浅谈高速公路加宽及施工.doc

浅谈高速公路加宽路基的施工(作者：连霍改建项目刘卫军)摘要：本文结合连霍高速公路刘江至西南绕城段加宽改造工程的实施，提出旧路加宽几点施工方案，供后期施工参考。关键词： 旧路加宽 施工技术1.引言随着国民经济的快速发展，道路交通运量迅猛增长，既有公路、城市道路等旧路加宽加铺改造工程也随着大量的付诸实施。对旧路进行加宽加铺改造时要特别注意：新旧路基间的不均匀沉降以及新路基的塑性累积变形对路面结构响应的影响，新旧路基间的刚度差异对路面结构响应的影响，为此，在旧路加宽改造工程的实施之前必须进行先期的方案试验研究。通常可采用软弱地基处理、基底清淤换填、旧路路堤台阶开挖、土工合成材料加筋垫层和加筋土路堤、土工织物防渗和排水、改良土高强路堤和轻质路堤、铺设土工合成材料防裂层或增大加铺层厚度等工程技术措施。本文结合连霍高速公路刘江至西南绕城段公路加宽改造工程的实施，提出旧路加宽综合处治方案施工时的几点方案。2. 工程概述连霍国道主干线刘江至西南绕城段改建项目是在原路基基础上进行加宽扩建，路基加宽是在原有26m路基的基础上两侧各加宽8m后形成的，加宽后路基宽度为42m，其中：中央分隔带宽3m，左侧路缘带宽20.75m，行车道宽243.75m，硬路肩宽23.00m，土路肩宽20.75m。路基标准横断面为整体式横断面。原路面横坡为1.5，路肩横坡为3.0，考虑到原路面经过加铺、改造，整体路况较好，为便于与老路面相接，加宽部分的路面横坡为1.5，路肩横坡为3.0。设计行车速度120km/h，符合现行高速公路双向八车道标准要求。3.加宽路基设计3.1新老路基结合部位病害原因分析在新老路基结合部，路基和路面结构层厚度、强度不一，一侧为新建路基，一侧为原有老路基，质量和地基沉降存在差异，为道路开裂留下隐患；新老路基结合部位沉降量不一，必然会产生一定的沉降差异，特别是新填路基沉降量较大，而老路基已完成大部分的工后沉降，这样不可避免地在新老路基结合部产生一个沉降差值突变点，成为道路产生裂缝的主要原因;新老路基结合部位工艺较复杂，施工难度较大，往往在此易产生人为的质量问题，如密实度达不到设计标准等，也是产生裂缝的原因之一。3.2新老路基结合部处理的主要内容针对道路拓宽在施工和技术上的关键性问题，必须保证对新填土的压实质量；必须保证新填土与压实老路基土之间紧密结合。这两个问题解决好，就可以保证新老路基结合部的不均匀沉降。3.3 设计概况连霍国道郑州段老路基经过近十年的运营，路基沉降已基本完成，因此路基基底处理的目的是尽量减少新加宽路基的沉降量，缩小新老路基差异沉降量，进而减小新老路面出现纵向裂缝的机率。路基加宽采用挖台阶的方式进行，加宽台阶高度为0.8米左右，台阶宽度为1米，并设置3%内倾横坡，在原地面及路床顶面以下40厘米处各设置一层8米宽加强型双向土工格栅，路基高度大于4米时，在原地面以上1米处加设一层8米宽加强型双向钢塑土工格栅。为便于渗入到原路面内部水分的排出，路床面面以下40cm设置横向碎石排水层，其下40cm厚路床采用5%石灰土处理。上下路堤填料的CBR值需满足要求，否则应掺加结合料处理。对一般填土高度不高的路段地基采用碎石垫层法（即碎石垫层+土工格栅和土工布）进行处理。桥头段及高填方路段地基采用碎石桩法（即碎石桩+碎石垫层）进行处理。沿（压）河、塘段基底挖除淤泥后，采用片石回填，碾压稳定后用碎石嵌缝的方法处理。4. 路基施工4.1施工准备4.1.1在开工之前对设计院所交导线点进行复测，恢复线路中桩，绘制横断面图。