（林业工程专业论文）旧路加宽综合处治技术的研究与应用.pdf

摘要 近年米，随着囤k 经济的快速发展，道路交通逛崩迅猛增k ，公路、城 i 道路等r 路加宽加 钠改造l 榉也随着九型的付诸实施，国内l n 路利州综合改造i 样也越米越多。儿其我省口时面临 人最的日i 珞加宽加铺改造i 群止柏二进行 ”陌婴送行，研究! p l 路加宽综合处治技术具有很重要的现 实意义午前瞻性。 本文首先论述了h 路加宽i 程庄国内公路建设中的必然性祠i 重要性，对国内i j 路加宽综合改 造利川及其相关】。程进行了调研。然后在此基础上以我省绥满公路大庆至齐齐哈尔段改扩建r 样 为实例，详细阐述了在该工程选取试验路进行旧路加宽综合处治试验研究的情况。研究从确定加 宽没计山案j 划山案实施和施i 控制等一系列方面进行，最后结合试验段沉降观! 与分析，对各种 方案进行比较，确定有效合理的处治疗巢。 本文可供我省类似： 程的施丁控制试圳和参考。 关键词：旧路加宽路基路面施i处治技术 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，a l o n gw i t ht h e s p e e d yd e v e l o p m e n to ft h en a t i o n a le c o n o m y ，t h e h i g h w a yf i - e i g h tv o l u m eh a sb e e nr a p i d l yi n c r e a s e d a n dal a r g ev o l u m eo fw i d e n i n gp r o j e c t s f o rh i g h w a y sa n du r b a nr o a d sh a v eb e e nl a u n c h e d a n da l s om o r ea n dm o r er e c o n s t r u c t i o n s f o rd e t e li o r a t e dr o a d sh a v e b e e n l a u n c h i n g t b e r ea r el o t st ) i p r 。3 e c t sf a c i n g t h e r e c o n s t r u c t i o na n ds u r f a c ew i d e n i n ge s p e c i a l l yi no l l rp r o v i n c ei ti sr e a l l yi m p o r t a n ta n d p r e c u r s o r y 7o ns e a r c h i n gt h es y n t h e t i ct e c h n o l o g yf o rt h ed e t e r i o r a t e dr o a d sa n dw i d e n i n g p r o j e c t f i r s t l y ，t h i sd i s s e r t a t i o ni sf b rd e t e r i o r a t i o nr o a dw i d e n i n gp r o j e c t a n di ti st h er e s e a r c h a n di n v e s t i g a t i o nt ot h ed e t e r i o r a t e dr o a dr e c o n s t r u c f i o na n dw i d e n i n gp r o j e c t s ，f u r t h e r m o r e b a s e do nt h eb a s i s ，it a k et h ei n s t a n c eo fr e c o n s t r u c t i o n0 nd a q i n gt oq i q i h a rs e c t i o no f s u i m a nh i g h w a y ，a n dc a r e f u l l yd e b a t et h es c e n a r i of o rc h o o s i n gt h ee x p e r i m e n ts e c t i o n s a n dt a k i n gt h es y n t h e t i cw i d e n i n g t h ei v s e a r c hb e g a nw i t hw i d e n i n gp l a n sa n dt h a n ，t h e i m p l e m e n t e di ta n da d m i n i s t r a t e di ta n de t ca tl a s t b ym o n i t o r i n ga n da n a l y z i n gt h ef a l l i n g s e c t i o n so ft h ee x p e r i m e n t a l s ob yp r o d u c tc o m p a r i s o no ne a c hp l a n 。