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1、旧路改建路基施工技术【摘 要】 随着交通等级的不断提高,原由路面已不能满足现在的交通需求,为降低工程造价,对原由路基进行加宽改造已成为一种趋势。论文叙述了公路改建的理论问题、原有路基对改造路基质量控制的影响、旧路加宽的地基沉降与路基稳定性分析、路基施工质量控制和改建路基的施工技术等内容。重点论证了公路改建的路基施工中所注意的主要问题,特别是新旧路的衔接和土工格栅在旧路改造中的应用问题。【关 键 词】 旧路 改建 施工 技术1 公路改建的必要性 为了提高交通的安全性、通过能力和排除堵车地点而对道路进行改建时所采取的一切措施,都可以认为是改建。必须对道路进行改建的原因是多种多样的,如: 1)交通量
2、的增长导致车速的降低,在某些路段上出现堵车现象,严重恶化了运输质量。 2)交通事故增多。 3)必须将道路引出居民点或是在已规划的区域内重新出现建筑物(如飞机场等)而必需将道路引出该地区。 4)消除公路与铁路的平交。 5)考虑环境保护的要求。 6)必须保证车辆沿路通过,如长途公共汽车或密集的旅游车。 7)道路必须适应长挂车的正常行驶。 8)交通流中出现大件运输车辆等等。目前的旧路改造,绝大多数是采取提高公路等级的办法,从而提高公路运输能力。提高公路等级主要采取两个办法:一是进行道路加宽;二是消除旧路病害,提高路面质量。无论是道路加宽还是旧路病害的处理,起着决定性作用的是公路路基的施工。其中包括:
3、新路基的施工质量控制、旧路基含水量过大的处理与防治、新旧路基的结合部位的处理等等。2 改建路基的施工技术2.1路基加宽工程施工技术(1)路基加宽填土的选择。路基拓宽的填土部分应当与老路基形成一个整体结构,使能保持良好的水温状态,最好的解决办法就是拓宽时使用与老路基相同的土壤,如果做不到这一点,就只能使用非粉质的砂性土,并严格遵守填筑规定。虽然砂性土有时要远远运来,比使用当地粘土要贵得很多,但是将来可以使路面寿命延长,并减少养护费用,所以初期的这种投资还是很合理的,路基改建的造价往往会高于新建的3050%,原因就在于必须使用高质量的土壤和复杂的施工工艺。 如果路基高度在2米以下,单边拓宽,而且在
4、拓宽部份上有一条一级路标准的分离式车道,建议使用与老路基相同的土壤,路基高度在2米以上,非对称拓宽时最好只用砂性土。目前常常按一级路的要求进行改建,这样实际上是建一条新路基,而新老路堤之间的低洼处将作为中央分隔带,其中的积水要引到断面的最底处,在这种情况下,拓宽的路基可以使用任意土壤,与老路基土壤无关。一般情况下用于加宽路堤的土壤,其渗透系数应大于老路基土壤的渗透系数。(2)保证机械作业宽度。如果路基拓宽的宽度小于压路机或挖土机所需行驶的宽度,此时施工是很麻烦的,而且达不到质量要求,所以要增大拓宽的宽度,保证施工机械正常运行。对于2米高路堤进行对称拓宽并将边坡做成l:31:4时,加宽带的宽度一
5、般不小于3米,以便于机械操作(3)路基加宽时对边坡、边沟要求。如果路堤高度不到2米,为了使新老土壤更好的结合,可在边坡上松土或切成0.20.25米深的沟,并将堤坡限制在1:10到1:5之间,如果路堤很高,应在边坡切成0.5米高的阶坎,斜坡为0.5%,堤坡为1:3。路堑对称拓宽时,如其深度超过2米(尤其是6米以上),为了提高边坡的稳定性,最好将渠道边沟改成三角形或梯形断面的有铺砌的排水沟,这种边沟有很多优点,如有利于交通安全,降底边坡高度,减少工程土方量,少受冲刷,便于除雪,可迅速恢复路基的夏季水温状态,设置这种加固排水沟的费用,经35年就可以得到补偿。(4)机械作业方法与压实度。路基拓宽施工时
