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高速公路的改扩建在我国还刚刚起步,如何进行改建没有成熟的经验可循,从设计到施工,规范涉及不多,同时高速公路的改扩建约束条件多,用新建工程的思路和设计方法不能解决改扩建的问题,尤其是在原路基两侧直接拼接加宽路基很容易产生新旧路基的不均匀沉降,影响公路的使用质量,甚至会造成严重的后果因此如何分析计算新老路基的差异沉降,提出适合加宽路基的地基处理方法和新老路基的衔接技术,是高速公路加宽改建迫切需要解决的问题
二、直接拼接方式高速公路的扩建在局部范围的横向分布上有直接拼接方式和分离扩建方式两种基本拼接方式由于分离扩建方式是在现有高速公路的两侧或一侧适当位置新建两条单向或一条双向公路,与原路一起组成多车道的高速公路,对老路的干扰较小,差异沉降不敏感,所以选择直接拼接方式直接扩建方式是沿老路两侧直接拼宽,即拆除老路路基防护、路侧护栏、交通标志、隔离栅等,在老路(桥)两侧拼接出所需的宽度图1路基两侧直接拼接方式示意图1路基两侧直接拼接方式示意两侧直接拼接方式的主要优点有
①拆迁量小,占地少;
②工程直接投资相对较省;
③拼宽后总车道数不超过八车道时,能有效地提高断面通行能力两侧直接拼接方式的缺点是
①施工期对现有交通干扰较大有可能要临时中断交通或封闭部分车道;
②设计、施工技术难度大,施工质量较难控制,特别是新老路基和新老桥之间的不均匀沉降问题难以解决;
③拆除重建工程量大老路拓宽后,沿线所有不满足净宽要求的支线上跨桥、互通匝道上跨桥及与主线相连的匝道必须拆除重建或局部改造,废弃工程量较大;
④对于有净空要求的跨河、跨路主线桥梁,拓宽改造后受老路横坡影响,容易导致桥下净高不足;
⑤施工过程中不可预见的因素较多不可预见的费用较高,工期相对较长;
⑥总车道数达十车道及十车道以上时,直接拼接的整体式断面行车组织难,车辆交织频繁,断面通行能
四、拓宽工程路基处理及施工方法改扩建工程设计中最主要问题是如何处理填方段新老路基之间的衔接,即如何处理新老路堤的不均匀沉降要采取有效的技术措施保证加宽路基与旧路基的良好衔接,使其成为一个整体,避免或减少横向错台和纵向裂缝
(一)土工合成材料的应用在高速公路加宽工程中,常用的土工合成材料就是土工格栅在高速公路加宽工程新老路基结合部采用土工格栅可以有效预防差异沉降的产生,这是因为第一,由于土工格栅与土接触面的摩擦作用,降低了加宽处土的垂直应力,使土体承载能力得以提高,减少了不均匀沉降;第二,土工格栅对土体具有锁定作用,使土体抗剪强度得到充分的发挥,约束了土体的侧向变形;第三,由于水平铺设的土工格栅具有弹性,在反复荷载的作用下,不会产生变形的积累;第四,土工格栅具有一定的张力和延展性,能使路基与土工格栅形成一个连续柔性整体结构
(二)地基处理措施在软土地基上的新老路基结合部,结合路基的拼接还应对结合部下的软土地基进行重点处理可以采用超载预压、加密加长粉喷桩、旋喷桩、路堤桩(混凝土管桩)和隔离墙(定喷桩)等方法,通过间距和打设深度的分级过渡处理,沿路基横向形成渐变段,能较理想地解决新老路堤沉降差问题加宽路基软土地基处理要根据不同路段的地质情况、路基填筑高度、结构物类型等因素,确定合理的处理形式加宽路基的软基处理最好以复合地基法为首选,可以通过合理布置桩长与桩距来协调不同路段的沉降差异适合高速公路加宽工程的主要软基处理方法高速公路扩建工程软基处理方法软土地基路段特点加宽部分可能的处理方法.水塘、河沟等小范围浅表淤泥清淤换土(砂)、地表夯击、压实等.地基硬壳层较厚的软土路段预压法.软土较薄,路基填土工后沉降会强夯置换、换填砂、复合地基超标的路段.硬壳层较薄、软土层较厚的软土塑料排水板+预压、复合地基路段.软土深厚,填土较高,或桥头路复合地基法,如CFG桩、粉喷桩基或小构造物基础处.软土路基拼接段超载预压、粉喷桩、分隔墙等