w ec a ns e t t l et h e r e a s o n a b l ea n de f f e c t i v es c h e m e t h i sd i s s e r t a t i o nc a l lb ear e f e r e n c et oo t h e rp r o j e c t si ns i m i l a rs i t u a t i o ni no u r p r o v i n c e k e yw o r d s ：d e t e r i o r a t e d r o a d w i d e n i n g ，r o a d b e d ，s u r f a c e ，l a u n c h i n g ，h a n d l i n g t e c h n o l o g y 1 绪论 l - l 论文研究的背景及意义 近年柬，随着圈民经济的快速发展，道路交通运量迅猛增氏，公路、城市道路等旧路加 宽工程也随着大量的付诸实施，国内旧路加宽工程也越来越多。尤其在我省公路建设中，由 于客观条件和资金问题以i 口修建了相当取程的二缀公路( 截止2 0 0 2 年末通车里程近6 0 0 0 公里) ，这些公路随着我省社会经济的发展和交通量的增加，已经不能满足社会和行车需求， 目前土地等不可再生资源的曰趋宝贵和紧张，导致旧路加宽工程将是我省本世纪初公路建设 所面临的重要和必须解决的问题。 从八十年代开始，我国商速公路建设基本上是“从无到有”。通过多年努力，设、，十和麓 工技术r 趋完善，国家规范制定较为完善。但有关旧路加宽等改扩建工程，规范涉及不多、 工程技术人员的经验也略有不足，用新建工程的方法是不能很好解决旧路加宽问题的，因此 研究旧路加宽工程综合处治技术还是一个较适用的课题。 综上所述，研究旧路加宽工程综合处治技术具有非常重要的现实意义和适用性。 1 2 国内外旧路加宽综合处治技术综述 旧路路基的加宽处理必须综合考虑加宽路基的稳定性和新旧路基间的整体性、路基沉降 和路堤自身的压缩变形、路基土的塑性累积变形等造成的不均匀沉降，以及新旧路基问的刚 度差异等对路面结构的影响。土工合成材料由于其具有特殊的物理力学特性而在旧路加宽综 合工程中发挥着极其重要的作用。 1 2 1 加宽路基稳定性 路基稳定性分析计算的目的是进行一种强度检验，即看地基与路堤是否发卜由于抗剪强 度不足造成的浅层、深层滑动破坏，进而提出稳定处治措施的设计方案。路基的稳定性涉及 到岩土性质与结构、边坡高度与坡度、工程质量与经济效益等因素。 路基稳定性验算时，按路堤施工期及公路营运期的荷载分别计算稳定安全系数。路堤施 工期荷载只考虑路堤自重，并应考虑路堤在施工期及预压期由于地基沉降而多填筑的填料增 重的影响：营运期荷载应包括路堤自重、路面增重及行车荷载，行车荷找的影响应按静止的 土柱作用考虑。地震力的计算只考虑水平向地震力而不考虑竖向地震力。 1 2 2 地基沉降计算与处理 沉降计算可以预计地基的竖向变形，并为控制这种变形提供依据。目前土力学所介绍的 地基沉降计算方法可分为两大类：第一类是经验系数较正法，采用这种方法是出于对地基土 的复杂性以及理论分析结果不i i 能有很高的精度的认识。这种方法用地基的固结沉降乘以沉 降系数来计算地基的总沉降，而固结沉降可用p 叩曲线或压缩模量e s 计算。 第、二类方法既看到了土的复杂性，同时电考虑到了现代工程对设计质量要求的提高，在 计算模式及计算手段上不断改进，但并非完全摆脱了第类方法；人们是从不同的角度来研 东北林业久学 呈硕卜学位论文 究沉降的，所以有的成果仅是沉降训算的一个侧面。 1 2 3 路堤自身压缩变形分析 土基是路面结构的最下层，承受着由面层传下来的车辆荷载和上部结构的自重、实践证 明，没有一个t 骚实、均匀、稳定的上基，即使采用很坚阎的面层，路面结构在车辆荷载作用 下，也会很快发生破坏。 实际工程l 卜| ，无论是水泥混凝土路面还是沥青路面出现的损坏现象，大部分都是由于土 基强度不足，稳定性变差，在外荷载作用下产生的过量变形所致。因此，设计和构筑一个举 实、均匀、稳定的基，提高二卜基的抗变形能力，是保证公路路面结构具有良好使用品质的 根本措施。 改进的分层总和法采用逐级加载的方法计算路堤填土自身压缩变形量，计算方法简捷， 参数较易取得，训算所得路堤自身压缩变形曲线与实测资料较一致。 1 2 4 路基土在行车荷载作用下的塑性累积变形分析 路基士在其自重和路面结构等静荷载作用下的变形主要表现为土体的压缩变形，可通过 室内试验测定土的相应变形指标，选取适宜的力学模型计算路基土的应力状态，从而得到路 基的总沉降量、不均匀沉降量、不均匀沉降范围以及沉降与时问的关系等控制指标。 路基土作为一种非线性弹一塑性变形体，在行车荷载作用下除产生弹性变形外，还会产 生部分不可恢复的塑性变形。塑性变形会随着行车荷载作用而逐渐累积，在行车道中央轮迹 带范围内的路基上所承受的倚载较大，荷载作用次数也较多因此产生的塑性累积变形也较 其它位置要大，从而导致路基土的不均匀变形。 