6、,首先要将加宽的地方的种植土去掉。压实时使用振动式压路机为好,尤其是对亚粘土,亚砂土和砂性土更有效果。压实机械的速度为380米小时,土层厚度0.35米时,压实系数可达K00.95。如速度加至50550米小时,层厚应降到0.3米。总之,速度和层厚越降低,压实效果越好,如速度V=300小时,层厚h=0.25时,压实系数可达K00.98。如果路堤高度不到2米,可用推土机将边坡土刮松0.20.25米深,因为老路基的边坡多为1:1.5,可将用铲运机,运土车或自卸汽车运来的土用推土机推下,并作成5%以上(对于粘性土)和23%(对于砂性土)的缓坡。压实层的厚度应根据压实机械的种类、性能和作业方法,通过计算确
7、定,从而保证拓宽路基的相对压实度不低于原有路堤土壤的压实度。 在2米以上高路堤的边坡上,根据填土的情况将其切成阶梯。开始从底部切,然后逐渐往上,将上部土铺在下一阶台上并进行压实。这样可提高工作效率2030。其中最重要的一道工序是压实台阶上的土壤。一般选用振动式悬臂压实机械最好。 (5)特殊部位填筑材料的处理和使用。在拓宽深2米的路堑时,先将边坡的种植土去掉。如路堑深6米,则先填平边沟并压实,然后从边坡上方切土运走,逐次下移,最后底部开始处理边坡。并对拓宽土基路肩进行干燥处理。 路基上层1米深处(由路面底算起)只能用250毫升以下的粗粒碎石屑,细嵌缝料的含量不能超过30%。如果细粒含量过少,在压
8、实时含水量要提高到最佳值的1.3倍。 如果是大粒碎岩土壤(抗压强度R50公斤平方厘米)要分两次压实:先用25吨钢轮压路机,后用2530吨胶轮压路机,各压1020次。对于这种土壤也可以用振动式压实机械。 如果用粉煤灰填筑和拓宽路基,应考虑到它的非均质性。压实前,它的铺层厚度不能超过2025厘米;如果使用振动式压实机械,其厚度可达3540厘米。粉煤灰混合材料的含水量若低于最佳含水量时,要求按有关规定加水。这样才可保证最佳压实度,在操作时也无灰尘。2.2路基加高和纵断面改善的施工技术 旧路改建中加高路基,这在技术上是一项复杂的任务,路基加的越高,新填土壤沉陷和滑落的可能性就越增大。工程施工的第一步是
9、用铲运机将边坡的表层土壤去掉,如边坡有砂、碎石、砾石及其它与土壤物理特性不符的材料,也应去掉,然后再分层填筑到要求的宽度和高度。 如果加高时需要铲除原有路面的时候,路面铲去后,应将路槽内的土壤松动10厘米深,随后填筑与路基相同的土壤,再分层压实。每层的土壤厚度要采取不大于压实机械施工规范规定的0.60.7,并严格遵守最佳含水量和压实系数K01.031.05的规定。 老路槽恢复完之后必须整形,做成不小于4%的双面横坡,然后再分层填筑,达到设计标高。为了提高压实度,使之与经过长期运营的老路基相适应,每层填土的厚度应该比规范小2025%。最好用胶轮压路机,轮胎压力初期用23公斤平方厘米,后期用34公
10、斤平方厘米。如果是亚黏土,可提高到68公斤平方厘米。在压实砂性土时,轮胎压力始终是23公斤平方厘米。压路机的速度为:初期和末期225公里小时,中期810公里小时。 为了防止因边坡坍塌而使压路机滚到边坡下,在填筑加高的路堤时,特别是使用拖式轮胎压路机时,第一次和第二次的碾压路线要在离开路堤边线向内2米,以后每次碾压时向外移13的压路机宽度,但不得靠近路基边线0.5米。这条0.5米宽的路基边线可用5001000公斤的振动板压实,或者将路基每侧多加宽0.5米,待压实后将多余的移做他用。无论在什么时候边坡的表层都是得不到充分的压实的,尤其是路堤高210米时,必须使用480型单滚筒式振动压路机充分压实边
