高速公路软土路基加宽处治技术研究

高速公路软土路基加宽处治技术研究

张进港，

山东建筑大学交通工程学院，济南市， 250100

摘要

高速公路的改扩建工程在我国处于起步阶段，从设计到施工再到具体的理论规范都没有系统的成型的理论与可以利用的案例可循，同时在高速公路软土路基加宽的过程中，限制条件、严重病害都是严峻的问题，不能简单的运用建新路基的办法去运用。因此，如何更加有效的研究加宽工程中新老路堤的变形特性、结合部处治措施、良好衔接等关键技术问题，对提高加宽后高速公路的实际使用性能具有非常重要的理论意义和实用价值。

关键词：高速公路；软土路基；加宽工程；严重病害；处治措施

1 高速公路加宽工程主要病害

1.1 路基的破坏

公路在经多年通车后，往往会发生路基裂缝、破坏等问题。而如果对老路进行拓宽工程，旧的公路路基与新建的路基之间很容易就会发生不均匀的沉降造成裂缝破坏，尤其在软土路基更是一项艰巨的工程。其中不均匀沉降还是最常见的路基破坏形式，整体坍塌的情况并不多见^[1]。

1.2 路面的破坏

路面破坏大致可以分为两类：沥青路面的破坏与水凝混凝土路面的破坏。路基与路面的破坏是紧密相连的，局部的路面坍塌、边坡台阶的开挖与填筑，两次应力应变产生的变形叠加，形成新老路基的差异变形。再有就是气温的变化，不同环境的变化造成的路面结构热胀冷缩在结合处破坏更加严重^[2]。

1.3 公路功能减弱

当路面状况指数，包括路面的结构承载力、横坡、纵坡、平整度等指标变化达到一定数值时，将会使我们在公路上正常行驶和运输的过程中感觉到明显的不适、颠簸，甚至造成严重的安全隐患，造成巨大的经济损失^[3]。

2 加宽工程病害形成的原因

2.1 新老公路地基间的沉降问题

通常来讲，已经建成投入使用的公路地基经过多年的使用，地基经过长年的荷载压实沉降变形已经变的十分小，整体的道路性能已经比较稳定，而新的路基加宽的地基压缩固结的时间相对来说比较长，在施工完成之后会有一定程度的沉降变形，加上拓宽工程工期通常来说是比较短的，为了不影响高速公路的运输和通行能力，所以很难去控制新路基的沉降与旧路基一致。因此，旧的和新的公路基础容易发生不均匀沉降，从而引发了纵、横向裂缝等诸多问题。

2.2 新老公路地基结合位置处治不当

(1)新老路基填挖交界的处理不当与台阶的开挖不合理

新路基在填筑前往往种有植物或者十分松散的图层，这种类型的土体如果不清楚，很容易形成滑裂面造成破坏，因此进行表面清理和台阶开挖是十分必要的。

(2)边坡稳定性不够

边坡的稳定性在施工中本身就难以保证，往往会减少土方工程量导致边坡偏陡，同时因为边坡往往有一定角度，且因为自重和路面过车的荷载，加上雨雪天气导致的土体粘结力下降，一旦超过支挡结构的极限强度，土体就会发生严重的破坏。

(3)支挡设计不合理

支挡结构的设计往往以经验为主，采用通用的设计，缺乏对道路地质情况细致的考察，以及有针对性的计算，来验算支挡结构必要的稳定性，导致路基失稳^[4]。

2.3 施工质量与养护措施问题

在施工方面，公路项目施工过程中普遍存在着如下情况：杂物等清理不彻底、结合部路基表面土、路基填筑的太快、压实度不够、施工中排水措施不合理以及施工影响旧路基稳定性等现象。这些做法都会影响到加宽道路及新旧道路结合处的施工质量。所以也说施工因素是导致加宽路基病害的直接因素。

另一方面在高速公路加宽后养护措施不到位会进一步引发病害：

(1)不够完善的排水设施，不够合理的布局，导致其强度降低，整体抵抗变形的能力变差。

(2)道路的排水沟的养护不及时，造成淤塞的情况。另外，路面经过长期的使用会局部出现裂缝，尤其是新老路基结合部发生的裂缝，路表水直接下渗，对路基造成严重损害，直接加速路基的变形和失稳，后果严重^[5]。

