路面拓宽技术在公路路基施工中的应用 3页

路面拓宽技术在公路路基施工中的应用鲁亮(湖南环达公路桥梁建设总公司)摘要：本文对地基处理、路基、路面拓宽技术作了分析研究，提出软基处理方案选择中应考虑总沉降因素，并应将总沉降纳入控制标准；通过对拓宽工程路面裂缝的分析，认为拓宽工程有必要提高路堤压实度要求，并结合实际提出对应改进方法。关键词：技术研究；高速公路；拓宽中图分类号：U418．6+7文献标识码：B文章编号j1672一加11【2011)02一0150一03②桥头等结构物相邻路段宜采用桩承式基础，软基较浅时也可采用水泥搅拌桩等复合地基方法；③一般路段，中浅厚度的软基，推荐采用排水固结法处理为主，经济效益显著，能满足质量要求，预压期与工程总工期的配合也容易实现；深厚软基，仍推荐采用桩承式基础；④路堤桩以管桩为首选，质量可靠，施工方便。特殊部位，如高压线下或场地狭小处可以采用成桩机械小而灵活的素混凝土桩或注浆混凝土桩。l高速公路软土地基处理2路基路面拓宽1．1沉降控制标准某高速公路拓宽实践中，对拓宽路堤作用下地基中初始竖向有效应力及超静孔隙水压力计算理论、考虑软土结构性及塑料排水板通水能力随时间降低的软土固结沉降计算理论进行了研究；分析了既有道路和拓宽道路应力场的分布特点，求得了路堤荷载瞬时作用时，地基中超静孔隙水压力和有效应力的分布，进而求得了瞬时沉降、固结沉降和总沉降；考虑了塑料排水板的通水能力随时间衰减的现象，采用双层地基固结理论分析计算了路堤荷载作用下地基的变形。分析结果经实测资料的对比后，证明比较接近。在此基础上，提出了若干沉降控制标准：①工后沉降：桥头≤5cm，一般路段≤15cm；②总沉降：桥头≤15锄；③差异沉降：新老路堤纵横向变形坡率≤O．5％。同时也提出了建议的施工期沉降和稳定控制标准：①沉降速率：<5—8肌n／d；②侧向位移：<3mln／d；③填筑速率：<∞c∥月；④施工路面时间：连续两个月沉降速率<3—5州月。路面结构性的纵向裂缝是维修的一个难点，虽然排水圃结法处理给拓宽节省了大量的地基处理费用，但具体到出现纵向裂缝的路段则是得不偿失的。因此有必要在一般路段的地基处理设计方案拟定中考虑总沉降因素，界限值建议取25—30cm(根据各工程实际选取)，理论计算的总沉降大于界限值时必须考虑减少总沉降的措施，如复合地基和桩承式地基；小于界限值的则可以采用排水固结法处理。对于临近结构物如桥头等路段则仍建议采用复合地基处理等措施控制总沉降。1．2处理方案速选处理方法国内外大体相同，主要有超载预压、复合加筋、改良土性、轻质材料、打设桩基等。国外使用轻质材料的历史较长，且以硬质聚苯乙烯(EPs)和硬质聚氨酯泡沫(PuF)为主，容重为普通路堤的l／50一l／70，用于软土地基上的拓宽产生的附加应力很小，沉降容易控制。但由于这种材料价格昂贵，也只有国外少数发达国家使用。拓宽工程软基处理方式的选择应注意以下几点：①老路运营多年，沉降基本稳定，对老路沉降历史的调查显得十分宝贵，有助于对各个具体路段的地基土性的总体把握；Zl路堤填筑与拼接新老路堤差异沉降过大会引起路面结构拉裂破坏。这个差异沉降实际上由两部分组成：一是地基沉降拓宽侧大予老路侧；二是拓宽路堤本身的压缩。拓宽荷载引起的地基应力在横向的分布是渐变的，地基本身也是柔性的，故前者沉降差异呈现出渐变柔性的特点；再者，它随着拓宽侧沉降的增大而增大，对它的控制属地基处理范畴。老路运营多年后，本身的压缩几乎为零，而拓宽路堤未经行车荷载作用，密实度明显逊于老路，通车运营一段时间还将产生一定的压缩量，这个压缩量随填料的性质、路堤的高度、施工压实度控制等变化，但因新老路基界面的明确，它存在着相对刚性和突变的特点。