11、坡。 在翻浆路段换土时,在与相邻路的连接处要挖成梯形坑,其纵向斜坡应为1:10,这样可以避免新老土之间的发生不均匀冻胀。无论新换土壤的性质如何,都要在坑底加排水措施,即在老土的纵向最底处,横贯路基铺设一根排水管,直径D=80100毫米。如果管壁是不透水的,则可在其上半圆内钻孔或是每隔3050厘米锯一道口子。2.3路基边坡的整平和加固施工技术 路基拓宽时最困难的是边坡后填土层的压实问题。路堤拓宽填土在边坡上应多出510厘米,路堑边坡上可多出1015厘米,这样在边坡整平时只限于切去土壤。如果边坡填筑的是种植土,则没有必要预留整平余量。 路基边坡的加固形式是根据自然条件及当地材料因地制宜选择,对于不
12、受水淹的路堤,其基本的护坡形式是种植多年生的草皮,如果没有好的种植土壤,可种植混合牧草。 为防止边坡被水毁,尤其是对于暂时受水淹的路堤,建议用10%的硅酸盐水泥或是分解较慢的沥青乳液进行加固,土层的加固深度不小于10厘米。用沥青乳液的土壤比用水泥土容易摊铺和压实,而且可立即生效,不需要形成时间。但这种加固的成本高,推广比较困难。 对于容易受到冲刷的土壤或在水患严重的地方,用混凝土预制板加固边坡。当水的流量很大,水面坡度超过3%时,以及在人工构造物附近时,预制板的尺寸应为50*50*8厘米。预制板铺应在砾石或砂石上,应避免直接铺在粘土上,以防止冻胀对其产生影响。此外,还有其他形式的钢筋混凝土和混
13、凝土护坡预制板,如格构坡。这些预制板是用钢卡销或是用钢筋混凝土桩固定在边坡上的,形成格构。预制件的长度为12米,梯形横截面尺寸为5*10厘米或10*20厘米,网格的里面一般种草或填石。在改善路基边坡稳定性方面,如果边坡表面变形深度不大,可以用路基的土壤将其整平,采用推土机按滑塌的深度先把边坡犁成沟,再按水平分层填筑土壤,并用振动夯仔细地将其夯实。 在边坡地下水源出口处,将边坡底部挖开,根据路堑的深度填筑13米的台基,并全部用抗冻的砂石或砾石筑成0.15米直径的反滤排水管,在土壤开挖处回填抗冻、防水材料:砾石,石料,碎石,炉渣等。 在路堑上坡以外5米处再设置一道0.8米深的截水沟,通常可以提高路
14、堑边坡上部的稳定性,如果路堑边坡全部滑塌,而且覆盖了边沟甚至路肩,建议在进行工程地质勘察之后,再制定加固方案。路堤边坡不稳定的主要原因是防水和防冻的效能较底,以及筑路石料非常易碎,如路堤内有易风化的石料,可以在边坡下用小卵石,砾石或砾石砂筑成挡土墙来提高路堤边坡的稳定性,也可以提高路堤底部加宽的稳定性。为了防止挡土坡被路堤加宽土壤淤积,最好用玻璃纤维或聚合材料在它们之间设置一道防淤层,用石料做的挡土堆边坡不能大于1:1.3。用大石料时允许到1:1。为了降底造价,有时用非粉质粘土当做挡土堆,其坡度不应陡于1:2.5,挡土堆的底部应当作成12%的降坡。2.4旧路路基单侧加宽施工技术方案(1)单侧加
15、宽方案一,即:基底换填天然砂砾+碎石土(砂砾土、山皮土)+风化砂+土工格栅+风化砂+碎石土(砂砾土、山皮土)用于路基单侧加宽高填方处,并且宽度满足机械碾压作业的要求。土工格栅不仅可发增强新旧路基间的整体稳定性,而且还可以使新加宽路基的强度和刚度得到很大的提高,从而可有效地减小新旧路基间的刚度差异。土工格栅具有减小新加宽路基的不均匀沉降和侧向位移的作用,从而使得路基横断面上的沉降趋于均匀。(2)单侧加宽方案二,即:基底换填天然砂砾+碎石土(砂砾土、山皮土)+4%水稳碎石土(砂砾土)。2.5旧路路基双侧加宽施工技术方案(1)双侧加宽方案一,即:基底换填天然砂砾+天然砂砾(碎石土、砾石土、山皮土)+风化砂+土工格栅+风化砂+碎石土(砂砾土、山皮土)由于天然砂砾的渗水性填料,可以很好地将浸入路提中的雨水排出,同时天然砂砾也具有很高的强度和刚度,有得于减小新旧路基间的刚度差,并可减小路基在行车荷载作用下的塑性累积变形。(2)双侧加宽方案二,即:基底换填天然砂砾+碎石土(砂砾土、山皮土)+4%水稳碎石土(砂砾土)。2.6土工格栅在旧路加宽中的施工技术在新老路基结合部,路基和路面结构层厚度、强度不一,一侧为新建路基,一侧为原有老路基,质量和地基沉降存在差异