1、浅谈高速公路改扩建工程路基加宽施工技术姓名单位摘要：以日竹高速日照至菏泽段改扩建工程为例，对高速公路路基加宽施工技术进行了系统的分析和总结，旨在为高速公路改扩建工程路基加宽提供技术借鉴。关键词：日竹高速 路基加宽 路床拼接 施工技术1 引言随着我国经济的高速发展，近几年我国的交通流量急速增长。原双向四车道高速公路在通行能力和使用质量上都已经无法满足需求，结合当前通行需求，我国很多主干道都进行了加宽拼接。旧路加宽处理不当，就会出现路面开裂、路基沉陷等病害问题。所以，新旧路基间的衔接是路基加宽施工中的关键技术。2 路基加宽方式及关键技术2.1 路基加宽方式高速公路路基加宽一般采用两侧直接拼接加宽的
2、方式，见图 2-1。图 2-1 路基加宽示意图2.2 路基加宽的关键技术旧路加宽改造工程与新建公路相比具有施工难度大、工艺复杂、质量要求高等特点。由于旧路路基沉降已基本趋于稳定,而新路路基沉降时间短,新旧路基结合处必将产生不均匀沉降。因此，路基加宽的关键技术就是要使新老结合部在加宽之后不出现纵向裂缝。3 路基加宽施工技术3.1 路基加宽前的准备工作加宽施工前，为了减少雨季对路基加宽施工产生的影响，需要在老路土路肩上修筑拦水墙，同时利用老路的急流槽，对老路采取集中排水。既减少了雨水对新加宽路基的冲刷，也减少了雨水对老路路基开挖边坡后的破坏，见图 3-1，3-2。图 3-1 拦水墙图 3-2 与老
3、路急流槽相连3.2 一般路基加宽施工技术3.2.1 加宽路基基底及老路边坡清表施工中采用挖掘机和推土机相配合，对加宽路基基底及老路边坡清表 30cm。老路边坡清表不可一次性完成，要随路基填筑进度和开挖台阶进度进行，以防老路边坡受到雨水冲刷，影响老路行车安全。3.2.2 老路路基边坡开挖台阶日竹高速加宽以两侧直接拼接加宽的方式：对于老路填料为粘土、亚粘土和卵砾石土时，拼接处的台阶高度为 1.0m，宽为 1.5m；对于老路填料为砂土、粉土时，拼接处的台阶高为 0.4m，宽为0.6m。台阶底面向路中心倾斜 3%，开挖台阶要与路基填筑同步进行。3.2.3 路基填料与压实度对于原路基采用砂砾、砂砾土、碎
4、石土、卵石土等透水性材料填筑路基的路段，在不进行路基加装（如 PTC 桩等）处理的路段，在条件允许的情况下，尽量采用与原路基相同的路基填料进行加宽路基的填筑，以减少新老路基的沉降差异。至于从原路基开挖出的粘土和腐殖土不能应用于新路基填筑。表 3-1 日竹高速路基填料强度及压实度表（重型击实标准）3.2.4 新材料应用在日竹高速路基加宽施工中，路基底和路床底分别铺设一层钢塑土工格栅，采用 U 型钢钉固定，以改善新老路基的协调变形。铺设土工格栅前，必须控制前一层土的填料粒径和碾压后的平整度，以利于土工格栅的顺利铺设。3.2.5 一般路基填筑一般路段加宽路基基底清表 30cm 后，进行原地面填前压实
5、处理，压实度不小于 90%，然后回填素土至原地表以上 20cm 处，使用 25KJ 冲击碾冲压 20 遍，冲击碾压平整压实后，铺设一层钢塑土工格栅。分层填筑路基至路床底面后，再次使用 25KJ 冲击碾冲压 20 遍，然后铺设一层钢塑土工格栅，钢塑土工格栅深入至台阶内缘并用 U 型钢钉固定。路基填筑前要根据不同的路基填料、压实度要求，进行路基填筑试验段。在路基填料含水量填挖类别路床顶面以下深度（m）压实度（% ）填料最小强度（CBR）（%）填料最大粒径（cm）填方0-0.80 96 8 100.80-1.50 94 4 151.50 93 3 15零填及挖方 0-0.80 96 8 10土路肩
6、93 4 10接近最佳含水量时，自路基外缘向路基内缘逐层进行碾压，新老路基结合部位要比其他部位多碾压4-6 遍，以增加新旧路基的整体性。3.3 特殊路基加宽施工技术3.3.1 洼地积水路基原日竹高速公路在修建时，由于在路基两侧取土，形成了大小不等的取土坑，当地老百姓将部分取土坑改建为水塘。由于水塘常年积水，表层形成了一定厚度的软弱土，厚度可达 0.6-3.5m。对于这部分路基，采用排水、清淤、换填砂砾（或碎石）进行处理，并设置浆砌片石护坡或路堤式挡土墙进行防护。3.3.2 软弱土路基高速改扩建工程采用 PTC 管桩复合地基来处理软弱土路基。PTC 管桩采用正方形布置，桩间距 2.4m，桩径 0
7、.4m，桩顶设置边长 1m，厚度 30cm 的 C20 混凝土桩帽。桩帽顶铺设一层厚度为 30cm的碎石垫层，上覆荷载通过碎石垫层的传递作用，桩帽顶和桩帽间土体均承担荷载，桩帽间土体同时起承载作用，从而形成刚性桩复合地基。3.3.3 构造物台背后路基为减小桥头路基不均匀沉降和防止出现桥头跳车现象，日竹高速加宽工程还对填土较高的桥梁、分离立交、通道、涵洞（圆管涵除外）加宽部分台背，也用 PTC 管桩对其进行加固处理。桥梁台背处理长度 30m，通道、涵洞台背处理长度 15m，分别在路基底和路床底进行沉桩。4 路床拼接施工技术4.1 准备工作路床加宽施工前，要对老路硬路肩路面结构层进行调查。原日竹高
