必要的加固或改良, 提高地基土的承载力;②边坡削坡和台阶开挖: 通常老路边坡坡度在1: 1 ~ 1:1. 5 左右, 每级台阶高度控制在60 - 100 厘米( 细粒土填料取下限, 巨粒土和土石混合填筑可取上限)。台阶宽度一般应不小于1 米, 且设置成2% ~4%的内向横坡。③土工合成材料的采用: 为了提高新旧路基的整体稳定性, 经常采用土工合成材料处理, 其除了可以在路面开裂后有效阻止雨水沿接缝下渗, 还可以阻止反射裂缝的发展。④控制路堤的压实度: 拓宽路基应尽量采用机械压实, 由于施工面狭窄, 可多采用一些中小型的冲击夯、平板夯、手扶压路机等。为保证新旧路堤加宽衔接处整体稳定, 路基实际拓宽值宜大于设计理论值, 以便能安全地使用施工机械( 平地机、压路机等) 操作, 进而达到边坡填筑牢固的目的。⑤采用高强度的路基填料: 路基填料一般要求就近取材,挖取容易, 易压实, 强度高, 水稳性能好, 以砂性材料为最佳, 黄土、盐渍土、膨胀土等特殊土体不得已必须用作路基填料时, 应严格按其特殊施工要求进行技术处理, 而淤泥、沼泽土、冻土、强膨胀土、有机质土、含草皮、生活垃圾、树根、腐殖质的土严禁作为填料另外改建公路会产生大量基层、底基层铣刨料, 如将其作为废弃物将造成环境污染, 甚至会产生地质灾害, 施工中可考虑进行技术处理, 合理利用, 但对不适合作为路基填料的材料, 亦应舍弃, 不可重复利用。

2.加强拼接部以保证新老路基协同受力。新老路基的强度差异对拓宽工程性状具有极其重要的影响,在进行拓宽路基处理设计时, 有必要遵循“ 协同作用”的原则。为处理好新老路基结合部, 不影响既有已稳定路基, 新路基除必要的地基处理外, 还应对填料强度、填料密实、新老路基结合部做综合考虑, 这些方面也是引起新老路基差异沉降, 结合部破坏, 不协调变形的主要因素。其中路基填料、填料压实的选择可结合既有路基的状况, 参考规范对新建路基的规定。老路基结合部的加强处治。在既有路基边坡上开挖台阶, 台阶尺寸根据原有路基土的强度和压实度确定, 原则上要保证结合部的路基强度。为进一步增强新老路基之间的连接, 保证新老路基拼接部的整体强度, 在沉降差异较明显、拉应力最大的路床、路面拼接部位铺设一定数量的土工格栅。新老路基结合部的加筋土工格栅应采用节点强度高、整体性能较好的双向拉伸土工格栅, 该类型格栅的嵌锁作用可以有效地增大结合部的整体强度。

3.处理软土地基,优选相对比较成熟的处理方法。针对裂缝病害容易出现的路段特点,不均匀沉降在软土路段最易出现。病害从地基土本身的工程性质条件看,出现裂缝的内因应该是软土地基的土质状况。改善软弱土的工程性质,增强它的强度与稳定性,提高抗压缩性和抗剪强度,以减少沉降量及不均匀沉降。所以应优选那些工艺相对比较成熟的软弱地基处理方法,有效地处理好软弱地基从而从本质上解决病害的发生。

4.拓宽区域内的原地面处理。一是要彻底清除拓宽范围内淤泥、腐植土、树根及杂草等,当新拓宽路基位于水塘、水沟等局部低洼积水地段,应先抽干积水,彻底清除淤泥,换填透水性好的砂砾、碎石等材料,换填深度应不小于30cm,并予以分层碾压至基底标高,压实度不应低于87%;二是拆除老路的路缘石,以及旧路肩和路堤上原有的挡土墙;三是填筑前应截断流向拓宽作业区的水源,并在设计边沟的位置上开挖临时排水沟,保证施工期间的排水;四是老路与新路交界的边坡坡面O.3m左右厚度内以及外侧路肩0.5m范围内挖除换填,然后与新填料一起碾压密实。对于拓宽路基的填土高度不到2m时,也可利用老路边坡直接铺筑新路基。即先用挖掘机放缓老路边坡,然后再进行新路基的填筑。

公路新老路结合处治技术的提出的不协调变形理论是在对既有工程进行大量调研的基础上,通过产生的病害分析,还有待于随着技术标准的提高和大量的工程实践进行补充和修正,并不断完善。

参考文献:

[1]《加宽道路道路开裂的有限元分析》杨建斌

[2]《基于路面应力分析高速公路加宽工程差异沉降控制标准》曾庆军,廖建春

[3] 中华人民共和国行业标准《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017 -96) 北京. 人民交通出版社

论文作者:王伟

论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期

论文发表时间:2018/10/26

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