一种高速公路改扩建中路基拼接施工方法与流程

本发明涉及道路施工技术领域，具体涉及一种高速公路改扩建中路基拼接施工方法。

背景技术：

早期建设由于技术条件、经济水平以及社会环境等各方面制约，高速公路基本采用双向四车道，随着社会经济、交通量等因素迅速增长，早期建设的高速公路已不能满足日益增长的通行量，四车道改扩建为六或八车道，已是大势所趋。在已改扩建完成通车的项目中，有相当一部分路基是建立在软土地基上，新老路基结合面纵向裂缝成为重要的质量缺陷。这主要是因为在改扩建过程中，新老路基之间势必会产生差异沉降，老路基经过多年运营已处于稳定状态，而新建侧路基则需经过自然沉降期及行车荷载的双重作用下，会产生大于老路基的相应沉降量，当沉降量达到一定程度，必然会产生纵向裂缝，从而导致路面结构层破坏，雨水顺裂缝侵入路基内部，对路基及路床产生浸泡和破坏，以至于成为危及行车安全和行车舒适度的主要因素。如何预防和减少纵向裂缝的产生，保证行车安全及行车舒适度，是改扩建项目施工的重难点。

技术实现要素：

本发明目的在于：针对目前在高速公路改扩建工程中，新老路基拼接后容易产生差异沉降而导致纵向裂缝出现的问题，提供一种高速公路改扩建中路基拼接施工方法，采用该路基拼接技术使得新老路基得到了良好的衔接，避免了新老路基不均匀沉降带来的质量缺陷，从而保证好高速公路改扩建工程项目的施工质量，有利于提升我国高速公路建设水平。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高速公路改扩建中路基拼接施工方法，包括以下步骤：

步骤一、清除待加宽路基基底表土，对清除表土后的基底进行填前碾压；

步骤二、在基底铺设土工格室，并在土工格室内人工撒布碎石；

步骤三、对老路基待加宽侧进行削坡，并在边坡部位自上而下开挖台阶，台阶开挖后在路床处沿台阶面铺设钢塑格栅；

步骤四、对待加宽路基进行分层填筑，并在路基填筑过程中布设沉降观测点以及水平位移观测点。

本发明通过对路基基底进行清表后压实，使得路基填筑后与基底贴合，通过在清表部位铺设土工格室，可以提高基底强度及抗滑移能力，并在土工格室内人工撒布碎石，由于碎石间具有间隙，可以形成良好的排水通道，通过对老路基待加宽侧进行削坡，并在边坡部位自上而下开挖台阶，使得新老路基具有多个搭接部位，增加了新老路基的结合度，同时在路床处沿台阶面铺设钢塑格栅，增加了路床的拉结强度，对路床起到拉结作用，避免路基产生不均匀沉降，避免路面纵向裂缝的产生，通过对待加宽路基进行分层填筑，并在路基填筑过程中布设沉降观测点以及水平位移观测点，可以对填筑过程中及施工后的沉降和水平位移情况进行观测；采用该路基拼接工法使得新老路基得到了良好的衔接，避免新老路基不均匀沉降而产生纵向裂缝，从而保证好高速公路改扩建工程项目的施工质量，有利于提升我国高速公路建设水平。

作为本发明的优选方案，所述步骤一中基底表土清除深度至少为50cm，基底压实度不小于90％。通过对基底进行一定深度的清表，可以确保基底清表的质量，同时对清表后的基底进行充分压实，以提升路基基底的整体性能。

作为本发明的优选方案，所述步骤二中的土工格室高度为5cm，网孔尺寸400mm×400mm，格室片纵向及连接点抗拉强度大于100kn/m，格室片横向抗拉强度大于20kn/m。

作为本发明的优选方案，所述步骤三中当路基填土高度大于3米时，边坡开挖以3米为变坡点，变坡点以上削坡坡率为1:1.0，变坡点以下削坡坡率为1:1.25。通过以变坡点为界限采用两种削坡坡率，变坡点以下削坡较缓，变坡点以上削坡较陡，一方面可以在老路基边坡上开挖多层台阶，同时又可以避免开挖台阶过多地侵蚀到老路基内而影响老路运营。