1 2 5 土工合成材料在旧路改造中的应用 土工合成材料加筋土可以用来增加路基的整体稳定性，在旧路加宽改造工程中其发挥的 作用尤其显著。上工合成材料加筋垫层可提高软土路基的地基承载力，减小路基的不均匀沉 降，且虽有施工简便、快捷和投资少的特点。 上工格栅在公路路基应用中的作用机理表现在以下方面：土工格栅有较大的刚度，c t j 使作用在其上的衙载得以扩散，从而提高路基的承载能力，使路基变形均匀，减小不均匀沉 降：土： 格栅的抗拉强度较大，加强了土基的纵横向连接，减少了土基的纵横向丌裂，增 强了路基的稳定性：由于卜工格栅网眼的存在，制约了路基中颗粒材料的横向移动，形成 良好的嵌锁作用，使土体具有较好的整体抗剪能力。 姬同庚、赵峰等采用土工网垫包裹5 0 c m 后碎石挚层进行软基处理，现场实测结果表明， 在吹填粉细砂的软基上，原地基承载力小于6 0 k p a ，水平铺设2 层土工网垫，垂直问距2 0 c m ， 层问回填碎石土，振动碾压后承载力达2 5 0 k p a 以上，是单纯铺设一层土工网挚的2 倍，是 铺设土 ：网垫，仅进行强夯加碾压的1 4 7 倍。 江苏省高速公路建设指挥部、江苏省交通科学研究院介绍了土工格栅用于软基低路堤地 段，铺设于二灰碎石基层和底基层之间，减少不均匀沉降造成的基层丌裂利底基层局部强度 较低造成基层或路面坑槽破坏的情况。”。 重庆公路科学研究所采用掸塑性动力有限元方法，对车辆反复荷载引起的路拱塑性变形 以及将土工格栅铺设于小同位置的作用进行了分析。得出在路面底：g l ) j h 筋的减沉效果较好， 上工格栅加筋后可减少约5 0 的塑性沉降变形量，并可较大地改善路面的受力状态。” 王维佳等进行了四种厚度( o 1 0 n l n l 、0 17 i r m l 、0 4 0 m m 、0 4 7 r a m ) 的玻璃纤维网和一种土工 织物( i r w r ) 加筋的沥青混凝土的室内劈裂试验、小粱弯曲试验、低温收缩试验，得到的试验 结果表明：采用玻璃纤维网和土工织物加筋后，沥青混合料性能均好于, i ；d 1 1 筋情况。“ 综卜所述，目前。国内外的文献资料分别针对与旧路加宽综合处治技术相关的各方面内容 进行_ 不同程度的阐述，但直接用来介绍旧路加宽综合处治技术的资料相对较少。为此，小 论文选取了些较有代表性的旧路加宽综合改造工程的情况进行调研工作。调研主要搜集分 析有关加宽路基稳定性、地基沉降等与旧路加宽综合处治紧密相关的资料，为确定大齐路旧 路加宽处治方案提供参考。 1 3 论文的研究内容和方向 本论文以- i f t 省绥满公路大庆至齐齐哈尔段改扩建工程为实例，在垓工程选取试验路进行 旧路加宽综合处治试验研究。研究从确定加宽设计方案到方案实施和施工控制等- n ? i e j d - n 进行，最后结合试验段沉降观测与分析，对各种方案进行比较，确定有效合理的处治方案， 提出旧路加宽综合处治技术措施，为我省解决类似工程实际问题提供参考。 另外需要着重说明的是本课题是根据我省高等级公路建设和大齐公路工程的实际需要， 由黑龙江省高速公路建没局提出，并在省交n f s r i 省科委立项，对1 1 5 1 路加宽综合处治技术进 行研究。省高速公路建设局、大齐公路建设指挥部、同济大学、哈工大等单位组成旧路加觅 处治技术研究课题组，本人是课题组成员之一。 2 旧路加宽综合处治相关工程调研 调研中选取了以下一些较有代表性的i l l 路加宽综台改造路段： ( 1 ) 林肇公路林甸至泰康段：原有公路为渣油表面处理的县乡级公路，加宽改造为沥 青混凝上路面的二级公路。 ( 2 ) 哈尔滨至大庆高速公路：由原有的二级公路经一期改造为水泥混凝土路面的级 汽车专用线，二期改造扩建成水泥混凝土路面的高速公i i ! 各。 2 1 黑龙江省林甸至泰康公路改造调研 2 1 1 林甸至泰康公路概况 林甸全泰康公路长约4 9 7 k m ，交通量较大，是一条典型的旧路加宽路段。1 9 9 9 年春季 出现严重翻浆，改建前油渣表层厚2 5 m m ，i j 路宽8o m 。经亚洲开发银行贷款新改建为_ 级 公路，为沥青路面( 乡镇为水泥路面) ，旧路改造工程予2 0 0 0 年9 月完工。 2 1 2 林甸至泰康公路旧路加宽综合改造 浚公路全线旧路均采用清除旧路基的方法，未完全清除的旧路基，边坡挖台阶，清除旧 路基的深度视路基填高度而定。对河滩湿地路段，采用清淤回填砂砾的办法，或基底直接 填筑天然砂砾处理，压实度满足要求。路面结构为：1 5 c m 或2 5 c m 厚天然砂砾垫层、2 0 c m 厚 水泥石灰综合稳定土底基层、2 0 c m 厚6 水泥稳定砂砾基层、5 c m 厚粗粒式沥青混凝：tf 面 层和4 c m 厚中粒式沥青混凝土的上面层，参见表2 卜t 。 表2 卜1 路面结构组成及尺寸 路面结构层设计厚度( c i n )结构名称 上面层 4 中粒式沥青混凝十 f 面层5 租粒式沥青混凝土 基层 2 0 6 水泥稳定砂砾 底基层 2 0 水泥石灰综合稳定土 挚层 1 5 或2 5 天然砂砾 。望薹兰善釜。 