郭磊

摘 要：隨著當(dāng)前交通量的迅速增長，高速公路面臨著擴(kuò)建加寬的問題，尤其是對于軟土地基段高速公路的加寬需要進(jìn)行更為復(fù)雜的分析與處理?，F(xiàn)有高速公路的加寬沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可循，并且從設(shè)計(jì)到施工存在很多約束條件；另外，已完成的加寬工程中存在著一些技術(shù)問題，工程效果不能得到保證。因而對軟基高速公路加寬進(jìn)行系統(tǒng)研究十分迫切。

關(guān)鍵詞：高速公路；加寬工程；病害機(jī)理；處理方法

一、高速公路加寬工程主要病害

通過調(diào)查部分公路的加寬工程，老路加寬工程主要的破壞形式表現(xiàn)在不均勻沉降和失穩(wěn)兩個(gè)方面。具體表現(xiàn)為路面的算壞、路基的破壞以及公路整體功能的下降。

1、路基的破壞

以我們生活的經(jīng)驗(yàn)，公路在經(jīng)多年通車后，往往會(huì)發(fā)生路基裂縫、破壞等問題。而如果對老路進(jìn)行拓寬工程，舊的公路路基與新建的路基之間很容易就會(huì)發(fā)生不均勻的沉降造成裂縫破壞，尤其在軟土基更是一項(xiàng)艱巨的工程。加寬路基后，在新老路基結(jié)合處經(jīng)常產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)的現(xiàn)象，從而引發(fā)路面開裂的情況，尤其在基礎(chǔ)較為薄弱的高填發(fā)路基加寬段更易出現(xiàn)。如果在起初路面開裂時(shí)不采取積極的措施進(jìn)行處理，那么雨水的滲透會(huì)繼續(xù)造成加寬結(jié)合部位強(qiáng)度的降低，加上道路通車后的動(dòng)靜載破壞，可能會(huì)引發(fā)更嚴(yán)重的道路坍塌。但是往往在施工初期已經(jīng)對加寬工程有了認(rèn)識(shí)和相應(yīng)的保護(hù)措施，所以不均勻沉降還是最常見的路基破壞形式，整體坍塌的情況并不多見。

2、路面的破壞

路面破壞大致可以分為兩類：瀝青路面的破壞與水凝混凝土路面的破壞。瀝青路面的破壞主要有縱向的開裂、破碎、道路橫坡度改變等現(xiàn)象。混凝土路面的破壞主要有裂縫、錯(cuò)臺(tái)、斷裂，這與水凝混凝土路面時(shí)剛性路面有關(guān)系。圖2-2 為水泥混凝土路面因不均勻沉降開裂的情況。具體到形成的原因由于在老路加寬工程中，差異沉降的存在是必須要面對的問題，加寬路基修成后，對老路基路面產(chǎn)生的局部影響就可造成路面的裂碎與柔性路面的嚴(yán)重不平衡。路基與路面的破壞是緊密相連的，局部的路面坍塌實(shí)質(zhì)也是路基穩(wěn)定性不夠的表現(xiàn)形式，邊坡臺(tái)階的開挖與填筑，正兩次應(yīng)力應(yīng)變產(chǎn)生的變形疊加，形成新老路基的差異變形，反映到路表上，便有了路面結(jié)構(gòu)的破壞。再有就是氣溫的變化，不同環(huán)境的變化造成的路面結(jié)構(gòu)熱脹冷縮在結(jié)合處破壞更加嚴(yán)重。

3、公路功能減弱

由于路面病害的產(chǎn)生以及道路結(jié)構(gòu)性能，道路縱橫坡的變化和服務(wù)性能的下降。當(dāng)路面狀況指數(shù)，包括路面的結(jié)構(gòu)承載力、橫坡、縱坡、平整度等指標(biāo)變化達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，將會(huì)使我們在公路上正常行駛和運(yùn)輸?shù)倪^程中感覺到明顯的不適、顛簸，甚至嚴(yán)重的情況會(huì)發(fā)生十分嚴(yán)重的安全隱患，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

二、高速公路加寬病害處理方法

由于不均勻的沉降引起的路面縱向裂縫是高速公路加寬改造中的最常見的問題，應(yīng)遵循“預(yù)防為主，及時(shí)處治” 的防治措施原則[28]。預(yù)防主要是在設(shè)計(jì)階段就要考慮到相關(guān)因素進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，提高在施工過程中的工程質(zhì)量以及工藝水平等方法來進(jìn)行有效預(yù)防，盡量把差異沉降控制在合理的限度，減少出現(xiàn)裂縫的可能性。及時(shí)處治就是在裂縫發(fā)生時(shí)，及時(shí)采取有效的措施，在短時(shí)間內(nèi)把問題控制住，以防病害的進(jìn)一步擴(kuò)大。

1、軟基處理方法

對于新建路基的沉降變形所占比例較大的是地面沉降，尤其是軟土地基段的情況。與新建工程一樣，公路改擴(kuò)建工程首先要做的還是清理工作，清理原地基的表面雜物和植物的腐殖，對于軟基段的清淤要細(xì)致完全；軟土表層可以根據(jù)實(shí)際情況，比如周圍地下水位的高低、季節(jié)因素等，來換填優(yōu)質(zhì)路基填筑材料，通?？梢允褂檬虾吭?80%以上的碎石土或者石灰改良土等。軟土地段還應(yīng)該注意地基固結(jié)沉降的速率問題，需要通過更加有效的方案來加快這一過程，從而減少工后的沉降。