作为本发明的优选方案，变坡点以上台阶尺寸自下向上第一阶为120cm×120cm，其余为100cm×100cm。

作为本发明的优选方案，变坡点以下台阶尺寸自下向上第一阶为150cm×120cm，其余为125cm×100cm。

作为本发明的优选方案，台阶开挖后采用人工将松散土铲除，并修整使台阶底向内倾斜2％。通过使台阶底向内倾斜2％，可以降低新路基向外侧的滑移能力，进一步防止路面结构产生纵向裂缝。

作为本发明的优选方案，所述步骤四中沉降观测点为埋设于路基中的若干个沉降板，所述沉降板上设有若干段可接长的沉降管。采用上述方案，在路基分层填筑时，可以通过观测沉降管顶部标高，并且沉降管逐节升高，计算出每期观测的沉降量，掌握路基沉降情况。

作为本发明的优选方案，所述步骤四中水平位移观测点为设于路基坡脚处的若干个水平位移边桩，以及设于路基坡脚外侧的若干个固定桩。通过设置水平位移边桩和固定桩，观测水平位移边桩与固定桩之间的相对距离，即可实现对路基坡脚处的水平位移进行监测。

作为本发明的优选方案，沉降板观测用ds01水准仪测量，水平位移边桩采用全站仪及收敛仪量测。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过对路基基底进行清表后压实，使得路基填筑后与基底贴合，通过在清表部位铺设土工格室，可以提高基底强度及抗滑移能力，并在土工格室内人工撒布碎石，由于碎石间具有间隙，可以形成良好的排水通道，通过对老路基待加宽侧进行削坡，并在边坡部位自上而下开挖台阶，使得新老路基具有多个搭接部位，增加了新老路基的结合度，同时在路床处沿台阶面铺设钢塑格栅，增加了路床的拉结强度，对路床起到拉结作用，避免路基产生不均匀沉降，避免路面纵向裂缝的产生，通过对待加宽路基进行分层填筑，并在路基填筑过程中布设沉降观测点以及水平位移观测点，可以对填筑过程中及施工后的沉降和水平位移情况进行观测；采用该路基拼接工法使得新老路基得到了良好的衔接，避免新老路基不均匀沉降而产生纵向裂缝，从而保证好高速公路改扩建工程项目的施工质量，有利于提升我国高速公路建设水平。

附图说明

图1为本发明中的高速公路改扩建中路基拼接示意图。

图2a为新老路基断面分区示意图。

图2b为新老路基地基荷载示意图。

图2c为新老路基地基沉降变形示意图。

图3为沉降板及沉降管组合示意图。

图4为观测点断面布置图。

图中标记：1-土工格室，2-钢塑格栅，3-沉降板，31-沉降管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

本实施例提供一种高速公路改扩建中路基拼接施工方法；

如图1所示，本实施例中的高速公路改扩建中路基拼接施工方法，包括以下步骤：

步骤一、清除待加宽路基基底表土，对清除表土后的基底进行填前碾压；

步骤二、在基底铺设土工格室1，并在土工格室内人工撒布碎石；

步骤三、对老路基待加宽侧进行削坡，并在边坡部位自上而下开挖台阶，台阶开挖后在路床处沿台阶面铺设钢塑格栅2；

步骤四、对待加宽路基进行分层填筑，并在路基填筑过程中布设沉降观测点以及水平位移观测点。

本发明通过对路基基底进行清表后压实，使得路基填筑后与基底贴合，通过在清表部位铺设土工格室，可以提高基底强度及抗滑移能力，并在土工格室内人工撒布碎石，由于碎石间具有间隙，可以形成良好的排水通道，通过对老路基待加宽侧进行削坡，并在边坡部位自上而下开挖台阶，使得新老路基具有多个搭接部位，增加了新老路基的结合度，同时在路床处沿台阶面铺设钢塑格栅，增加了路床的拉结强度，对路床起到拉结作用，避免路基产生不均匀沉降，避免路面纵向裂缝的产生，通过对待加宽路基进行分层填筑，并在路基填筑过程中布设沉降观测点以及水平位移观测点，可以对填筑过程中及施工后的沉降和水平位移情况进行观测；采用该路基拼接工法使得新老路基得到了良好的衔接，避免新老路基不均匀沉降而产生纵向裂缝，从而保证好高速公路改扩建工程项目的施工质量，有利于提升我国高速公路建设水平。

