高速公路路基拓宽拼接动态设计及施工技术

高速公路路基拓宽拼接动态设计及施工技术

吴青华

中铁二十局集团第三工程有限公司重庆400065

摘要：本文结合临潼至西安高速公路改扩建项目拓宽拼接动态设计及施工技术，针对路基拼接段重难点分析情况，详细介绍了拓宽拼接段施工方案、动态设计方案以及为保证工程安全及质量所采取主要应对措施，为今后类似工程提供了施工经验。

关键词：整体式路基；拓宽与拼接；湿陷性黄土；动态设计；施工技术

1引言

近年来，随着国民经济的迅速发展及高速公路的飞速发展，早期已建成的高速公路已不能完全满足当地交通量的需求。为适应高速公路发展的需要，除了新建高速公路外，对老路拓宽也是一种十分重要的途径。高速公路拓宽技术是很关键的施工技术，特别是高速公路路基拓宽拼接处动态设计及施工技术已成为改扩建工程的重难点工程。

2工程概况

临潼至西安高速公路改扩建项目是连霍高速（G30）临潼（靳家）至西安工程的重要组成部分，对于完善关中地区唯一的东出西进的公路运输大通道具有重要意义。临潼至西安高速公路改扩建项目既有道路于1987年开始建设，1990年年底建成通车，是陕西省最早建成的高速公路。路线东起临潼靳家，经姜沟、豁口、方家村，西止西安十里铺，路线全长14.538km（其中路基全长13.826km，采用设计速度120km/h、路基宽26m的四车道高速公路标准建设。改建后的工程为整体式双向八车道，整体式路基宽42m。

3路基拼接重难点分析，对下述几点简要分析

（1）既有高速公路建成通车时间长，工后沉降已基本全部完成；要做好新建高速与既有公路的衔接部处理，难度大。

本项目既有道路已建成通车23年，且中间经历过多次维修，工后沉降已基本全部完成。而改建公路于2013年才开始建设，改建公路中路基长度达13.826公里，占全长比例达95%，路基工程的质量直接关系到整个工程的质量，尤其是连接部的技术控制。

（2）改扩建工程沿线地质经过湿陷性黄土地区，处理难度大

本项目路线带位于关中平原东部的渭河阶地区，主要沿渭河一、二级阶地布设，局部跨越支流河床区域。设计路段均为湿陷性黄土地层，该区域上部地层主要为马兰黄土和亚黏土，厚度为3-10m不等，空隙发育，呈硬塑状，一般具有I级非自重、II级自重湿陷性；下部为渭河河流堆积亚黏土、亚砂土及卵砾石层，厚度变化大。对于湿陷性黄土地区，新旧路基连接部处理难度大。

（3）施工过程中高速公路必须保持不间断通行，需多次组织交通分流保畅

连霍高速公路为国家高速公路东西走向大动脉，西临高速为其重要组成部分，该段高速公路车流量大，密度高，为陕西省交通东出口的咽喉地段，地理、经济意义十分重要，必须保证高速公路在任何时段都能正常通行。由于高速公路交通的重要性及中断交通将导致的恶劣影响，导致施工过程中必须保证其均能正常通行，这就需要多次组织交通分流保畅才能保证既不影响交通，又能保证施工进行。

（4）施工中与路面、交安设施单位交叉多，协调难度大

由于路基老路铣刨工程量属于路面单位合同范围，老路交安设施拆除等工程属于交安设施单位合同范围，而路面结构下的路床及路床下处理属于路基单位。施工中路基单位、路面、交安交叉较多，协调难度大。

（5）受国家大政策“防雾治霾”影响大，灰土垫层施工难度大

本项目新旧路基衔接部挖方路段及低填路段路床下原设计为8%灰土垫层。国家多处地方政府出具政策要求对石灰等项目进行合理取缔，实现节能减排目标、减少环境污染。灰土垫层施工难度较大。

（6）施工场地受限，不允许大面积开挖，工作面狭小

新旧拼接路基连接部宽度为3.25m（2.5m+0.75m），路面结构层厚度为0.85m，路床厚度为0.8m，路床底一般处理深度为0.6m（灰土垫层）。宽度很窄，不允许大面积开挖，只允许直立开挖，导致工作面狭小，施工过程中人员作业、机械运转、材料进出等方面相互干扰，相互制约，影响施工进度。

