旧路改扩建工程若干问题的探讨

摘要 随着我国高等级公路建设的迅猛发展,高速公路的主骨架已逐渐形成,而与之连接的地方路网以及国道的升级改造也随之发展起来。本文通过对我区已审批的国道110线(老爷庙至呼和浩特段)二期改扩建工程以及在建的省道104线呼和浩特至武川一级公路工程改造项目设计的参与及回访,论述了旧路改扩建工程的若干问题及解决思路。

关键词 路基扩建;路基;加固

中图分类号 u418.8文献标识码 a文章编号 1674-6708(2010)14-0016-03 1 概述

随着公路建设的迅猛发展,未来的几年或几十年,旧路的改扩建工程必然增多,公路拓建必然要考虑线型限制、路基拓宽以及新老路基结合等问题,保证新老路基协调变形,共同承担荷载,减少新老结合部位的路面开裂、路基失稳等病害的发生。

近几年,国内其它省份完成的改扩建工程较多,供借鉴的经验较多,但是针对每个项目的独特性,项目之间必然存在诸多差异需要补充和完善,本文结合我区集宁至呼和浩特段改扩建工程、呼和浩特至武川公路两个扩建(二级改造一级)项目的实施以及在设计过程中讨论的一些问题为例加以阐述。以期项目在实施阶段能够引起项目相关方足够的重视,同时也将对与之相近的工程提供一些借鉴经验。与新建路基相比,新老路基结合部处治设计施工技术中除了

需遵守一般规定外,还应着重考虑路基拓宽工程特殊性对设计和施工的要求。其特殊性主要表现在: 1)新老路基的差异

(1)老路基由于承受多年自重和行车荷载作用,地基的固结沉降和路基的压缩变形已完成或基本完成,而新路基施工结束后会产生进一步的地基固结沉降和路基压缩变形;

(2)路基填料或压实度不同会引起新老路基的回弹模量存在差异;

(3)上述因素将导致新老路基在拓宽道路运营中的工程响应存在差异。

2)新老路基的相互作用

(1)拓宽改建施工过程中和施工后,新路基填土会通过老路边坡将部分荷载传递给老路基,会导致老路基发生二次沉降和压缩变形;

(2)新路基发生沉降时,通过新老路基界面的负摩阻力也会促使老路基发生变形;

(3)老路基发生的变形反映到路基顶面,会在老路路面结构中形成附加应力,可能导致老路路面结构的损坏。 3)老路基对新路基设计和施工的制约与限制

(1)老路的断面形式和边坡类型限制新路基的拓宽方式和施工场地;

(2)新老路基结合部处治技术,如老路边坡台阶开挖,加筋材料铺

设等受到老路基的限制;

(3)设置新路基的排水设施时,需要对老路基原有的排水设施进行改造和衔接利用;

(4)结合部新路基填土的填筑和压实相对困难,压实度难以保证; (5)若地基下卧层土质较差,对拓宽路基范围地基进行处理时,需考虑施工对老路基的影响;

(6)为不影响老路的交通状况,新路基的施工受到限制。 2 工程概况及主要问题探讨 2.1 国道110线呼集二期改扩建项目

国道110线集宁至呼和浩特段二级公路是自治区首府呼和浩特市通往京、津、冀地区重要的出口公路,也是蒙西地区的重要资源运输通道。2006年9月~2007年10月进行了一期改造,大部分路段在原路基上进行加铺路面或补强处理,局部段落对原路基进行了挖除换填,大中桥进行了桥面铺装、防护、防撞设施进行了修缮处理,小桥、涵洞在一期改建过程中,采取了换板或拆除新建等相应措施,目前国道110线使用情况良好。

由于地形、地质以及现有高速公路、铁路、旧国道以及文物等因素的限制,二期改扩建项目在初步设计阶段提出了7条比较线加以综合比较定线,推荐线位与旧路相互交叉跨越7次,路基型式包括整体式与分离式。其中,整体式包括旧路单侧加宽及双侧加宽(如图a、b所示);分离式包括新旧路分幅以及两幅均需新建的分离式断面

(如图c、d所示)。

针对这种新老路基的结合以及本项目重轻载具有明显的方向性,左幅去往北京方向以运煤车辆为主,右幅多为返程的空车,因此左右幅路面根据实际情况采取不同的结构和厚度。设计过程中必然需要多元多因素考虑。该项目中大多是分离式断面,部分分离式断面其实一样存在问题,当然如果边坡坡脚没有交叉就应该没有多少问题,但是如果坡脚交叉,排水与路基压实成了两大难题,这些问题在初步设计阶段已经进行了多方案论证,分离式路基中间设置了浅碟式排水沟等排水构造物。

2.2 工程实施中遇到的问题及处理对策 1)关于旧路边坡的处理问题

旧路边坡填土的压实度大都达不到路基设计要求,必须予以清除,然后将边坡挖成台阶(台阶宽度不小于1m),按照新建一级公路的标准分层填筑及碾压。为了减少新旧路基的不均匀沉降,每填筑三层素土加设一层3m宽8%灰土,覆盖接茬位置。灰土、素土压实度均按现行规范提高一个百分点。 2)路基加宽问题