前面论述了拓宽高速公路纵向裂缝的形成有一种情况是拼接部位路基(面)强度不足，是车辆动荷载长期作用下发生永久变形引起的。造成强度不足的原因固然有多方面，但拼接部位压实不足是主要原因之一。故拼宽路堤填筑关键就在于路堤的压实控制。新建高速公路规定的压实度为路床96％、上路堤94％、下路堤93％，另对桥头要求从基底开始均按96％控制。对拓宽工程路堤的压实没有明确规定，实际上大多工程在操作中仍然参考新建工程的标准。为避免以上病害的发生，对拓宽工程，路堤填筑的压实度控制应提高标准，初步建议为：行车荷载工作深度范围(一般2．5m左右)均按96％控制，以下在原规范基础上再提高1个百分点。2．2路堑段拓宽路堑段拓宽相比路堤段施工难度大很多，主要体现在山体的薄层开挖，尤其是两侧拓宽，或单侧拓宽量较小时；还有运营状态下拓宽的交通组织问题。拓宽中采用了改梯形边沟为暗沟，减小拓宽宽度，以及对上部圬工防护进行加固，下部边坡坡率调陡后增加、增强锚固的措施，如图l所示。这个措施在施工图设计时并没有采用，主要由于施工中对运营产生了很大的影响，通过逐坡调研后提出的。实际施工完成后发现效果很好，既减小了对山体的破坏，节省了用地，又大大加快了施工进度，也缓解了拓宽引起的交通矛盾，社会效益和经济效益显著。n3路面工程改建圈l路堑拓宽示意图下锚杆)g}—。I毒lI斗路基路面拓宽，对旧路技术状况宜作评定，根据评定情况考虑拓宽的同时对旧路进行改造，其中路面的改造是主要内容之一。但由于各条高速公路的特点不同，路面的改造显得十分复杂，至今国内没有统一的做法。其中受运营和软基的影响尤为突出。3．1旧路面的检测与评价目前拓宽工程对旧路面的评价大多参照养护技术规范的方法，通过病害调查和弯沉检测对旧路面的破损状况和强度状况进行评价，根据评价结果进行维修和补强设计。但养护技术规范中对沥青路面使用性能评价的方法，一直以来业界都有这样的看法：认为《公路沥青路面养护技术规范》(JTJcr73．2—2001)规定的方法不太适用于高速公路，评价目的不同导致了道路养护和道路拓宽的评价指标、评价方法和体系存在着明显差异，直接采用道路养护的老路评价指标体系难以适应拓宽工程的实际需要，表现在评价结果上往往过于乐观而仍不能采用。实际上各省在大中修工程的实践中也并未完全按照养护技术规范的方法进行，特别是对路面状况指数PcI的计算，认为不能真实反映高速公路路面病害特点和病害成因，而更多地致力于研究将车辙面积率、修补历史、面层粘结率等反映到PcI中去的方法等与路面使用性能关联度密切的内容。《公路技术状况评定标准》(JTG}120—20cr7)一定程度上考虑了这些因素，规定对沥青路面适用性能的评价从路面损坏(PcI)、平整度(RQD、车辙(RDI)、抗滑性能(S砌)和结构强度(SSl)五个方面进行，其中结构强度为抽样评定指标，单独计算评定。《标准》的出台，使拓宽工程中的老路面的检测评价有了可以参照遵循的方法。3．2运营方面的影响路面改建过程中，交通分流是首选，大多数高速公路的改建均采用该种方式，交通分流可以较好地解决老路改造和路面拓宽的交通压力，新老路面在强度和整体性方面获得较好的保障。但毋庸置疑，交通分流对区域地方道路交通将产生很大的影响，地方道路能否适应呢?事实上各地区的情况是不同的。对某工程沿线道路的交通量及运行情况调查分析，基本确定对高速公路全部封闭或部分封闭，或考虑约占1／3交通量的货车进行分流的情况下，沿线地方道路通行能力均无法承受，而且部分互通收费道口的通行能力也严重不足。