本实施例中，所述步骤一中基底表土清除深度至少为50cm，填前碾压按照10cm计，基底压实度不小于90％，清除的表土不得用于路基填筑，应结合附近地形及取弃土场集中堆放。通过对基底进行一定深度的清表，可以确保基底清表的质量，同时对清表后的基底进行充分压实，以提升路基基底的整体性能。

本实施例中，所述步骤二中的土工格室1高度为5cm，网孔尺寸400mm×400mm，格室片纵向及连接点抗拉强度大于100kn/m，格室片横向抗拉强度大于20kn/m，网带连接为u型钢叉接编制而成，u型钢钉直径应大于等于2.5mm。土工格室中的碎石为筛分碎石，采用人工撒布，严禁采用机械。

本实施例中，所述步骤三中当路基填土高度大于3米时，边坡开挖以3米为变坡点，变坡点以上削坡坡率为1:1.0，变坡点以下削坡坡率为1:1.25。通过以变坡点为界限采用两种削坡坡率，变坡点以下削坡较缓，变坡点以上削坡较陡，一方面可以在老路基边坡上开挖多层台阶，同时又可以避免开挖台阶过多地侵蚀到老路基内而影响老路运营。

本实施例中，变坡点以上台阶尺寸自下向上第一阶为120cm×120cm，其余为100cm×100cm；变坡点以下台阶尺寸自下向上第一阶为150cm×120cm，其余为125cm×100cm。台阶开挖后采用人工将松散土铲除，并修整使台阶底向内倾斜2％。通过使台阶底向内倾斜2％，可以降低新路基向外侧的滑移能力，进一步防止路面结构产生纵向裂缝。

本实施例中，路基填筑按照“三线四度”进行控制，严格控制中线及两侧边线设计偏距，且满足超出设计宽50cm保证碾压密室；保证厚度、密实度、拱度、平整度符合《公路工程质量检验评定标准》jtgf80/1-2015要求，保证路基碾压密实均匀，雨水能够及时排出且不积水。填料质量严格控制，路基填料来自路堑开挖的土方和取土场取土，不得使用淤泥质土，有机土以及含树根草皮等腐质土。路堤填方材料最小强度和最大粒径要求如下表：

每层填料松铺厚度：土方路堤h≤30cm，每层顶面整平并做成路拱，不同种类的填料采取分层填筑，其顶面做成4％的排水横坡。为保证边坡稳定，路堤填筑宽度每侧超过设计50cm，填筑完成后将多余部分刷掉。

根据运输车辆拉土方量及虚铺厚度确定上料间距。自卸汽车拉土方为24m³，填料虚铺厚度为30cm，一车料虚铺面积为80㎡，在路基填筑面上用白灰撒8.9m×8.9m网格，现场倒料应从一端开始，左右成排，前后成行根据布置的卸料方格网设专人指挥车辆卸料。卸料前，在下承层面上洒水湿润，保证填层间的结合。

用推土机初平，根据标高土堆控制整平后松铺厚度。推土机初平由中线向两侧推进，如此反复多次，再采用平地机进行精平，直至大面平整，纵横坡满足要求；用压路机静压一遍，根据掺灰量(路堤为4％石灰土，路床为8％石灰土)布设上灰方格。石灰布撒均匀后，采用路拌机进行翻拌，由两侧向中间依次进行。土干时随拌随洒水，以最佳含水量控制，要求拌合均匀，色泽一致，无花白现象。灰土拌合均匀后现场取样，送工地试验室检测灰剂量，合格后方可开始碾压施工。