粤生e 兰兰= = 三= = = 璧兰= 挚、 ，。4 = 三；：! 弋弋 肘2 】一i 职侧加宽路基横断面示罾： 1 0 0 图2 i 2 币侧加宽路基横断匿示意图 该项同基本利用了旧路，原有旧路路基高度除个别路段外基本按原地面来计算。路基填 基本粟用路线外大型取土场集中取上。因土质含水量大，路基填土方按2 0 土方掺影6 五 灰处理。排水防护设计，依据路线沿地面自然坡度及路线横向汇水面积设置排水殴施。不良 地地段，主要是湿地及其它低洼地表积水路段，采用清淤填中细砂等透水| 生好的材料处理基 底。 基层采用6 水泥稳定砂砾，底基层采用水泥石灰综合稳定土结构，比例4 ：6 ：9 0 。中 湿、潮湿等不良地质地段，根据实际需要，设置天然砂砾垫层。采用沥青混凝土路面。 2 1 3 林甸至泰康公路改造后的道路损坏调研 该路由于使用期短，交通量小，故道路现状大部分路况良好。整条道路的主要病害是裂 缝：向或纵向裂缝，块状裂缝和网状裂缝( 龟裂) 等。横向裂缝在整条道路间出现，裂缝的 宽度和深度不，长度一般贯穿整幅路面。纵向和斜向裂缝仅出现在某一特定路段附近，其 他路段无明显纵缝。道路其他病害，如路肩的松散和开裂较为严重。 横缝大量从路肩丌始发展起来，土路肩的纵向裂缝、横向裂缝的相互交错发展。和行车 道相比，路肩部分抗拉能力小，保温能力也低，而且两面临空，受低温影响大，因而首先开 裂。既已开裂，这个开裂端面就形成了一个薄弱断面，以后的冷缩变形就集中在这个断丽发 生，因而横缝逐步向路面发展直至贯通全行车道宽。因此，冬季低温冻缩是诱发横向裂缝的 主要原因。 纵向裂缝的成因主要来自路基和路面横向的不均匀变形，包括道路的横向不均匀冻胀和 道路的横向不均匀沉降。由于路基冻结线横向是不均匀的，横向的不均匀冻胀使路面表面在 纵断面上承受拉力。当研i 均匀冻胀量充分大，引起路面纵断面上的拉力大于陔低温条件下沥 青材料所能承受的拉力时，路面即将出现纵向裂缝。旧路改建时老路两侧不能提供运输车辆 使用的便道，路基施工时不能横向整幅旋工，路基中心线两侧有不均匀的沉降，造成了中心 线附近的纵向裂缝。 2 2 黑龙江省哈尔滨至大庆高速公路改造调研 2 2 1 哈大高速公路概况 哈大( 哈尔滨至大庆) 高速公路是省重点项目，也是省内第一条高速公路。哈大高速公 路分两期工程进行，一期工程自1 9 8 9 年4 月开上建设，于1 9 9 2 年10 月f 式通车。， ：期扩 东北林业几学t 程7 魄学位葩文 建工程自【9 9 6 年5 月丌工，于1 9 9 年l ( ) 月竣工，全 乏1 3 3 k m ，按平原微丘区坝向睢车道尚 速公路标准建殴。哈大高速公路沿线在地质构造上属第四纪冲积、洪积层。地表黑包嚆植r 0 5 m ，以| 、为黄粘_ l 、亚粘土、砂层等层厚不等，杜蒙境内以粉质土为手。 2 2 2 哈大高速公路旧路加宽综合改造 路基全宽2 2 5 m ，路面宽2 8 5 m ，中央分隔带2 or l l 。二期工程( 左半幅) 是将一期二| = 程现有右半幅的左侧硬路肩变为全幅路基的中央分隔带。左半幅横断面向置为路基宽 2 5 m ，行车道宽7 5 m ，路缘带为2 0 5 m ，硬路肩为l 2 0m ，士路肩为1 0 7 5 m ，具体 卵图2 2 1 。 图2 2 - l 哈大路二期工程路基横断面图 路基设计高度以原期工程路基竣【高度控制设计。填方路基路侧r 设置排水沟时，草 地路段设置2 + o m 宽护坡道，耕地路段设置3 o m 宽护坡道。含水量偏大的耕地路段应翻松晾 晒或适当掺入生石灰粉，降低含水量后再进行碾压。 细砂土填筑路基h 寸，要求采用粘性土进行护坡。不良地质路段需清基换填绌砂、天然砂 砾等水稳性较好的材料，清基土方弃于路侧作护坡道。护坡道宽2 o m ，高度控制在路肩标高 以下1 o m 为宜。 通过水泥和沥青混凝土路面的经济、技术比选，确定采用水泥混凝土路面。在该路起始 端约1 5 3 k m 路段采用沥青混凝土路面。沥青路面总厚度为6 5 c m ，其结构如表2 2 一l 所示。 表2 2 一l 沥青混凝土路面结构组成 结构层次结构名称设计厚度 上面层中粒式沥青混凝土 4 c m 中面层粗粒式沥青混凝土5 c m 底丽层热拌式沥青碎石 6 c m 基层6 水泥稳定砂砾 1 8 c m 底基层 32 水泥一5 石灰综合稳定土3 2 c m 水泥混凝土路面板厚为2 4 c m ，板氏宜控制在5 5 0 m 以内。上基层采用6 水泥稳定砂砾； 底基层采用3 水泥+ 5 石灰综合稳定土：在中潮湿路段设置天然砂砾挚层：硬路肩面层与 路面面层相同，如罔2 ，2 - 2 所示。 i 路加宽综台处治技术的研宄o 应用 幽22 2 9 喻久高速公路一甥_ r 挥路面结构阿 2 4 ： 哈大高速公路改造后的道路损坏凋研 19 9 8 年春季出现了大量的路面损坏。整条道路的主要病害是裂缝，有纵向、横向、斜向 裂缝，块状裂缝或例：伏裂缝( 龟裂) 等。 纵向和斜向裂缝在整条道路大量出现，裂缝的宽度和深度不一，长度一般贯穿整块面层 板，甚至延伸至数块板。纵向裂缝多发生在距行车道外侧分道线约1 j 2 5 m 范围内。