浅谈公路改扩建中新旧路基搭接的原理及措施

摘要：公路改扩建是指在现有公路的基础上，为提高公路技术等级、增加公路容量或改善公路技术指标而进行的公路建设工程，包括公路的“改善”、“改建”、“扩建”等多种含义。目前，我国处在经济、交通的高速发展时期，许多早期建设的公路随着交通量突飞猛进的增长，已处于满负荷的运行状态，需要进行道路改扩建工程。道路改扩建中不可避免的将遇到新旧路基搭接的问题，由于新旧路堤材料填筑后的固结时间差异，在交通荷载的作用下，导致沉降不均匀，致使新旧路基搭接处出现裂缝的病害，进一步发展会造成路堤失稳和侧滑。因此，老路改扩建中新旧路基搭接裂缝的产生机理及其防治已成为此类工程中的一个重要问题。本文将对旧路改扩建中存在的问题及产生机理进行分析，并对这些问题的处置提出设计方案及处理措施。

关键词：公路、改扩建、新旧路基、搭接、土工格栅

中图分类号：X734 文献标识码： A

一、前言

随着我国公路路网的大规模建设完成，目前公路的建设重点已转变为对现有路网的完善及对不满足日益增长交通量现状的老路进行升级改造。在此前提下对资源再利用、节约用地、减少破坏环境等都提出了更高的要求，因此在对老路的设计改造中，改扩建项目在这些方面具有显著的优势。同时，公路的改扩建也存在一些缺点，如道路的线形指标不宜提高、施工时交通组织问题、原有路基及沿线构造物的拆迁量大、难于控制新旧路基搭接的处置效果。尤其是新旧路基的搭接问题，能否保证搭接处的处置效果已成为决定改扩建道路的正常运营寿命的重要因素。

二、正文主体

2.1旧路改扩建工程中的常见问题

根据以往的经验，在拓宽改造完成后，软土地基段的路面常会出现裂缝。沉降不均等病害，裂缝宽度视路堤填筑高度、软土厚度及性质等变化而不同。新旧路面的整体性、扩建桥梁与旧桥的拼接组合以及新路堤建设对旧路堤的开挖、扰动影响等是道路改扩建中不开避免的问题。旧路改扩建中主要存在以下两个问题：

（1）路基沉降变形

路基填料在填筑压实后，会有一定量的沉降发生，沉降量随着运营时间的增加会越来越小。老路路基经过多年车辆荷载的作用，沉降量基本不再增加，但在老路进行扩建后，在其边坡开挖台阶后重新填筑路基填料，通车运营后，路基填料在车辆荷载作用下不可避免的会出现沉降，在新老路基之间会产生相对过大的沉降差异，进而会造成老路基变形，严重时出现整体路基拉裂、下沉过速等病害，破坏路基的整体性和稳定性，影响道路的正常营运。

（2）路基裂缝

在改扩建公路中，拓宽部分往往是原来公路排水沟的位置，会存在软弱土、淤泥等路基病害，填筑前需对软弱土进行处理。另外在新老路基搭接处理上，如果不能使新旧路基衔接紧密，施工完成后形成整体也会出现各种路面病害。在道路拓宽的工程常见路面问题主要有：路面纵裂缝、坑槽、翻浆、沉陷、滑塌等，其中路面纵裂缝是改扩建公路中最常见和最危险的病害之一。

2.2路基搭接处纵向裂缝产生的原因分析

拓宽段路基处置效果不理想的道路，在新旧路基搭接处纵裂缝的宽度可达到厘米级，长度可以达到上百米，甚至数公里。

旧路拓宽工程纵向裂缝产生主要原因是拓宽部分路基基底软弱土处理效果不好或新的路基填料不均匀沉降过大造成。原有道路在交通荷载下，路基的沉降基本完成，路基填料层间结合比起新填路基也更加紧密。拓宽段的路基在填筑路基材料后，一方面填料的沉降不完全，在车辆荷载下随时间增长在不断变化，造成与老路基的结合不稳定。另一方面，新路铺筑后的路面结构层厚度、材料强度与老路不一致。尤其是新旧路基结合部位处，一边为新填路基，一边为原有路基，存在质量差异，因此，会在结合部位形成临界面，成为道路开裂的隐患。新旧路基改扩建处理后，新旧路基结合处两边的沉降速率和沉降量不一致，导致一定的沉降差，这就使得结合部位存在应力突变、应力集中的问题，当此处弯拉应力大到超出结合面处材料强度时，将会在该处拉裂，形成开裂及错台问题，特别是高填方段的路基工后沉降较大，在结合部位产生沉降差值突变点的时间更短，沉降差更大。新旧路基的不均匀沉降是公路改扩建中纵向裂缝形成的主要原因。