碾压采用振动式压路机和光轮静载压路机联合完成，对平整好的路基，首先用振动压路机(吨位：22t)静压一遍、震压两遍，速度为0.8m/s，最后用光轮压路机(吨位：24t)碾压3遍，速度为0.5m/s。碾压连续完成，中途无停顿。碾压过程中，应保持填料表面始终湿润，杜绝松散、弹簧、起皮等现象的发生，当出现此类状况，应挖除换填，重新碾压。压路机碾压过程中，禁止急停、变速、转弯。

路基填筑至顶部时，在坡顶两层台阶所在面铺设钢塑格栅2，钢塑格栅应该是带有凸节点的，在工厂一次成型的有机整体。抗拉强度≧85kn/m，条带厚度≧2mm，宽度18mm，网孔尺寸110mm×110mm，采用纵向铺设，横向搭接，搭接处用直径6mmu型筋加固，搭接长度不小于200mm。钢塑格栅铺设应保证其连续性，不出现断裂、折皱松弛，又要避免过量拉伸。

如图2a、2b和2c所示，将拓宽后的公路在横断面上分为五个区域，1区是老路行车道区域，2区是新老路交接处，3区是新硬路肩和老路坡脚处，4区是新路坡脚处，5区是新路坡脚以外。1区由于经过多年沉降，主要受力为车行荷载，力学状态稳定不变；2区由于为新老路交接处，在路基填土的作用下，受力较大；3区在新路肩至老坡脚之间，填土高度大，受力达到最大；4区填土高度小，路基受到的压力也相应较小，这一部分的地基压力与2区的压力分布图形状对称，压力大小略同。根据以上压力分布的定性分析，可以估算出路基的沉降最大值最可能发生在1区与2区交界处。

本实施例中，所述步骤四中沉降观测点为埋设于路基中的若干个沉降板3，所述沉降板3上设有若干段可接长的沉降管31。采用上述方案，在路基分层填筑时，可以通过观测沉降管顶部标高，并且沉降管逐节升高，计算出每期观测的沉降量，掌握路基沉降情况。沉降板规格为60cm的正方形，厚度1cm，如图3所示。在完成土工格室垫层铺设后埋设，每50米一个断面，每个断面布设三块，分别为偏距12.25m、17.25m、20.25m，首次观测应该在沉降板埋设完成后即进行，观测数据作为沉降板的初始数据。

本实施例中，所述步骤四中水平位移观测点为设于路基坡脚处的若干个水平位移边桩，以及设于路基坡脚外侧的若干个固定桩。通过设置水平位移边桩和固定桩，观测水平位移边桩与固定桩之间的相对距离，即可实现对路基坡脚处的水平位移进行监测。在施工现场进行水平位移边桩的预制，且埋深应不少于2米，水平位移边桩横向间距5米，断面纵向间距50米，紧靠坡脚的编号为1，固定桩位置的选择应满足与各边桩通视良好且不易被破坏，埋设好固定桩后，连续观测各水平位移边桩与固定桩之间的相对距离作为起始数据。观测点断面布置如图4所示。

为保证沉降板不被破坏，沉降管接高根据填土升高而升高，并做好醒目标示，路基填筑时先覆土碾压，碾压完成后在开挖沉降板位置，每节接高30cm，每接高一次，观测沉降管顶标高，即第一段埋设好之后，随即测量沉降管顶标高，作为第一期的观测值，待土填筑一层后，先在原管顶面观测标高，作为第二期的观测值，随即接上第二节段，观测管顶标高。逐节升高，计算出每期观测的沉降量。

本实施例中，沉降板观测用ds01水准仪测量，采用四等水准，每次测量形成闭合环，且闭合差满足相关要求。每填筑一层测量一次，路基全部填筑完成后，每周测一次。水平位移边桩采用全站仪及收敛仪量测，每周观测一次，持续至路面结构层施工。

根据沉降观测数据得出，随着路基填土量增加，在预压观测初期沉降量大，沉降速率较快，在预压观测末期路基基本处于稳定状态。在观测末期最终的最大沉降量为87mm，最小沉降量为56mm，完全符合设计要求中的100mm。根据水平位移观测数据得出，在路基石灰土填筑初期挤压过程中存在少量水平位移，在填筑后期处稳定状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。