纵向 裂缝两侧的混凝j 二板发生了明显的破碎，且裂缝贯穿整个面层板的厚度。 横向裂缝主要出现在哈大路起始端沥青混凝上面层路段，水泥混凝土面层路段相对较 少。道路其他病害，如路肩松散和丌裂等也较为严重，且路缘石有外移现象。沉陷、车辙、 松散和坑槽、泛油和拥包等仅出现存沥青混凝土自层路段。 哈大路水泥混凝土面层扳的纵向裂缝率明显高于横向。从1 9 9 8 年通车以来，纵向裂缝 呈逐年增长的趋势，尤其是在近期的调查发现纵向裂缝呈迅速增长的趋势，2 0 0 0 年春该调查 路段的裂缝率已达3 6 1 5 ，至2 0 0 年春该调查路段裂缝率而达4 6 8 。其中，由1 9 9 8 年 和1 9 9 9 年的春、秋两季调查资料可以发现纵向裂缝在秋季的发生率明显高于春季。而水泥 混凝土卣层板的横向裂缝在通车初期( 1 9 9 8 年春) 发展相对较快，以后逐渐趋于稳定。 哈大二期工程的实际建设工期仅为一年半，加宽扩建路基只经过了一个雨季的固结沉降 期，路基沉降不够充分，致使新l | ：_ ：j 路基结合部产生较大的差异沉降，因而造成路面板脱空而 产生大量的纵向裂缝。 哈大- - l 期工程路堤填高变化较大，易造成路基不均匀沉降。且填料主要为细砂土，有资 料表明在砂上上基上的面层裂缝较粘土土基上的面层裂缝多；况且新旧路基结合部是压实的 薄弱部位，上基和基层均不易压实，可能使新路堤产生较大的压密形变。所有这些都将使新 旧路基结合部生产较大的差异沉降，进而使路面不可避免地产生大量的纵向裂缝。 新j 日路基结合部一般位于新加宽路幅的行车道的位置，该处的土层一旦浸水变成潮湿， 产生固结形变，将导致路面行车道产，i 二纵向裂缝。 3 大齐公路旧路加宽处治与施工控制 3 1 大齐试验路的基本概况 人齐公路位于黑龙江省西部松嫩平原3 0 l 国道中段，属于我国东北冻融交替区，春季干 旱风大，夏季短促多阿，秋季低温早霜。大齐路沿线地势平坦，草原、湿地和沼泽约l 与全线 总长的2 0 。其他质条件主要属于第四纪沉积层，地表土多为粉质中液隈粘土和中液限粘土、 并问有弱碱性盐渍士的交错分布，其下为圆砾土、砂砾土和粉质粘土。地表排水不良，十壤 含水量较人，对路基的稳定性与工程施： j 均有较大的影响。 3 2 大齐试验路路基加宽方案设计 根掘大齐路原有路况、水文地质条件和i 【j 用的地方材料及对其他有关公路调研情况，综 合考虑各种因素对路基冈l 度差异、不均匀沉降、侧向滑移和防水防渗的影响。经大量室内试 验、理论分析及技术经济分析，分别在单侧和双侧加宽地段各选择了一个试验路段，共设讨 了7 种路基加宽方案进行试验研究。其中，单侧加宽试验段位于k 7 4 + 6 0 0 k 7 4 + 9 0 0 ，共3 种 方案；双侧加宽试验段位于k 9 6 + 1 0 0 k 9 6 + 4 0 0 ，共4 种方案。单侧加宽试验段与双侧加宽试 验段的试验方案平面布置分别如图3 2 一l 、3 2 - 2 的所示。 齐齐哈尔 大庆 一毫- - ( $ 3 7 4 p | ? 方寨1 一! 兰三竺鼎l ； 一! 三二羔k ：。l 一一! 图3 2 一t堕倒加帘嚣试验方睾平而布晋阁 3 2 1 基本处治措施 ： 2 1l 基底清淤与换填 旧路修筑时因就地取土而在路基边坡外侧形成了沿路线走向约3 5 m 深的积水沟，沟底 堆积了大量的淤泥。因此，必须彻底清除边沟内的淤泥以提高路基基底强度，减小山此而造 成的新旧路基削的不均匀沉降。边沟清淤后换填天然砂砾，砂砾层顶面需高出常水位2 0 c m 以上，并在其上设置3 的横向排水坡以利排水。 h 据期i 宽综台处清技术的删j - ：威用 方案四( d 4 ) 方案二f d 2 ) 加宽部分l i 路面边缘 方案- - ( d 1 ) 方案= f d 3 ) 。 加宽部分 图3 2 - 2 双侧加宽段试验方案平面布置图 3 2 1 2 台阶丌挖与构筑 为增加新旧路基的整体稳定性，在填筑前须先将旧路路基边坡面开挖成台阶状。单侧加 宽部分第一级台阶究3 5 0 c m ，高l o o c m ，其上三绒台阶的宽高均为1 5 0 c m x 1o o c m 。双侧加 宽部分均开挖成宽1 2 0 c m ，高分别为1 2 0 c m 、8 0 c m 、8 0 c m 的三级台阶。 3 2 2旧路路基单侧加宽方案 ；爨鼹萎一_ 乓；三三三謇粪褰；磊垂萼；i ；i 戛i ! i 霎冀甏篆誊筹 1 丽弱五i 酉曩霭rj ? 甍：一二： 5 爨萤煞l 主要主三了葛蚕委蚕紊= ；亏暑蚕i 豪5 。焉 3 哥9 “取地嘏 图l 单侧加宽方案一( s 1 ) 路基横断面布置图 方案一一( s t ) ：两层土工网垫方案，即：基底换填天然砂砥+ 土工网垫+ 天然砂砾+ 粉质土一 十- 工网垫+ 粉质上，如图1 所示。 根据t 程实践经验，当路堤填方高度低于4 o m 时，在新加宽路基中可只铺设2 层土工 网垫。但考虑到行车荷载在新旧路基结合部的局部荷载作用和路基顶部可能产生的滑动州路 面的剪切作用，故在s 2 方蒹中铺设了3 层土工网挚以进行对比试验。 方巢二( s 2 ) ：三层上工网势方案，即：基底换填天然砂砑+ 土丁网垫r 天然砂砾+ 粉质土 望 + 二f 一工网挚+ 粉质土一土 网垫+ 粉质二 = = ，如图2 所示。 