4施工方案确定

高速公路路基拓宽拼接采取“两侧拼接加宽”原则，老路面经过维修补强后充分利用，拼接的三、四车道及硬路肩采用新的路面结构，一、二车道补强后根据纵断面设计结果加铺。

根据项目性质与工程特点，结合保畅施工方案，项目施工阶段按照四个阶段进行划分，第一阶段：路基施工初期，主要内容包括清表、基底处理等；第二阶段：路基施工中期，主要内容包括路基填筑等；第三阶段：路基施工末期，主要内容包括路床拼接等；第四阶段：路面工程施工期。

高速公路路基拓宽拼接工程施工组织采用半幅全封闭施工方案，西安至临潼方向封闭交通，南半幅路面施工时无交通影响。北半幅维持双车道单向通行，临潼至西安方向交通不分流。具体施工步骤：第一步，封闭南半幅交通，进行南半幅路基及桥梁上部结构的搭接、跨线桥及互通区的改建及路面中下面层的拼接，并进行南半幅旧路一、二车道的铣刨和补强。第二步，南半幅路面施工至中面层后，开放南半幅交通，实行半幅单向通行。进行北半幅路基及桥梁上部搭接、跨线桥及互通区改建及路面中下面层的拼接，并进行北半幅旧路一、二车道的铣刨和补强。第三步，北半幅路面施工至中面层后，开放北半幅交通，封闭南半幅交通进行南半幅路面上面层的铺筑。第四步，南半幅路面全部完成后，开放南半幅交通，封闭北半幅交通进行北半幅上面层施工。第五步，南、北半幅路面全部完成施工，开放交通，实行双向八车道通行。

根据施工阶段划分及施工组织安排，最终确定采用动态设计的方法进行设计和现场施工，方案主要包括四种情况即一般填土路基拼接处理方案、路床拼接处理方案、挡土墙路基拼接处理方案、小型结构物拼接处理方案：

4.1一般填土路基拼接

首先应对加宽范围内的路基进行清表，其中地基清表深度40cm，对边坡种植土按40cm清除，并按设计要求对原地基进行处理。

加宽采用自下而上开挖台阶方式进行，开挖一级及时填筑一级。由于原路硬路肩、土路肩范围路面结构层较薄，且路基采用粉质黏土填筑，而这一部分将是扩建后的第三车道位置处，为了提高老路基的压实度，最上一级台阶自硬路肩内侧向下超挖至加宽路基路床底部；靠近路床的一级台阶宽度为1.5m，根据路基高度不同台阶高度为20～100cm，其余台阶高度为0.8m，台阶宽度为1.2m。当路基填土高度大于等于4m时，在台阶上打20cm的干拌水泥碎石桩对新老路基边坡结合部进行加固处理。i

4.2路床拼接

对于新老路基路床结合部，先对老路路肩部分进行超挖至新建路基路床底面后，采用干拌水泥碎石桩对路床拼接处及老路边坡进行加固处理，并在新老路基路床结合部铺设钢塑复合土工格栅减少结合部的不均匀沉降。或者采用对路床底进行超挖40cm，超挖后采用手摆片石加液压夯实进行处理，以更好消除沉降变形，保证新旧路基拼接处的路床工程质量。

4.3挡土墙段路基拼接

设有路肩和路堤挡土墙的路段，在进行拼接时需进行特殊处理。对于原路基为路肩挡土墙的路段，新拼宽路基采用砂砾分层填筑、分层碾压密实，当填筑至下路床底部时，与一般填土路基相同，自原路基硬路肩内侧向下超挖至加宽路基路床底部，将该范围内（1.65m）的路肩墙挖除后与新加宽路基的路床同步填筑；对于原路基为路堤挡土墙的路段，墙顶以下路基采用砂砾分层填筑、分层碾压密实，当填筑至路堤墙顶后，与一般填土路基相同，进行削坡处理和开挖台阶。