3 高速公路加宽病害处理方法

3.1 软基处理方法

软基加宽的主要处理方法有：

(1)排水固结法

是十分常用的改善方法，采用横向、竖向排水系统，来改变地基原有排水边界条件。在路基自重作用下，软土地基经过填筑和预压从而使地基孔隙中的水能够借助排水系统，缩短排水距离，加快排水的固结速度，随着孔隙体积的减小和超静水压力的减弱使地基土的有效固结压力迅速增加，沉降加快完成。

(2)复合地基处理方法

复合地基指按一定面积比例在天然地基中加入加筋材料，从而达到增强效果的一类地基。实践证明，由于加入的加筋材料的作用，使地基的承载力得到大幅提高的同时压缩性也有较显著的减少，因此能够有效的控制加宽路基的沉降。

(3)浅层置换预压处理法

浅层置换预压处理法是指：全部或部分挖除软土或泥炭类土，换填以砂、砾卵石、片石等透水材料或强度较高的黏性土。对路线通过软弱土层位于地表，厚度很薄(小于 3 m)且呈局部分布的软土或泥沼地段，采用全部挖除换填法处理，效果明显

^[6]。

3.2 新老路地基结合处处理方法

为了解决新老路基出现沉降差的问题。软土地地基新路基与老路基的结合位置需要采用科学的拼接措施，以及科学的处理方式来对结合位置的软土地基进行处理，具体来讲，新老路基结合位置软土地基的处理方式主要有以下4种。

(1) 边坡削坡的处理

旧路基边坡的削坡主要考虑到是施工质量的问题，可以分 2 次开挖，第一次要比第二次坡度稍大，并做好每次开挖后的养护工作。具体的做法就是每次开挖完就进行压实，没问题后进行下一步施工。

(2) 台阶开挖

台阶开挖的尺寸要符合规定，具体是保证施工按质量进行，可以在合理的范围内多开挖台阶为新旧路基的衔接提供更多接触面，从而有效的保证结合处的稳定；在部分填方较高的路段可使用逐步开挖的施工方式^[7]。

(3) 土工格栅的铺设

土工格栅铺设要保证它的连续性，通常采取横向铺设的方式。材料也不能一直放在露天环境暴晒或者雨淋，尽量放在阴凉的地方防止材料的老化。在处理段与为处理段做好衔接，提供足够的长度。在路槽纵向铺设跨施工缝的土工格栅，加强新旧路基的横向联系，减少裂缝反射。

(4) 防水措施

防水措施主要是防止雨水对边坡的直接冲刷，截断路面水；可以采取在开挖边坡上铺一层塑料布或防水胶纸的办法，来防止雨水渗入；下雨后，要提高警惕，迅速的清理积水。

4 总结

对于高速公路的加宽工程，从设计到施工，约束条件多，施工难度大、工艺十分复杂、质量要求高，但是相应的规范涉及的并不多。与新建工程不同，新老路基结合处的沉降等问题很难解决，对于含水量较高的软基处理更是需要很多的材料填筑和先期的试验检测。人们的生活和高速公路有着紧密的联系，道路路基沉陷无疑会危害到人们的生命安全， 必须采取有效的措施去避免这样的事情发生， 提高施工方的监管力度，以确保高速公路能够稳定运行。

参考文献

[1] 杨林.高等级公路加宽路堤变形性状及稳定性技术研究[D].吉林大学,2007.

[2] 邹艳蜜.高速公路加宽路基破坏模式与机理分析[J].交通世界(建养.机械),2009,06:86-87.

[3] 黄琴龙,凌建明,唐伯明,蒙华. 旧路拓宽工程的病害特征和机理[J]. 同济大学学报(自然科学版),2004,02:197-201.

[4] 邓卫东.高填路堤稳定性研究[D].长安大学,2003.

[5] 周俊磊.软土地基上高路堤拓宽工程的变形研究[D].华东交通大学,2009.

[6] 万斌华.高速公路改扩建中软土地基的处理[J].广东科技,2009,14:245-247.

[7] 位建召.高速公路扩建中的软土地基处理[J].工程建设与设计,2013,08:91-93.