日路缘石道路宁心线 图2 单侧加宽方案二( s 2 ) 路基横断面布置图 土工合成材料( 本试验路用上二 网挚) 加筋路堤不仅可以增强新旧路基间的整体稳定性， 而且还可使新加宽路基的强度和刚度得到很大的提高，从而有效地减小新旧路基问的刚度差 异”土工分成材判还具有减小新加宽路基的不均匀沉降和侧向位移的f 乍用，从而使得路基横 断面上的沉降趋于均匀。 万案if s 3 ) ：二次填筑方案，即：基底换填天然砂砾+ 士工网垫+ 天然砂砾+ 粉质土十土 工网辇+ 粉质土一二灰，如图3 所示。 瓢鼹警鞭并警 鐾鏊蠼 爰黏盘嫩j ， 一一 j | l 堍、 ，) 袋 2 z 二。z 。2 = = i 二。三万。峨：= ，| = i 嘲整兰鍪甄器萋豢篡茹1 ；面甄f 下西甄露? 翟 1 、i 总4 ”1 1 隧翳缚整_ 差三三主：? 蓦蚕翥蓑雩学爹夸妻i 豢露窭i 囊蛩g 爱逸霸 在路基项面以下3 o m 范围内采用粉煤灰：熟石灰= o 9 ：0 1 ( 质量比) 的比例均匀拌和 后填筑，以构成轻质路堤。二狄作为轻质路堤填料具有很好的工程性质：其后期强度高、整 体稳定性好，能够有效地减小新旧路基问的刚度差；其自重荷载小，能有效地减小路堤因白 重荷载作用而产生的压缩变形，对确保路基的容许工后沉降非常有利。 3 2 3 旧路路基双侧加宽方案 方案一( d i ) ：粉质土填筑方案，即：基底换填天然砂砾+ 粉质土瑚i 透水土工稚+ 粉质土 图4 双侧加宽方案一( d 1 ) 路基横断面布置篷= | 螺期l 煮综0 处搿投求的 j j 1 】 在粉质土路堤的内部和顶面各铺设一层不透水七工靠，可起加筋和隔离防渗的作用。山 于不透水上j r 确j 的加筋作用可增强新旧路基问的整体稳定性，减小路基的小均匀沉降；山于 不透水f ：工向的隔离防渗作用，可防止挚层砂砾荆的陷入，并能防止f 阿水浸入对路基的破坏， 同时也可在一定的程度呦戎少路堤目身的压缩变形。 方案二一f d 2 ) ：粉煤灰填筑方案，即：基底换填天然砂砾- 粉煤狄t 灰+ 不透水土工布， 如图5 所示。 图5 双侧加宽方案二( d 2 ) 路基横断面布置图 d 2 方案的地质条件相对较差，采用粉煤伙+ - - 灰的轻质填料填筑路堤，不仅可以降低新 路堤自罩，碱小路堤的压缩变形，而且还可以提筒新路堤的强度和刚度，并可减小路基在行 车荷载作用下的塑性累积变形。轻质填料路堤同时起到了减小新旧路基问刚度差和不均匀的 作用，从理论分析和工程实践来看，是旧路加宽方案中较为理想的一种综合处治技术。 方案三( d 3 ) ：砂砾填筑方案，即：自基底换填至整个路堤全填天然砂砾，如图6 所示。 旧路缘石 图6 双侧加宽方案三( d 3 ) 路基横断面布置图 由于天然砂砾是渗水性填料，可以很好地：舟浸入路堤中的雨水排出，刊时天然砂砾也具 有很高的强度和刚度，有利于减小新旧路基间的刚度差，并可减小路基在行车荷载作用下的 塑性累积变形。但天然砂砾由于自重较大，使得地基和路堤可能在自重荷载作用下产生较大 的沉降和压缩变形，从而造成新旧路基问较大的不均匀沉降。 方案四( d 4 ) ；粉质土+ 二灰填筑方案，即：基底换填天然砂砾+ 粉质土+ 二狄+ 不透水上 ：布，如图7 所示。 图7双侧加宽方案四( d 4 ) 路基横断 晰布置【孳= | d + l 力粲的地质条件桐对不好，采j e j 粉质土一_ 二狄的半轻质路堤，可使新路堤的强度利刚 度得到部分提高，并能减小一部分路堤的压缩叟形和塑性累积变形，可作为与其它加宽处治 方案的对比试验。 3 3 试验路路基施工的质量控制 试验路施工过稃中采用的质量控制依据为：公路丁程集制试验规程、公路土1 试验 规程、公路路面基层施工技术规范、公路沥青路面施工技术规范、公路工程质量检 验评定标准、公路路基路面现场测试规程、大齐公路试验路实施细则等。 3 3 1 材料质量控制 ：j3 ，1 1 天然砂砾 换填砂砾层，要求采用级配良好，质地坚硬的材料，二舆颗粒的不均匀系数最好大于1 0 ， 如有条件，可掺入一定数量的碎石，但要分布均匀。砂砾层含泥量不易超过5 ，不得含柯 草根、垃圾等有机质杂物。 天然砂砾要起到透水隔离的作用，对天然砂砾要求2 m m 以上的颗粒含量鹿大于6 0 ，最 低不得小于4 j 。施工所采用砂砾的筛分结果如表3 3l 。 表3 3 一1 天然砂砾的筛分结果 孔径( 。) 2 0 0i oo5 o2 506 303 0o1 6 o 1 6 通过牵( ) l o o9 1 97 52 5 9 2 4 763 2 3 1 07 1 3 3 312 路基填筑用土 按试验方案设计要求，路基填筑用土应为粘性土，液限u o 5 k n ， c b r 项 破强度 2 5 k n ，窄条拉伸强度 8 k n m ，单位面积克重不小于3 0 0 9 c m 2 。 3 3 2 施工质量控制 33 2 1 清淤回填 试验路要求路基宽度范围内的淤泥! 必须全部清光，由于试验路处于扎龙湿地区，清淤宽 度及深度都较大，且1 i 同地段情况也不群，平均清淤宽度1 2 米，清淤深度1 5 米。