2.3新旧路基搭接处理原则及措施

2.3.1处理原则

在新旧路基搭接中，最主要的问题还是如何保证新路基的质量。在拓宽路基处理中，常用的处理方式为基底清淤换填、软弱地基处理、旧路路堤开挖台阶、在结合部位铺设土工合成材料、设置防水层及防排水设施等措施。保证新路基处治质量的思路一般有如下几种：

1、减少新路路基的工后沉降。为提高新路基的强度和刚度，减少工后沉降，对软弱土基进行处理。常用的处治措施有换填软弱土、强夯等软基处理方法。同时要确保路基调料的质量，应满足相应的要求。

2、对新老路基结合部处治。在旧路路基处进行挖台阶，确保新旧路基的整体性，同时在层间铺设土工合成材料以加强新老路基的横向连接；在路基填料的选择上可采用轻质填料填筑，以减少新路自重的方式，来减小不均匀沉降。施工时应控制填料厚度并确保每层填料的压实度。

2.3.2新路地基加固的方案

对原地基表层进行清淤处置后，为提高新路地基的强度和刚度，在结合地质勘探的基础上，根据地基的具体情况来确定处理方案，为了以减少新路地基的工后沉降，必要时应采取特殊软基处理方法。一般常用的软基处理方法有：

1、在软土地基上铺筑透水性垫层。厚度宜 0.50m 左右。对于缺少砂砾的地区，可以将土工合成材料和砂砾垫层配合使用，以减小砂砾垫层的厚度。

2、 采用轻质路堤。材料可采用粉煤灰、泡沫聚苯乙烯（EPS）块等轻质材料填筑。

3、 路堤加筋法。应采用强度高、变形小、耐老化的土工合成材料作为路堤的加筋材料。

1） 应根据软土厚度与性质、路堤高度、路基稳定与工后沉降控制标准、施工工期等，综合分析并确定软土地基采用砂垫层预压或袋装砂井（塑料排水板预压）或真空联 合堆载预压的处理方案。

2） 应根据软土性质、筑路材料及施工工艺等选定袋装砂井、塑料排水板或其它材料作为竖向排水体。竖向排水体宜按等边三角形布置，其长度由路基对地基的稳定性和变形要求确定，对于较薄的软土层，宜贯穿软土层。

3） 根据预压期和营运期作用在地基上荷载的大小，预压分为欠载预压、等载预压和超载预压。预压高度应根据软土性质、路堤设计高度、填料情况及施工工期等确定，并应考虑路面结构层材料重度与填料重度不同的因素。超载预压高度应能满足施工期路堤稳定性的要求。

6、粒料桩

1） 振冲粒料桩适用于十字板抗剪强度大于 15kPa 的地基土；沉管粒料桩适用于十字板抗剪强度大于 10kPa 的地基土。

2） 粒料桩的直径及设置深度、间距应经稳定、沉降验算后确定，相邻桩净距不应大于 4 倍桩径。

7、加固土桩

1） 采用深层拌和法加固软土地基的十字板抗剪强度不宜小于 10kPa。采用粉喷桩法加固软土地基时，深度不应超过 15m。

2） 加固土桩的直径及设置深度、间距应经稳定验算确定并应满足工后沉降的要求。相邻桩的净距不应大于 4 倍桩径。

8、强夯

1）饱和软粘土地基中夹有多层粉砂或采用在夯坑中回填块石、碎砾石、卵石等粒料进行强夯置换时可以采用强夯法处理。

2）强夯施工前，必须在施工现场选择有代表性的路段进行试夯，以指导大面积施工。

三、结论

随着经济的发展，汽车保有量不断增加，使道路的交通量迅猛增长，当增长速率超出道路建设时的预期时，就导致道路的通行能力不能满足通行需求。目前我国有许多建设较早的道路面临此问题，对老路改扩建是解决这一问题的最佳方案。在老路改扩建中新老路基加宽结合处理的效果，是关系到道路加宽后能否正常使用的一个重要因素。在老路加宽后容易出现的问题有路基沉降变形、纵向裂缝等，这些问题的避免需要从前期勘察、设计、施工、监理等部门各尽其责、共同努力来保证。设计阶段细心分析，妥善处理，综合考虑具体工程地质、水文等条件，结合道路建设标准、现场条件等因素，进行论证，选择适合本项目的建设方案；在施工过程中应将设计要求认真落实，对路基填料、施工工艺、处理效果等按照高标准实施。监管单位恪守职责、把好质量关，各级监管到位。只有大家共同努力才能建设出合格的公路项目，为沿线区域的社会、经济发展做出贡献。