对路基边缘、坡脚、边沟、借土场、弃土场等的具体位置，标明其轮廓，报监理工程师审批。路线的中心位置、高程、横断面、边坡度、平曲线超高均必须符合设计图纸的要求及监理工程师的指示。 4.1.2清理与掘除路基施工范围内原有的房屋、道路、沟渠、通讯、电力设施、上下水道、坟墓及其它建筑物应妥善拆迁、清除或改造。对公路用地范围内的植物、垃圾、有机杂质须进行清理、掘除、移运和处理，并挖除树根，同时对原老路排水沟的浆砌片石进行拆除。 4.1.3临时工程根据施工总体布置图中便道规划位置、结构形式修建施工便道；做好临时排水系统，保证将地表积水及施工时路基范围内的水通过该排水系统引入附近河渠或低洼处。 4.1.4土工试验 根据选定的取土场，对不同填料分别取样进行土工试验，包括颗粒分析、含水量、密实度、液塑限、有机质含量、承载比（CBR）和重型击实等试验，对路基原地表土也按要求取样进行土工试验，合格后报监理工程师审批，经审批后使用。4.2地基处理4.2.1碎石垫层法（碎石垫层+土工格栅+土工布）4.2.1.1 地基处理材料要求采用碎石垫层法处理的地基有三段，结构层为土工格栅+40cm厚碎石垫层+土工布。采用加强型双向钢塑土工格栅，横向拉伸屈服强度60KN/m，纵向拉伸屈服强度30KN/m，屈服伸长率3%，连接点剪切强度不小于1.5Mpa；碎石选用粒径2.05.0cm的未风化碎石，含泥量不大于5%；土工布采用裂膜丝机织土工布，纵向抗拉强度50KN/m，横向抗拉强度35KN/m，断裂延伸率25%，CBR抗顶破强度4000N，单位容重不小于240g/m2，撕裂强度410N，进场的材料必须符合上述要求。4.2.1.2 铺设土工格栅按设计要求将土工格栅伸入原路基范围的土挖除，将整个铺设范围整平，碾压至规定的压实度。铺设前路基表面应无硬凸出物，以免穿破土工格栅，从而降低土工格栅的强度。按设计图纸要求测量定出土工格栅的边桩。在下承层边部先铺设土工布，保证其锚固长度1.5m,再铺设土工格栅,并保证1.0m的锚固长度,铺设时应拉直平顺,紧贴下承层,不得出现扭曲、褶皱、重叠,其强度最大方向应与线路方向垂直,并注意做好搭接,搭接宽度不小于20cm，搭接处应尽量避开锚固反弯端。土工格栅采用U型圆钢固定。每次铺设不宜过长，应及时覆盖，以免长时间暴露或暴晒使其性能老化。当发现土工格栅有破损时，应立即修补好或予以更换。施工质量的控制(1) 当土工格网摊铺在碎石层上时，应先在碎石层上撒铺2cm厚的粗砂，以免土工格网直接与碎石接触而被破坏。(2)运料车应避免在已摊铺并张紧定位好的土工格网上直接碾压，以免对土工格网产生推移或破坏，从而影响施工质量。铺设土工格网的关键是保证连续性，避免产生扭曲、褶皱、重叠，要特别注意避免过量拉伸，以防止超过其抗拉强度和变形极限而发生破坏和撕裂。(3)每层填土厚度不大于30cm，压实度93。4.2.1.3 碎石垫层施工在土工格栅施工完毕并经检验合格后，应立即施工碎石垫层。在每隔20m 定出碎石垫层填筑的边桩。分两层摊铺碎石，每层压实厚度20cm。采用自卸车沿土工格栅边缘倾卸填料，不允许直接卸在土工格栅上面，卸料时应均匀、缓慢倾卸，堆料高度不得超过1m，以防填料集中受力。卸料后应及时摊铺，摊铺时沿路基宽度平行向前摊铺，第一层填料采用轻型推土机或前置式装载机，个别摊不到的边角采用人工配合平整，边卸料边摊铺。摊铺时应注意卸料、摊铺方向与土工格栅铺设方向一致，否则摊铺碎石时势必将土工格栅翻起。压实采用轻型压实机具压实。摊铺及压实时，一切车辆、施工机械只允许沿路堤的轴线方向行驶，不得在其上转弯。