高等級公路路基加寬病害特征及施工注意要點
2015-04-02
1 前言
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,早期修建的高等級公路的交通量大大增加,運營能力已經(jīng)不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的要求。因此,除修建新線外,對既有高等級公路加寬改造是解決公路運營能力的途徑之一。但是當對其進行擴建加寬時，由于新舊路基在沉降、永久變形累積、穩(wěn)定性和路基承載力等方面的差異，勢必會在新舊路基之間產(chǎn)生相對過大的差異沉降，進而會引起既有路基變形，嚴重時則出現(xiàn)路基拉裂、下沉過速、新加寬路基失穩(wěn)、路面損壞和路面整體性能下降等病害，對高等級公路的正常營運帶來難以估量的不良后果。
2高等級公路路基加寬常見病害
2.1 新加寬路基失穩(wěn)
新加寬路基失穩(wěn)主要表現(xiàn)為加寬路基沿新老路基結合面發(fā)生滑移，嚴重時甚至發(fā)生整體坍塌。這種病害主要發(fā)生在陡坡地基、軟弱地基和高填方路堤等加寬路段。當新加寬路基沿結合面滑移量較小時，新老路基結合面會產(chǎn)生錯臺，導致新老路基結合部位的路面開裂。由此會引起雨水入滲，結合面強度急劇降低，給路基穩(wěn)定性留下更大的隱患。當路基滑移量較大、甚至整體坍塌時，會造成加寬路面整體破壞，甚至使既有路基相繼出現(xiàn)失穩(wěn)，致使既有路面也發(fā)生結構損壞和使用功能的下降。
2.2 路面損壞
(1)高等級公路改擴建瀝青路面損壞主要為面層破碎、結合料松散、道路橫坡改變等，嚴重時會產(chǎn)生沿結合面走向的縱向裂縫。路面損壞是高等級公路改擴建工程中最常見的病害形式。路基的變形不協(xié)調(diào)會通過路面結構層反映出來，因此公路改擴建工程中大多數(shù)路面病害都是路基病害的反映。
(2)水泥混凝土路面損壞主要為唧漿和脫空現(xiàn)象，進一步發(fā)展會引起結合面附近出現(xiàn)縱縫、裂縫處板塊斷裂以及裂縫的擴展。由于結合部位兩側的新老路基沉降速率不一致，沉降量不同導致結合部位存在應力突變、集中現(xiàn)象。當彎拉應力大于結合界面強度時，會在該處產(chǎn)生開裂錯臺。另外，新加寬路基邊坡坡角在填土自重作用下逐漸發(fā)生側向位移，進一步帶動其上的填土產(chǎn)生沉降和側向位移，使整個加寬部分的填土沿結合部位產(chǎn)生橫向和豎向移動。由于這兩方面因素的作用會在交界處形成縱向裂縫。
(3)新老路基結合部位施工工藝較復雜，施工難度較大，容易產(chǎn)生人為的質(zhì)量因素，如密實度達不到設計標準等也是產(chǎn)生縱向裂縫的原因之一。
2.3 路面整體性能下降
隨著路面病害的產(chǎn)生和道路縱橫坡的變化，道路結構性能和服務性能也隨之下降。當路面狀況指數(shù)、結構承載力、縱坡、橫坡、平整度等指標變化到一定程度時，將影響汽車的行駛質(zhì)量，降低服務水平。
3 高等級公路路基加寬施工技術要點
國道206線萊州段自1984年修建以來，一直是穿越萊州南北方向的主要交通大動脈,通車二十多年后,根據(jù)交通需要,從2006年8月開始進行改擴建,由原來的2車道擴為4車道，技術等級為一級路。現(xiàn)已竣工通車一年多,新建路基穩(wěn)定,路基新舊結合部位沒有出現(xiàn)開裂損壞現(xiàn)象?，F(xiàn)將有關施工要點介紹如下:
3.1 用提高新路基的填筑質(zhì)量來減小沉降量
國道206線萊州段既有路基經(jīng)過二十年的使用,舊路基已經(jīng)穩(wěn)定,其沉降量趨于0 ,為了保證新路基建成后不會出現(xiàn)大的沉降而造成新舊路基結合處出現(xiàn)因沉降差而導致路面開裂現(xiàn)象,我們主要從以下幾方面著手:
3.1.1 強化地基地表處理
地基是保證路基穩(wěn)定的基礎,也是施工的關鍵環(huán)節(jié)。尤其是軟土地基,必須按有效的軟基處理方法施工。國道206線萊州段軟基極少,我們重點放在地表處理上。
(1) 在施工之前先將原地表土清除30cm ,挖除樹根,對原有土坑進行回填并夯實。
(2) 清除完表面浮土雜物后,用20t振動壓路機先靜壓1～2遍再振動碾壓5～6 遍,再用25kJ 沖擊碾碾壓2～3 遍,使其壓實度達到規(guī)范要求。
(3) 用平地機對地表刮平,20t 壓路機靜壓1～2 遍。
(4) 原地基原狀土的強度不符合要求時，應進行換填，換填深度應不小于30cm，并予以分層壓實到規(guī)定要求。
3.1.2 選用優(yōu)質(zhì)填料和加強碾壓
高等級公路改擴建工程一般是在維持運營的條件下進行的。有的雖經(jīng)部分車輛分流，但交通量仍然比較大，且重載車輛多，工期要求比較緊。為確保工程質(zhì)量，可通過大噸位振動壓路機、沖擊式壓路機來碾壓路基土體以及增加碾壓遍數(shù)增加路基壓實度，減小路基本身壓密沉降?；蛱钪﨏BR值較高的材料如砂礫等。
(1) 國道206線萊州段新建路基主要采用砂礫做為填料,最大粒徑≯15cm ,回彈模量≮30MPa ,密度≮1.85g/cm3 ,CBR≮8 。
(2) 填筑路基時,松鋪厚度不得大于30cm。先用25t振動碾靜壓2～3 遍再振動碾壓5～6 遍,檢測壓實度。路基每四層(80～100cm) 用25kJ沖擊碾進行全斷面補強碾壓,碾壓從路基外緣開始按順逆時針進行碾壓,每次搭接寬度為50cm ,沖擊碾行駛速度控制在9～12km。
(3) 路基壓實度: 路基頂面以下0 ～ 80cm、80 ～ 150cm、150cm 以下的壓實度不小于96 %、94 %、93 %。
3.2 新舊路基結合部位的處理
3.2.1 清刷舊路基邊坡
先對舊路基邊坡進行刷坡,刷坡厚度以30cm為宜,同時將舊路基邊坡挖臺階,臺階高度為80cm ,坡度為1:0.5。在刷坡挖臺階時要注意保持原路基的穩(wěn)定。臺階開挖時要隨著路基填筑高度分層進行,嚴禁一次性完成對舊路邊坡的挖臺階作業(yè)。
3.2.2 同步填筑碾壓
結合部填筑同新路基一同填筑,每填筑兩層用25kJ沖擊碾進行沖擊碾壓3～4 遍。
3.2.3 強夯
將舊路硬路肩挖掉至距路基頂面0.8m 標高處,除與新路基一同填筑,在填筑之前,還要對新舊路基銜接處向內(nèi)外各1.5m的范圍進行強夯, 采用點普結合的方法:一遍點夯,一遍普夯。點夯夯擊能2000kN.m，夯錘落距H=11.2m；普夯夯擊能900kN.m ,H=5.0m。點與點間距4m ,邊角處適當調(diào)整,矩形間加梅花點布置。當舊路硬路肩挖到標高后,經(jīng)整平碾壓后不能達到壓實度要求或為粘土的路段要進行換填處理,換填材料采用砂礫。