8、速路面结构层为：14cm 沥青面层+20cm 水泥稳定碎石基层+35cm 石灰稳定土底基层。对于面层与基层的检测采用钻芯、现场观察方法，目的在于评价基层、底基层的厚度与强度状况，为确定铣刨方案提供依据。另外，了解各结构层的状况（包括面层厚度）对后期老路改造起参考作用。底基层的强度主要通过现场观察进行判断，在铣刨至第三级台阶时，通过人工挖掘表面的形式了解灰土底基层的松散情况。4.2 路面结构层铣刨由于日竹高速修建时间较久，经过若干年的自然沉降和数次面层翻修加铺，路面标高与原设计标高差异较大。因此，在铣刨前要对老路路面标高进行全面复测，推算第一级台阶铣刨深度，以保证拓宽段落各结构层铺筑与台阶平整一
9、致。根据对老路肩的检测结果，结合结构层强度、完整性等，选择下列方案，各方案适用条件见表 4-1。图 4-1 基层松散表 4-1 硬路肩铣刨方案适用条件图 4-2 底基层存在夹层方案 A：当基层、底基层检测结果均为满足要求的情况下，选择铣刨方案 A。根据实测老路面高程，拓宽段基层顶标高以上沥青面层均铣刨掉；留 40cm 宽台阶后铣刨至下基层顶、留 20cm 宽台阶后铣刨至底基层顶，留 20cm 宽台阶后铣刨至路床顶，如图 4-3编号 选择方案 对应结构层状况1 A 各结构层检测结果良好； 各结构层分层清晰。2 B 基层强度不足：芯样完全松散，或无侧限抗压强度不足 4MPa，或在铣刨后的台阶不能成
10、型（见图 4-1）; 基层厚度不足：厚度不足原设计厚度 70%； 底基层各项检测结果良好。3 C 基层各项检测结果良好； 底基层强度不足：铣刨至第四级台阶时，松散成块，竖向界面有明显的由于掺灰不匀致使的疏松现象，或无侧限抗压强度不足1MPa（见图 4-2）； 底基层厚度不足：厚度不足原设计厚度 70%。4 D 基层检测结果存在缺陷，同上； 底基层检测结果存在缺陷，同上。沥青面层 40cm20cm水稳基层20cm灰土底基层图 4-3 硬路肩铣刨方案 A方案 B：老路基层存在缺陷，而底基层完好的情况选择方案 B。使用开槽机将第三级台阶挖除，如图 4-4。如采用开槽机或切割机操作困难，可采用风镐处理
11、。沥青面层 40cm 开挖线20cm水稳基层20cm灰土底基层图 4-4 硬路肩铣刨方案 B方案 C：老路基层完好，而底基层存在缺陷的情况选择方案 C。将第四级台阶挖除，开挖形式如图 4-5沥青面层 40cm20cm水稳基层灰土底基层图 4-5 硬路肩铣刨方案 C20cm 开 挖方案 D：根据检测结果，老路基层、底基层质量均存在缺陷的情况选择方案 D。使用开槽机或风镐沿第一级台阶向下垂直开挖，如图 4-6。沥青面层 40cm开挖线20cm水稳基层20cm灰土底基层图 4-6 硬路肩铣刨方案 D4.3 老路路床加固老路路面结构层铣刨后，外露的路床需要开展含水量、压实检查工作。检测目的在于调查老路
12、路床的软弱情况，以确定是否加固以及加固工艺，并为后期老路改造提供参考。4.3.1 路基承载力检测通过动力锥贯入仪（DCP）测试路床锤击后的贯入值，根据设计文件对路基土的 CBR 要求，按下式推算 DCP 的要求，判定拼接处路床的承载力情况，不足段落对路床采取加固处理措施。CBR=405.3PR1.259PR-DCP 测试的贯入率，单位 mm/锤击次；CBR-加州承载比，%。4.3.2 路基压实检测用 1215T 钢轮压路机，碾压速度控制在 1.51.7km/h ，进行表层复压，出现松散、起皮要洒水润湿后压实，当出现连续弹簧段落，则需掺灰加固处理，压实度要求不低于 96。4.3.3 路床加固范围
13、根据不同的台阶铣刨方案，路床加固的平面位置为铣刨台阶边缘至原边坡。考虑到垂直开挖后竖向应力集中，在路床中应进行反向开挖，在加宽部分已经填筑的路床反开挖 20cm 宽台阶，如图4-7反开挖线20cm20cm 加宽路床第三层加宽路床第二层加宽路床第一层老路路基图 4-7 反开挖示意图加宽路基4.3.4 路床加固工艺流程可采用下列流程进行路床加固：铣刨路床石灰土取样测定含水量挖除 60cm 湿软部分 底层整平静压将挖除料回填 10cm格布 4%石灰（掺灰量根据含水量调节）路拌机拌和 碾压铺筑第二层铺筑第三层。第四层采用 4%水泥稳定砂砾进行整体铺筑。4.3.5 质量要求老路底基层铣刨后外露的路床经过加固处理后，进行压实度、弯沉检测，加固完成后的检测标准应与拓宽路床相同。参考文献1刘志明.沈大高速公路改扩建工程技术论文集.人民交通出版社.2005.122中交第二公路落勘察设计研究院.公路路基设计规范(JTG D30-2004).人民交通出版社.2004.12