4.2.1.4 铺设土工布碎石垫层经摊铺平整、碾压密实并检验合格后，即可开始铺设土工布，其铺设方法与土工格栅相同，且必须符合以下要求：铺设时按路基横向铺设，接缝搭接采用缝接法，即采用移动式缝合机用尼龙线对面缝缝接，接缝宽度不小于20cm。土工布铺设时应拉直平顺，紧贴下承层。其边部应留足够的锚固长度，回折复裹在压实的填料面上，平整顺适。土工布与土工格栅的接缝应交替错开，错开长度应不小于0.5m。现场施工中发现土工布破损时，必须立即修补好。铺设完毕后，应立即覆盖土，第一层土采用轻型压路机压实，只有填土厚度大于60cm时才能采用重型压路机压实。4.2.2碎石桩法（碎石桩+碎石垫层）采用碎石桩法处理的桩径为0.5m，桩长为78m，桩间距1.21.6m，平面上呈梅花形布置。碎石垫层厚0.3m。 4.2.2.1施工工艺流程清理平整场地 施工放样 振动桩机就位 振动沉桩到位 加料填料 振动后拔管 拔管反插 提高至桩顶 转入下一桩位 桩基检测 摊铺碎石垫层 平整压实 铺设土工布 填筑土方4.2.2.2碎石桩施工方法：碎石桩采用逐步拔管成桩法先用桩管振动成孔，填入足够数量的碎石，振动密实形成桩体。施工前将场地整平，清除高空和原地面障碍物，并碾压密实，以利施工机械行走。测量放线，测出整平后的地面标高，按设计间距布设桩位并做出标记，桩位偏差小于10cm。成孔采用D2-60型振动沉管打桩机，沉管为812m长的无缝钢管，管径50cm，桩尖为四瓣活瓣叶，管壁厚15mm，上部有投料口；振动锤（激振力为45KN）;50KN卷扬机1台，装碎石料斗，另配小翻斗车和120KW柴油发电机。进场数量视现场作业面情况而定，单机日平均成桩约400m。根据地基土的特性，采用由外围向中间进行的施工顺序。正式施工前先作试桩，根据试验确定密实电流值、沉管提升速度、反插次数、留振时间和填料量等主要技术参数，同时验证施工工艺是否合理，以指导大面积正式施工。桩机就位及成孔 校正桩管的竖直度1.5%，校正桩管长度及投料口位置，使之符合设计桩长。启动卷扬机电机，使振动锤与沉管以12m/min的速度在土层中徐徐下沉，直至达到设计深度。填料振冲 采用逐步拔管法。往沉入土层的沉管填满碎石后，启动振锤，先拔管0.5m左右，留振3040s，然后边振动边拔管，拔管速度要均匀，每拔1m，停拔振动2030s，下插0.6m，并由密实电流控制桩体密实情况，如未达到密实电流时，应提起振冲器，继续加料振冲，直至该处密实电流达到规定值为止。重复进行至桩顶部再留振3040s ,拔管速度一般控制在11.5m/min。关机移位至下一桩位。施工过程中应记录：沉桩深度、制桩时间、每次碎石灌入量和反插次数等。施工完毕后，及时按设计和规范要求对桩基进行质量检测，经检测合格后，将原地面整平并碾压好，然后摊铺30cm厚碎石，压实后上铺土工布，对土工布的要求和铺设方法同碎石垫层法。碎石桩施工时应严格控制填料量、桩管提升速度和高度、挤压次数和时间、电机的工作电流等，以保证挤密均匀和桩身的连续性。4.2.3河、塘基底处理路基加宽范围内的沿河、塘段基底采用回填片石处理。施工时先将路基加宽范围内的河、塘内积水抽干，彻底清除基底淤泥后，采用片石回填，碾压稳定后采用碎石嵌缝，其上逐层填筑路基填料至原地面，分层压实，其压实度要求93%，填筑时将河（塘）堤岸挖成1m的内倾3%的台阶。4.3 路基填筑 在路基正式施工前，针对不同土质、不同压实度要求进行试验段施工，确定合适的松铺厚度、压实机械、压实遍数、作业长度等各种施工参数，以指导大面积施工。