4.4小型结构物路基拼接

小型结构物路基拼接时需进行特殊处理。对于老路边沟等小型结构物进行拆除，拆除后对基底进行检查，检查压实度等指标是否满足要求，若不满足则采取砂砾换填、手摆片石等基底处理方式加强基底强度。基底处理完成后新拼宽路基采用砂砾分层填筑、分层碾压密实，当填筑至下路床底部时，与一般填土路基相同。

4.5路基拼接施工工艺流程图

5主要应对措施

5.1积极采取动态设计理念，保证路基拓宽拼接的工程质量

路基拓宽拼接段设计方案的确定，依赖于现场对含水量的测定，结合工程实际情况采取各种处理方案。

（1）对于拼接段路床基底灰土垫层优化为手摆片石、砂砾垫层、干拌碎石桩设计方案

拼接段路床基底原设计为60cm厚8%灰土垫层；现场实际开挖后，经对基底进行含水量测定，基底强度不能够满足设计要求，对于低填1.65m以内的采取60cm手摆片石或者采取60cm砂砾换填进行处理；对于填高大于1.65m的路段采取路基开挖至路床40cm后，靠近高速公路4.05m范围内，采用直径30cm的干拌水泥碎石桩处理，成孔4.8m，有效桩长4m，桩间距1.2m，干拌水泥碎石桩施工完成后，路床底挖除40cm，采用手摆片石回填至路床底，路床处理维持原设计。

（2）为消除路床拼接处理的变形，加快工后沉降，增加采用液压夯实方案进行补强压实路基。

液压夯实补强主要用于新旧路基拼接部位，主要包括以下步骤：第一步布点采用120cm*120cm方格网布点，满夯一次，再对四个夯点所留“梅花”区域夯击一次，此夯击两次为一遍。大面积范围夯击完成后，应采用平地机平整，20T光轮振动压路机碾压；小面积范围夯击完成后，采用人工平整，1T液压振动压路机碾压。第二步新旧路基拼接部位，当H<4m设计无干拌水泥碎石桩时，每层台阶（80cm高）单排夯击1遍。所有液压夯实都必须是在压路机碾压经检测压实度合格后进行，是补强行为；严禁以液压夯实机代替压路机施工。

5.2积极采取多方措施，保证路基拓宽拼接的工程安全

项目部严格按照批复的交通保畅方案进行施工。路基拓宽拼接处于路基施工末期，施工作业面较多，施工工序相互交叉，路侧交通标志拆除，对道路通行能力交互影响。本阶段是交通保畅工作的难点和重点，也是改扩建工程施工组织较为复杂的一个阶段。路基拼接施工，可通过设立临时交通标志和交通安全设施来保障交通畅行。路基施工交通组织方案采取半幅全封闭施工方案。

拟采取的应对措施：

（1）制定交通组织施工应急预案，并按照预案进行演练，达到预期效果。

（2）根据保畅方案做好合理施工的施工安排，做好资源配置。

（3）在有效的施工区域内，增加资源投入，高效完成施工生产任务，为下一步交通分流赢得时间。

（4）合理安排交叉工程的施工，做好与其他单位的配合协调工作。

（5）做好临时工程的分流工作。

（6）合理地方分流网的作用，减少分流对社会的影响力度。

6结束语

通过本项目拓宽拼接段动态设计及施工技术研究，并应用于实际工程，圆满完成了施工任务，施工期间未出现任何安全、质量事故，并一致赢得社会的好评，为今后类似工程施工提供了很好的科学依据和工程实例参考，一是要做好交通分流组织安排，保证施工期间原有公路的安全通行，同时保证拓宽施工的安全；二是要充分理解动态设计理念在拓宽拼接技术中的作用，拓宽拼接段是工程质量的薄弱环节，设计方案的确定直接关系到整个工程的质量，要根据实际情况，制定切实可行的施工设计方案。

参考文献

[1]临潼至西安改扩建工程高速公路两阶段施工图纸设计

[2]耿建宇.公路路基拓宽改建力学行为及典型工程对策研究[D].西南交通大学，2013.

[3]宋文佳.高速公路拓宽路基差异沉降特性与控制措施研究[D].长安大学，2013