故在拓宽路面工程最终还是采取了分期实施的办法。即先顺接老路标高和横坡进行拼接，然后在适当的时机进行统一的凋坡罩面。在运营条件下进行路面改建，不得已采用分期实施的方法，但这种方法仍存在一些问题需要认真地进行探讨和分析。拓宽顺接老路，最大的难度在于施工期交通安全畅通的组织维护。在设计方面，拼接部的设计一般如图2所示。需要特别注意的是基层拼接的位置，应根据交通维护需要、旧路基层强度等进行综合考虑，且必须避开轮迹带位置，否则在大交通量和重载作用下极易沉陷、开裂。施工方面则是尽可能确保拼接部密实均匀。图2路面拼接示意图更多的问题在于第二阶段的调坡罩面。根据对旧路的检测和评价，对旧路面的改造需要重新进行纵面的设计，纵面设计标准宜满足相应等级的规定，一方面以加铺补强厚度作为控制要素；另一方面受旧路面标高、桥涵结构物、跨线桥净空等限制。这样设计的纵面往往是各种限制因素综合作用的结果，并不能很好地兼顾各个方面，还需要在路面的处理上进行适当的补救，如加深铣刨、混合料加强、适度抛高渐变等，或者对桥梁进行抬升，以获得较好的路用性能。纵面稳定后的路面处理归纳为图3的三种方式。设计商程(b)设计高稃图3路面改建方式图3(a)反映的问题是拓宽路面需和旧路一起补强罩面，虽然强上加强对路面的寿命是有利的，但经济性显然不好；图3(b)反映的问题相对较小，但旧路铣刨重铺与新路间的冷接缝位置仍然需要重视，以及表面层混合料类型的选择宜与拓宽路面保持一致；图3(c)反映了拓宽路面面层厚度反而要减薄的一种现象，这是有害而元利的。图3(c)的这种情况其实并不少见，因为多年来的日常养护加铺往往由管理部门自行设计实施，缺乏纵面上的统筹考虑，以及“宁填勿铣”思想的影响，造成养护破坏了纵面线形，一旦按标准恢复纵面，往往造成铣刨的现象。拓宽工程路面一旦分期实施，宜遵循以下的原则和方法：①对旧路的检测评价，以及纵面的设计和稳定必须同步完成，走一步设计一步的做法是不合适的；②两期间隔时间不宜太长，否则旧路进一步使用、损坏，技术状况需要重新评价则造成前期工作的浪费，也会带来不经济的因素；③从经济上考虑，局部路段允许一期实施完毕是合适的，这要求，在交通组织上同时给予充分考虑，且允许进行较小段落的分段设计。(下转第153页)n人满意(往往不一定是最优)，就得到了可以用来指导施工、控制进度的施工网络图了。大多数的工序都有确定的实物工程量，可按工序的工程量，并根据投入资源的多少及该工序的定额计算出作业时间。若该工序无定额可查，则可组织有关管理干部、技术人员、操作工人等，根据有关条件和经验，对完成该工序所需时间进行估计。3进度计划表达形式的选择3．1横道图最常见而普遍应用的计划方法就是横道图。横道计划图是按时间坐标绘出的，横向线条表示工程各工序的施工起止时间先后顺序，整个计划由一系列横道线组成。它的优点是易于编制、简单明了、直观易懂、便于检查和计算资源，特别适合于现场施工管理。但是，作为一种计划管理的工具，横道图有它的不足之处。首先，不容易看出工作之间的相互依赖、相互制约的关系；其次，反映不出哪些工作决定了总工期，更看不出各工作分别有无伸缩余地(即机动时间)，有多大的伸缩余地；再者，由于它不是一个数学模型，不能实现定量分析，无法分析工作之间相互制约的数量关系；最后，横道图不能在执行情况偏离原订计划时，迅速而简单的进行调整和控制，更无法实行多方案的优选。3．2网络计划技术与横道图相反，网络计划方法能明确地反映出工程各组成工序之间的相互制约和依赖关系，可以用它进行时间分析，确定出哪些工序是影响工期的关键工序，以便施工管理人员集中精力抓施工中的主要矛盾减少盲目性。