路基填筑施工时严格按照试验段所确定的参数进行控制，施工时分层填筑在填筑土方前，按设计要求采用人工挖台阶，台阶高度0.8m,宽度1.0m,设内倾3%的斜坡，每层压实厚度不大于20cm。按设计位置铺设8.0m宽加强型双向钢塑土工格栅。土方采用机械装运，根据车容量和填筑厚度按网格法卸土，严格控制松铺厚度，为保证边部压实质量，填筑时路基两侧各加宽50cm。卸土时顺序为先两侧后中间，用推土机将土慢慢推送到准确位置，卸土堆距离要适当，防止过密过稀。不同种类填料不得混填，上下两层使用不同填料时，每种填料厚度不得小于50cm。填筑时按照公路工程质量检验标准进行质量控制。4.4、路床施工4.4.1石灰土（5）施工路床40cm厚5石灰土施工前按质量验收标准准备下承层，表面应平整、密实，具有规定的路拱，平整度、压实度、标高均应符合规范要求。路床施工前上路堤应复压并洒水湿润，报监理工程师验收，合格后即可进行灰土施工。灰土分为两层施工，每层控制压实厚度为20cm。施工时先作试验段，其目的是确定灰土在生产过程中各种原材料的用量和布料方法，确定灰土的松铺厚度、拌和遍数及含水量的控制方法，掌握灰土的整形方法，确定灰土的碾压工艺（碾压时的机械组合、碾压遍数和碾压时间），了解灰土的养生情况及生产能力，对配合比进行验证。施工要点如下：(1)机械准备需配备足够数量的稳定土路拌机、压路机、平地机、推土机、洒水车及配套的运输设备。(2)土的准备根据配合比及击实试验结果计算土及石灰的用量。从取土场取土运至已交验的路基上，先用推土机初步整平，配合人工捡除土中杂物，再用平地机精平并稳压成型，在整个施工段落内抽取若干个点，测出各个点土的每平方米重量、厚度和含水量，计算出土的松方容重和平均厚度，以便准确控制用土量。(3)撒布石灰 提前将石灰消解过筛，施工时计算好每延米用灰量，人工沿线路方向，在半幅路基中心码方，用卡尺检查,保证每米的用灰量,然后人工布灰。布灰时应采用扣锨法布灰，严禁铁锨抛撒。最后用刮板刮平，避免因布灰不匀而造成拌和后的灰窝、灰带现象，量测石灰的松铺厚度，根据石灰的含水量和松密度，检验石灰用量是否合适。(4)拌和石灰撒布好后，用路拌机拌和，先拌和遍，测定混合料的含水量，若含水量过小，根据需水量洒水，并将灰土的含水量控制在比最佳含水量高12个百分点。闷料半小时，再用路拌机翻拌12遍；在每次翻拌过程中，应有23人挖槽检查路拌机是否将灰土拌匀拌透，灰土底部是否有素土夹层和漏拌的灰带。灰土拌匀后，抽取试样检测灰剂量，做标准击实试验，用试验配合比校核现场灰土的配合比是否准确，并成型灰土强度试件。(5)整形拌和好灰土后，用推土机的履带稳压遍，消除灰土潜在的压实不均匀现象（特别是路拌机轮胎压过的地方），然后用轻型压路机再稳压一遍，用平地机整形。(6)碾压精平后检测高程，用轻型压路机（12t15t）静压，稳压12遍。稳压后用震动压路机弱振（高频低幅，激振力约200KN）23遍，之后强振（低频高幅，激振力约330KN）12遍，然后用光轮压路机（1820t）静压，最后用胶轮压路机终压12遍。(7)养生及时洒水养生，封闭交通，除洒水养护车外，禁止其他车辆通行，7天后开放交通。(8)施工注意事项施工时加强质量检测，对含水量、灰剂量、压实度及强度主要指标加强检测。首先要严格控制原材料质量，随时检查石灰的钙、镁含量，严格控制好土、石灰的每延米数量，布灰时应严格整平，保证布灰均匀。其次对于土、混合料应控制好含水量，混合料碾压前含水量宜比最佳含水量高12。路拌时要严格控制拌和深