回填 砂砾第一层主要起找平作用，为便于施工，该层实际压实厚度为4 0 c m 5 0 c m 左右，余卜各 姆踮盯趼跖跖钳舛 层j f - l 实厚度基本控制在2 5 c m 一一3 0 c m ：铺筑到原地面高度时，按要求横向加铺t - 工网挚。对既 填砂砾的质量控制主要集巾在每层的压实厚度和压实度上。压实厚度除最下层超过3 0 c l n 外， 其余各层均在3 0 c m 以下；压实度的榆测吼重型压路机走后的轮迹深度为准，并结台灌砂法 检测，当深度小于2 m j n 且灌砂法检测结压实度超过9 0 时认为碾压合格；，实际检测结果表明 每层联压厚度和压安度均满足要求。 3 3 - 2 2 台阶丌挖 为r 彻底清除原坡面的浮土，增强新老路基的整体性，在路基填筑前先将原坡面丌挖为 宽l5 0 c m ，高io o c m 的台阶。实际施工时先放样，当填筑深度到达该台阶时便进行丌挖。整 个试验段共开挖出四级台阶，最卜级台阶宽3 5 0 c m ，高l o o c m ；其上各级均为1 5 0 x l o o c m 。 3 3 2 3 土，i ：合成材料铺设 每层土t 合成材料铺设前应先将台阶丌挖好并压实，两幅土工合成材料之问的横向搭接 宽度应大于3 0 c m 。 士工合成材料铺设时主要注意以下几点：十工合成材料之间的横向搭接重叠宽度最小 不低十3 0 c m ；土工合成材判铺设时应保持甲直，不能出现卷曲，扭曲；土工合成材料应 伸向台阶最内侧；必须采用铆钉将土：l 合成材料固定于填上层面。 3 32 4 路基土方填筑 上方填筑是试验段旖工的主要，j ：作内容，从l o 月1 3 闩丌始到1 0 月2 6 只结束，j 4 天内 共摊铺碾压1 3 层，摊销厚度2 ，6 0 m ，每层平均压实厚度为2 0 c m 。施工时每天夜阃备土，白 天碾压。当填筑到每级台阶高度时，按要求埋设网格。 路基土方填筑的质量控制主要集中在每层的压实厚度和压实度上。刘压实厚度的控制主 要在松铺时进行，每次松铺2 6 c r n 左右( 砂的经验松铺系数1 3 ) ；考虑到灌砂法检测压实度 的洪差较大，同时结合目视法进行，即要求碾压结束时，藿型压路机( 1 8 吨) 走后基本无轮 迹，当灌砂法和目视法检测结果都满足要求时认为压实度合格，再进行下一层的摊铺。每天 下午对当天碾压的土层均进行压实度及厚厦的检测，当压实度不能满足舰范要求时，重新进 行碾压：松铺厚度超过要求时，采用推土机进行削薄。实际检测结果表明每层碾压厚度和压 实度均符合要求。另外由于土的天然含水量接近最佳含水量故不需对土的含水量进行调整。 3 3 25 二灰层填筑 = 荻填筑层厚度1 o m ，分4 层碾压，每层平均压实厚度为2 5 c m 。由于进入十月下旬后 气温较低，每天夜f b j 各的土必须待到第二天气温回j - i 至f j 零上5 。c 以上时方可进行碾压。二狄 段与上方段交接处采用土工网挚措接，以防j 卜射裂缝的产生。 一? 扶填筑的质量控制也主要集中在每层的压实厚度和压实度上。压实厚度的控制主要在 松铺时进行，每次松铺3 4 c m 左右( 二灰的经验松铺系数i 3 5 ) ；在采用灌砂法进行压实度检 测时，同时也采用目视法检测，当检测结果同时满足要求时方可以进行下一层的摊铺。 3 置26 护坡与封层 为增强新建路堤n 稳定性，路基顶面采用粘肚士进行封层并对边坡进行防护= 封层铺 筑时也要求对压实厚度利压实度进行控制，保证压实后路基顶砸标高与设计标高一致，同时 要满足“实度岛于9 5 的要求。 3 4 大齐试验路基层施工质量控制 大齐一级公路单侧加宽试验段的路基路面结构设计方案如图331 所示，舣侧加宽试验 段的路基路面结构设计方案如图3 3 2 所示。 f 一b 圳 疗寨一 ( k 7 4 + 8 0 0 k 7 4 + 9 0 0 ) l n j l 划剐 方窠二 ( k 7 4 + 7 0 0 k 7 4 + 8 0 0 ) ( k 7 4 + 6 0 0 k 7 4 + 7 0 0 ) 剧33 1 人齐试验路单侧加宽路基路面结构方案设计幽 方案阻中2 。u 删 i 毕中2 。崛叫 方案四 ( k 9 6 2 5 0 k 9 6 + 4 0 0 ) 方案三p d l l ! g 删嶂中! 划方蹇二 ( k 9 6 + 1 0 0 k 9 6 + 2 5 0 ) 图33 2 大齐试验路戳侧加宽路基路面结构方案设计豳 3 4 1 试验路基层施工前准备 3 41 1 土基顶面的处理 在挚层施工前，对十基顶面进行清扫、整平，碾压至无明显轮迹。 3 4 1 2 测定土基顶面回弹模量 采用贝克曼梁法测定土基顶面的回弹弯沉值，约每e o m 一点。采用了承载板法测定上基 顶面的回弹模量l 每一试验路段2 3 点，共l l 点，双侧加宽试验段检测结果如表3 4 1 所示。 