(三)路基加宽施工方法对原路基边坡面进行清理由于旧路在过去施工中受压实机械、设计标准限制和多年雨雪侵蚀,密实度小于规范要求,所以要将旧路肩进行清理后再施工,清理的方法采用挖掘机配合人工进行.清理的厚度根据树根、草根扰动的松土厚度为准,但最小厚度不小于30cm在路基填筑前对原路边坡进行挖台阶处理(具体挖台阶见图2)台阶采用推土机配合人工进行,推土机推出大部分土后人工进行整形,每次挖台阶的高度为50cm左右(两层填料的高度),台阶底面向路中心横坡3%台阶形成后应先对台阶表面松铺方进行压实,采用
6、8t及振动压路机作业面宽度能保证这两种压实机械展开压实后的下一阶台阶上的土方与上一阶台阶(旧路基)平齐,用链轨、振动压路机及大功率光轮压路机一并碾压,做到错轮压实,这样做可以提高旧路基压实度,增强新旧路基结合同时路基填料应及时跟上,每层填料的松铺厚度不得超过30cm碾压前要充分洒水,并且使每层填料的压实度都必须满足设计要求,碾压时要避免对台阶原状土的破坏填料碾压及冲碾一定要压到台阶的根部,以保证新旧路基充分的结合为一体,从而进一步提高路基整体稳定性台阶的开挖要随着填料进程进行图2路基拓宽工程处理方法示意为减少新旧路基的沉降差,在路基顶面以下20cm处,以新旧路基结合点为纵轴铺设宽6米的钢塑复合带格栅一层在铺筑土工格栅前应对压实度满足要求的路基用冲击碾进行充分冲压,然后用平地机进行精平,压路机碾压为保证土工格栅真正起到其应有的作用,填料顶面平整度一定要好,并无大于10cm的卵石,无凸起现象,格栅采用人工铺筑,搭接在15cm以上,搭接处要在结点位置上绑扎牢固,在曲线段上搭接要错一个格,保证绑扎的位置在结点上,采用铁质的U型卡,以1米的间距按梅花形的布置钉牢土工格栅,回填料采用装载机式挖掘机进行,施工时从原路侧向外垂直进行,回填料要垂直落到格栅上,这样可避免填料扰动格栅造成扭动变型.也可避免机械在施工过程中接触到格栅回填料摊铺,精平后进行碾压,压实度达到98%以后,用冲击碾进行冲压最后做精平碾压,使路段成形,达到标准2路基工程高速公路改扩建工程与新建工程有许多不同之处,其主要不同之处是增加了新旧路基结合部这道工序,其施工难点也在于此另外还有台背和高填方路基工后沉降问题因此在施工中除应按技术和施工规范操作外,还应注意以下几点
2.1新旧路基结合部为使新旧路基能较好的衔接从而减少新旧路基结合部的不均匀沉降及开裂所有旧路基边坡在填筑前必须先进行清除表面的腐质土和树根,一般在30cm即可同时拆除边坡上的防护工程,然后再进行刷坡如果边坡料经试验合格则可以直接用作路基填料刷坡后的旧路路基边坡对于5ni以下的高度可以一次刷至1:
0.5对大于5m高度的填方路段可以第一次先刷至
10.75左右的坡度,以后边施工边进行二次刷坡,以避免因过分刷坡而导至高边坡塌落同时为避免因雨水冲刷而引起路基滑坍,可以用塑料布先将高危边坡覆盖在刷坡合格后填筑前再在坡脚分次开挖宽度为
0.4〜
0.6m,高度为
0.8〜0m左右的台阶并且向内做成3%的横披每层台阶的具体尺寸还应根据土质情况确定,砂类土和小粒径石方路基的台阶尺寸以边坡不产生塌方为宜尺寸可以减小,甚至可以不做台阶,每层只须将坡脚用平地机略刮25cni宽即可施工要点:刷坡台阶适宜,高坡覆盖塑料2碾压改扩建工程路基碾压难点就是新旧路基结合部,除应按规范施工外,还应注意以下两个问题首先:新旧路基结合部碾压时要为压路机配备一名力工,始终在车前清除因压路机振动从边坡上滚落下来的石块,否则会影响压实效果其次:压路机的边缘距边坡坡脚的距离不宜太近,应留有10-15cm宽的距离防止过近而引起边坡塌方施工要点清除落下石块,碾压留出距离
2.3路床新旧路基在路床处的结合,填方在旧路硬路肩的内侧挖方则在硬路肩的外缘,以错开路基的结合部位的边坡处这样填方段就需要将旧路的硬路肩全部挖出,并重新碾压合格后再和新路的路床同时施工,若旧路的硬路肩挖出后土质或路基强度不符合要求,则还需要向下换填透水性材料一般换填的深度大约在70cm既可旧路的硬路肩挖出深度H=t+80-h其中t为路面设计厚度h为新旧路面的设计标高之差为避免新旧路基工后不均匀沉降而导致路基或路面开裂,当结合部的强夯结束时,就应进行整平碾压,合格后再在结合部上安放土工格栅,宽度为6虬位置在距上路床顶面20cm处,铺设土工格栅时四周的边角应钉紧,不得翘起搭接长度应符合要求施工要点:错开边坡结合,土工格栅铺设。