軟基加寬的主要處理方法有：

（1）排水固結(jié)法

是十分常用的改善方法，采用橫向、豎向排水系統(tǒng)，來改變地基原有排水邊界條件。如圖2-3 所示，在路基自重作用下，軟土地基經(jīng)過填筑和預(yù)壓從而使地基孔隙中的水能夠借助排水系統(tǒng)，縮短排水距離，加快排水的固結(jié)速度，隨著孔隙體積的減小和超靜水壓力的減弱使地基土的有效固結(jié)壓力迅速增加，沉降加快完成。通過各項(xiàng)工程實(shí)踐表明，在新建高速公路的建設(shè)中，排水固結(jié)法對于非砂性土地基的固結(jié)性能起到了很好的加速作用，效果比較明顯，一般來說，路基經(jīng)過預(yù)壓后固結(jié)度可以達(dá)到85%～95%，與各種地基加固措施相比較該方法擁有高效節(jié)約的特點(diǎn)，是最常用和實(shí)用的處理方法。

（2）復(fù)合地基處理方法

復(fù)合地基指按一定面積比例在天然地基中加入加筋材料，從而達(dá)到增強(qiáng)效果的一類地基，作用在該地基上的垂直荷載不是單一受力而是由兩者共同承擔(dān)，如圖2-4 所示。實(shí)踐證明，由于加入的加筋材料的作用，使地基的承載力得到大幅提高的同時(shí)壓縮性也有較顯著的減少，因此能夠有效的控制加寬路基的沉降。

（3）淺層置換預(yù)壓處理法

由于高速公路改擴(kuò)建有施工周期緊張、經(jīng)濟(jì)費(fèi)用高低、施工場地有限等條件的要求，除了一般的處理方法，在設(shè)計(jì)與施工中還應(yīng)采取特殊的措施來滿足工程的要求。

快速加固方法通常是高速公路改擴(kuò)建運(yùn)用的方法，為的就是縮短工期，降低因?yàn)閿嘟挥绊懙慕?jīng)濟(jì)效益和交通通行的不便；舊路基邊坡上的路基填土，必須對舊路基采取一定坡度的削坡，要保證每一次施工的質(zhì)量，也要滿足路基穩(wěn)定的要求；在使用CFG 樁等復(fù)合地基處理時(shí)，通過采用里密外疏的布樁方式，以減少工程量；通過動(dòng)態(tài)觀測沉降數(shù)據(jù)來調(diào)整工程的進(jìn)度避免因此發(fā)生的變形；施工期間要注意邊坡的積水，在開挖的過程中容易引起，所以要注意排水問題引發(fā)老路基的坍塌。

2、新老路地基結(jié)合處處理方法

出于對高速公路加寬工程完成后通行過程中安全性的考慮， 必須要保證新路基與舊路基之間成為一個(gè)嚴(yán)密的整體，把兩者之間的沉降問題解決好，盡量避免橫向裂縫、縱向裂縫的出現(xiàn)。在高速公路加寬工程新老路基結(jié)合處采用加筋材料，如土工格柵可以有效預(yù)防差異沉降的產(chǎn)生。

為了解決新老路基出現(xiàn)沉降差的問題。軟土地地基新路基與老路基的結(jié)合位置需要采用科學(xué)的拼接措施，以及科學(xué)的處理方式來對結(jié)合位置的軟土地基進(jìn)行處理，具體來講，新老路基結(jié)合位置軟土地基的處理方式主要有以下4 種。

（1）邊坡削坡的處理

舊路基邊坡的削坡主要考慮到是施工質(zhì)量的問題，可以分 2 次開挖，第一次要比第二次坡度稍大，并做好每次開挖后的養(yǎng)護(hù)工作。具體的做法就是每次開挖完就進(jìn)行壓實(shí)，沒問題后進(jìn)行下一步施工。

（2）臺(tái)階開挖

臺(tái)階開挖的尺寸要符合規(guī)定，具體是保證施工按質(zhì)量進(jìn)行，可以在合理的范圍內(nèi)多開挖臺(tái)階為新舊路基的銜接提供更多接觸面，從而有效的保證結(jié)合處的穩(wěn)定；在部分填方較高的路段可使用逐步開挖的施工方式。

（3）土工格柵的鋪設(shè)

土工格柵鋪設(shè)要保證它的連續(xù)性，通常采取橫向鋪設(shè)的方式。材料也不能一直放在露天環(huán)境暴曬或者雨淋，盡量放在陰涼的地方防止材料的老化。在處理段與為處理段做好銜接，提供足夠的長度。在路槽縱向鋪設(shè)跨施工縫的土工格柵，加強(qiáng)新舊路基的橫向聯(lián)系，減少裂縫反射。

（4）防水措施

防水措施主要是防止雨水對邊坡的直接沖刷，截?cái)嗦访嫠?；可以采取在開挖邊坡上鋪一層塑料布或防水膠紙的辦法，來防止雨水滲入；下雨后，要提高警惕，迅速的清理積水。

結(jié)束語：對于高速公路的加寬工程，從設(shè)計(jì)到施工，約束條件多，施工難度大、工藝十分復(fù)雜、質(zhì)量要求高，但是相應(yīng)的規(guī)范涉及的并不多，與新建工程不同，新老路基結(jié)合處的沉降等問題很難解決，對于含水量較高的軟基處理更是需要很多的材料填筑和先期的試驗(yàn)檢測，要吸取在已完成的改擴(kuò)建工程中存在著的一些技術(shù)問題的教訓(xùn)，本章結(jié)合高速公路加寬工程存在的病害現(xiàn)象，分析力內(nèi)在的破壞機(jī)理，并針對這些病害提出了一些常見的技術(shù)對策，并指出了仍然存在的一些需要注意的問題。（作者單位：中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司）

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫英哲，楊偉成.高速公路軟基加寬擴(kuò)建問題研究[J].甘肅科技，2011.

[2] 張婷. 高速公路改擴(kuò)建工程路面拼寬技術(shù)研究[D].長安大學(xué)，2012.