表3 4 1双侧加宽试验段土基顶面的回弹模量e 0 九庆齐齐哈尔左侧 检测位置 k 9 6 + 【2 0k 9 6 一- 2 0 0k 9 6 - 2 5 0k 9 6 + 3 0 0k 9 6 + 3 5 0k 9 6 + 3 8 0 ec ，( m d d )7 9 3 l7 4 ：3 56 8 6 89 01 37 9 0 86 l ( ) 6 人齐、一齐齐哈尔丑侧 检测位置 k 0 6 十i 0 0k 9 6 + 1 7 5k 9 6 + 2 2 0k 9 6 + 3 0 0 k 9 6 + 3 0 0 ( 砂垫层顶) r ( l p a ) 6 2 4 87 8 8 56 91 96 卜4 66 l 4 4 j j 路加宽综合处冶技术的埘咒与应用 ： 4 】：3 沉降和土j 量力观测 在挚层施工时对土基中埋设的沉降板和上压力盒进行观测，刈观测资荆进行整理分机。 3 4 2 试验路砂垫层旌工 3 q 2 1 天然砂砾质量要求 挚层砂砾采用级酉己良好，质地坚硬的材料，其颗粒的不均匀系数最好大j il o ，如有条件， 可掺入一定数量的碎石。砂砾层含泥量不得超过5 ，不得含青草根、垃圾等有机质杂物。 天然砂砾要起到透水隔离的作用，对天然砂砾要求2 m m 以上的颗粒含量应大于6 0 ，最 低不得小于4 j 。砂砾的筛分结果如表3 4 2 。 表3 4 2 天然砂砾的筛分结果 孔径2 1 5 2 0 0l o 3 00 1 6 ( 。)0 00 o0 5 6 36 通过率 197 55 94 3 2 31 071 3 ( )0 019227 6 3 4 2 2 不透水土工布几何尺寸指标 土工布幅宽4 o m ，每卷长5 0 m ；不透水膜幅宽8o m ，每卷长7 0 8 0 m 。 3 4 2 3 不透水土工布的铺设 方粟二和方案四的不透水上1 佰( 一膜一布) 的铺设是先在平整的土基的顶面纵向铺设 小透水膜，再在不透水膜上纵向铺设士工布后用爬钉固定。不透水膜和土工布的钠设要求平 整顺直。 方粱一不透水土工布( 两饰一膜) 的铺设是先在平整压实的砂垫层的顶面纵向铺设一层 土工布，然后在土工布上纵向铺设一层小透水膜，再在不透水膜上纵向铺设土工布后用爬钉 固定。不透水膜和土工布的铺设要求平整顺直。 3 4 2 4 天然砂砾的镝筑 虚铺厚度不超过2 4 c m ，采用1 4 t 振动压路机振动碾压5 6 遍，并进行洒水，光轮静压 2 3 遍，加振动碾压2 3 遍，直至光轮碾压无明显轮迹为止。 3 4 3 试验路底基层施工 ： 4 3 i 施工前埋设测试元件 按照试验路观测计划，在试验段土基顶面每一观测断面埋设土压力盒，该压力盒埋在上 基顶面。为了便于施工，在砂垫层施工完毕后丌挖至士基顶面以下1 5 m m 进行埋设。 垫层施工完毕后进行沉降板接管，将沉降板接管接高至垫层表面以下i ( ) 1 5 m m ，辇层和 基层范围内沉降板接管用塑料套管进行了包裹，以防接管与基层材料之间粘接或过大的摩擦 力影响观测。 3 4 3 2 底基层5 水泥稳定砂砾质量要求 底基层砂砾采用级配良好，掺入i39 4 的砾石，质地峰硬的材料，其颗粒的4 i 均匀系数大 于l0 。含泥量不得超过2 ，不得含有草根、垃圾等有机质杂物。 j 水泥砂砾一1 3 砾石底基层的级配满足要求。水泥稳定砂砾采用拌合机集中拌和，其 最人干密度为2 1 8 9 m5 ，虽佳含水量为5 1 8 ；7 d 无侧限抗压强度平均值为2 7 3 h l p af 满足 大于2 ( 6 p a 的要求) 。 3 4 3 3 底基层施工 底基层水泥稳定砂砾的施工采用拌合机拌和，自卸车装运，推土机摊铺，平地机和人工 整甲，14 1 振动压路机碾压。 3 4 4 试验路基层施工 3 4 4l 施工i i 沉降板接管 按照试验路观测计划，底基层施工完毕后继续进行沉降板接管，将沉降板接管接高至底 基层表面，底基层和上基层范剖内沉降板接管用塑料套管进行了包裹，以防接管与基层材料 之间粕接或过火的摩擦力影响观测。 j 4 4 2 巴基层6 水泥稳定砂砾质量要求 基层砂砾采用级配良好，掺入1 0 的砾石，质地坚硬的材料，其颗粒的不均匀系数大于 1 0 。含泥量不得超过2 ，不得含有草根、垃圾等有机质杂物。 6 水泥砂砾土1 0 砾石上基层的级配满足要求。水泥稳定砂砾采用拌合机集中拌和，其 最大干密度为2 1 9 9 m ：3 ，最佳含水量为5 9 9 ；7 d 平均无侧限抗压强度平均值为3 2 m p a ( 满 足大于3 1 4 m p a 的要求) 。 3 4 4 3 基层施工 基层水泥稳定砂砾的施工采用拌合机拌和，自卸车装运，摊铺机摊铺、整平成型，1 4 t 振动压机碾鹱成型。 3 5 试验路面层施工质量控制 3 5 1 施工前沉降板接管 按照试验路观测计划，上基层施工完毕后继续进行沉降板开挖接管，将沉降板接管接高 至上基层表面以r2 3 脚l ，基层范围内沉降板接管用塑料套管进行了包裹，以防接管与基层 材料之间粘接或过大的摩擦力影响观测。 3 5 2 原材料质量控制 3 5 2 i 沥青材料质量控制 沥青制料进后，要按试验规程抽样做针入度、延度和软化点试验。 置5 2 2 粗集料、细集料及矿粉质量控制 按照公路沥青路面施工技术规范( ，i j 0 3 2 - - 9 4 ) ，对它们质量及规格要求进行控制。 3 j 2 3 沥青混合料质量控制 一型些业坚兰全竺塑垫查堕。! 壅。! ! 、：型 热拌沥青混合料，选用