而且它是一个定义明确的数学模型，可以建立各种调整优化方法，并可利用电子计算机进行分析计算。4施工进度网络计划的时间优化4．1顺序作业调整为搭接作业几个顺序进行的工作，若紧前工作部分完成后其紧后工作就可以开始，那么就可以将各工作分别划分成若干个流水段，组织流水作业，明显可以缩短工期。前一道工序完成了一部分，后一道工序就插上去施工，前后工序在不同的流水段上平行作业，在保证满足必要的施工工作面的条件下，流水段分得越细，前后工序投入施工的时间间隔(流水步距)越小，施工的搭接程度越高，总工期就越短。4．2对工程项目进行合理排序如果一个施工项目可以分成若干个流水段，每个流水段都要经过相同的若干道工序，每道工序在各个流水段上的施工时间又不完全相同，如何选择合理的流水顺序就是一个很有意义的问题。因为由施工工艺决定的工作顺序是不可改变的，但哪个流水段在前，哪个流水段在后的流水顺序却是可以改变的，不同的流水顺序总工期不同。我们可以找出总工期最短的最优流水次序。4．3相应地推迟非关键工序的开始时闻工作A、B平行进行，假定A为非关键工作，完成A需8d，B为关键工作，完成B需20天。若规定工期为16d，为了加快关键工作B，把工期由20天缩短到16d，这时可以把工作A的人力转移部分到工作B，而工作A在工作B之后开始，这样工期就可以从原来的20d缩短到16夭。4．4相应的延长非关键工作的持续时间有时还可以采用延长非关键工作的持续时间，而将其人力物力调到关键工作上去以便达到压缩关键工作持续时间。缩短工期的目的。4．5从计划外增加资源因为项目进度计划的总工期是由关键线路的长度决定的。因此，要缩短计划工期，必须压缩关键线路，即选择关键线路上的某些有可能缩短施工时间的工序，通过增加资源投入等方法，来达到压缩工期的目的。5结语合理制定施工方案，科学制定施工进度计划，是公路工程建设的核心。同时对于提高公路施工单位的管理水平，都具有十分重要的现实意义。[ID：“87](上接第151页)3．3分车道的设计路基拓宽后道路车道数增加，内侧车道往往以行驶中小型车为主，外侧车道则多重车，造成车辆轴载在横向的分布不均匀，按传统的各车道同样对待的方法来设计路面，可能造成路面寿命的极不均衡。因此在拓宽工程路面设计中，根据有代表性的年、月、日、时的实测轴载谱，或调查的各类型车的轴载分布资料，进行有针对性的设计，或是根据不同车道的轴载差异，在结构厚度或混合料强度设计时适当对重车道予以加强考虑，这样的做法应是值得鼓励的。4结论(1)拓宽工程受运营影响，路面分期实施，但两期间隔时间不宜太长，宜一次设计并动态跟踪；路面改建设计宜积极考虑轴载分布变化特点，进行分车道设计。(2)高速公路拓宽工程软基处理方案选择中应考虑总沉降因素，宜将总沉降纳入控制标准。(3)拓宽工程有必要提高路堤压实度的要求，建议行车荷载工作深度范围均按96％控制，以下在原规范基础上再提高1个百分点。[ID：6496]参考文献：[1]李红，林宜财，王少君．山区一级公路高速化改造工程关键技术研究[J]．中外公路，2008，(5)．[2】贾建华，易共才．既有一级公路改建高速公路的方案研究[J]．中外公路，2008，(5)．[3]盯GD50一2006，公路沥青路面设计规范[s]．(4]邶D30—2004，公路路基设计规范[s]．[5]查明高，余泽新，吴焱，等．高速公路路面扩建工程设计技术探讨[J]．中外公路，2007，(1)．[6]张爱民，孙民刚，崔颖超，等．叶信高速公路拓宽工程南半幅旧路面裂缝病害类型及成因分析[J]．中外公路，200r7。(4)．