对于帮宽宽度≤1m路段,考虑到帮宽部位将来较少受力和施工的方便性,从旧路沥青路面外边缘向下以1:0.3坡度开挖50cm,夯实基底后,再用15cm石灰(或二灰稳定土)稳定土及35cm c15水泥混凝土补至所需宽度并与旧路同高,再统一进行其上层施工。

对于帮宽宽度≥1m的段落,按1:0.3坡度对旧路路面结构进行开挖,开挖宽度≥2.5m以满足施工机摊铺和碾压的要求,用20cm石灰稳定土(或二灰稳定土)加上30cm水泥稳定碎石结构补足路面所需宽度并与旧路同高,再统一进行其上层结构层施工。 3)路面结构方案

根据本项目建成后运营车辆的特点,结合当地筑路材料的分布情况,路面采用沥青混凝土高级路面。同时考虑到本项目建成后行驶车辆左右两幅区别较大,左幅去往北京方向以运煤车辆为主,右幅多为返程的空车,因此左右幅路面根据实际情况采取不同的结构和厚度。左幅重车一侧路面选用两个结构方案进行了比选。 粗粒式密级配沥青碎石(atb-30)柔性基层是一种新兴的路面结构,该结构可有效地减少路面温缩裂缝,提高路面的抗疲劳能力和水稳性能,同时该结构具有维修费用低、抗剪强度和抗弯拉强度高、路面使用寿命长的优点;其主要缺点是施工工艺较为复杂,施工时容易产生离析不易控制,造价较高。通过优缺点分析,结合本项目重载运煤车辆多的特点,从远期的综合效益考虑,拟采用该结构作为本项目左幅重车一侧路面结构的推荐方案。

2.3 省道104线呼和浩特至武川一级公路工程项目

呼和浩特至武川段一级公路是呼和浩特市公路网远景规划的重要组成部分,是内蒙古自治区首府呼和浩特通往二连浩特口岸的一条南北大通道。现有旧路于2002年8月建成通车,该段公路是由原

有三级公路改造而成,所以平纵指标较低,路线全长41.979km,采用标准为山岭重丘区二级公路,路基宽度12m,路面宽11m,9cm沥青混凝土高等级路面,全硬化路肩,现有路面技术状况良好。本次实施项目大部分段落为利用旧路新建一幅,达到山岭重丘区一级公路标准。工程规模:路线总长37.464km,其中分离式断面长27.61km、整体式断面长9.854km,大桥8座,中桥2座,小桥7座,涵洞72道,隧道3座,分离立交1座,平交21处。如此复杂的项目在设计之初必然会考虑很多问题并做出相应解决措施,现仅对如下问题加以论述:

2.4 工程实施中遇到的问题及处理对策 关于半填半挖老路基加填方新路基结合的问题

如图e所示,为山区陡坡道路单外侧填方拓宽型式。老路基为半填半挖型式,新路基为填方。这类拓宽方式的核心问题在于同一断面上的路基土存在较大差异,即老路基挖方部分为山体开挖的原状土且经多年行车荷载作用,老路基填方部分也经过多年固结和行车荷载作用,而新路基则是自然放坡的新填路基,固结度小,潜在变形较大针对这种路基,项目实施过程中主要考虑了以下几个问题: 1)如果新路基采用自然放坡,必然会压缩河道,导致泄洪不畅,所以采用重力式挡土护肩墙收脚,以减少河道压缩,同时也增加了新路基的稳定性,减少沉降。

2)由于山区地形所限,出现了如图e所示新路基压缩老路基边坡

的情况。新老路基结合面为旧路自然边坡,相对薄弱。针对这种情况在新老路基结合部位设置加筋混凝土墙,在确保旧路基稳定,而且收缩了坡脚,同时,也对新路基起到了防护作用。由于在施工期间,旧路处于营运状态,在动荷载作用下开挖边坡,施工难度可想而知,而且新老挡墙间的墙背填筑施工难度较大,通常不易压实,拓宽路基易形成工后压密变形,所以设计时对施工工艺多方讨论,提出了较高要求。

3)新路基低于老路基的安全措施问题

新老路面标高落差较大,行车安全措施必须予以考虑,所以在旧路设置矮墙式与加强性护栏,确保上路基行车不会因事故跌落到下路基。 3 结论

旧路加宽处治的方案很多,各种方案都具其自身的优缺点和适用条件,在进行具体的方案设计时,要对各种方案进行充分的研究,然后综合考虑具体工程的地质条件、道路等级标准和使用要求、现场施工条件,以及对周围环境的影响等因素,选择最适宜的方案。项目大段落利用旧路进行公路升级改造成高等级公路在我区刚刚起步,这两个项目的实施,必然会积累一些宝贵的经验。方案实施成效有待时间的考证。 参考文献

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