旧路改建路基施工技术

旧路改建路基施工技术 摘 要 随着交通等级的不断提高 原由路面已不能满足现在的交通需求 为降低 工程造价 对原由路基进行加宽改造已成为一种趋势 论文叙述了公路改建的理论问题 原有路基对改造路基质量控制的影响 旧路加宽的地基沉降与路基稳定性分析 路基施工 质量控制和改建路基的施工技术等内容 重点论证了公路改建的路基施工中所注意的主要 问题 特别是新旧路的衔接和土工格栅在旧路改造中的应用问题 关 键 词 旧路 改建 施工 技术 1 公路改建的必要性 为了提高交通的安全性 通过能力和排除堵车地点而对道路进行改建时所采取的一切 措施 都可以认为是改建 必须对道路进行改建的原因是多种多样的 如 1 交通量的增长导致车速的降低 在某些路段上出现堵车现象 严重恶化了运输质量 2 交通事故增多 3 必须将道路引出居民点或是在已规划的区域内重新出现建筑物 如飞机场等 而必需将 道路引出该地区 4 消除公路与铁路的平交 5 考虑环境保护的要求 6 必须保证车辆沿路通过 如长途公共汽车或密集的旅游车 7 道路必须适应长挂车的正常行驶 8 交通流中出现大件运输车辆等等 目前的旧路改造 绝大多数是采取提高公路等级的办法 从而提高公路运输能力 提高公 路等级主要采取两个办法 一是进行道路加宽 二是消除旧路病害 提高路面质量 无论 是道路加宽还是旧路病害的处理 起着决定性作用的是公路路基的施工 其中包括 新路 基的施工质量控制 旧路基含水量过大的处理与防治 新旧路基的结合部位的处理等等 2 改建路基的施工技术 2 1 路基加宽工程施工技术 1 路基加宽填土的选择 路基拓宽的填土部分应当与老路基形成一个整体结构 使能保持良好的水温状态 最好的 解决办法就是拓宽时使用与老路基相同的土壤 如果做不到这一点 就只能使用非粉质的 砂性土 并严格遵守填筑规定 虽然砂性土有时要远远运来 比使用当地粘土要贵得很多 但是将来可以使路面寿命延长 并减少养护费用 所以初期的这种投资还是很合理的 路 基改建的造价往往会高于新建的 30 50 原因就在于必须使用高质量的土壤和复杂的施 工工艺 如果路基高度在 2 米以下 单边拓宽 而且在拓宽部份上有一条一级路标准的分离式 车道 建议使用与老路基相同的土壤 路基高度在 2 米以上 非对称拓宽时最好只用砂性 土 目前常常按一级路的要求进行改建 这样实际上是建一条新路基 而新老路堤之间的低洼 处将作为中央分隔带 其中的积水要引到断面的最底处 在这种情况下 拓宽的路基可以 使用任意土壤 与老路基土壤无关 一般情况下用于加宽路堤的土壤 其渗透系数应大于老路基土壤的渗透系数 2 保证机械作业宽度 如果路基拓宽的宽度小于压路机或挖土机所需行驶的宽度 此时施工是很麻烦的 而且达 不到质量要求 所以要增大拓宽的宽度 保证施工机械正常运行 对于 2 米高路堤进行对称拓宽并将边坡做成 l 3 1 4 时 加宽带的宽度一般不小于 3 米 以便于机械操作 3 路基加宽时对边坡 边沟要求 如果路堤高度不到 2 米 为了使新老土壤更好的结合 可在边坡上松土或切成 0 2 0 25 米 深的沟 并将堤坡限制在 1 10 到 1 5 之间 如果路堤很高 应在边坡切成 0 5 米高的阶 坎 斜坡为 0 5 堤坡为 1 3 路堑对称拓宽时 如其深度超过 2 米 尤其是 6 米以上 为了提高边坡的稳定性 最好将渠道边沟改成三角形或梯形断面的有铺砌的排水沟 这种 边沟有很多优点 如有利于交通安全 降底边坡高度 减少工程土方量 少受冲刷 便于 除雪 可迅速恢复路基的夏季水温状态 设置这种加固排水沟的费用 经 3 5 年就可以得 到补偿 4 机械作业方法与压实度 路基拓宽施工时 首先要将加宽的地方的种植土去掉 压实时使用振动式压路机为好 尤 其是对亚粘土 亚砂土和砂性土更有效果 压实机械的速度为 380 米 小时 土层厚度 0 35 米时 压实系数可达 K0 0 95 如速度加至 50 550 米 小时 层厚应降到 0 3 米 总之 速度和层厚越降低 压实效果越好 如速度 V 300 小时 层厚 h 0 25 时 压实系 数可达 K0 0 98 如果路堤高度不到 2 米 可用推土机将边坡土刮松 0 2 0 25 米深 因为老路基的边坡多为 1 1 5 可将用铲运机 运土车或自卸汽车运来的土用推土机推下 并作成 5 以上 对于粘性土 和 2 3 对于砂性土 的缓坡 压实层的厚度应根据压实机械 的种类 性能和作业方法 通过计算确定 从而保证拓宽路基的相对压实度不低于原有路 堤土壤的压实度 在 2 米以上高路堤的边坡上 根据填土的情况将其切成阶梯 开始从底部切 然后逐 渐往上 将上部土铺在下一阶台上并进行压实 这样可提高工作效率 20 30 其中最重 要的一道工序是压实台阶上的土壤 一般选用振动式悬臂压实机械最好 5 特殊部位填筑材料的处理和使用 在拓宽深 2 米的路堑时 先将边坡的种植土去掉 如路堑深 6 米 则先填平边沟并压实 然后从边坡上方切土运走 逐次下移 最后底部开始处理边坡 并对拓宽土基路肩进行干 燥处理 路基上层 1 米深处 由路面底算起 只能用 250 毫升以下的粗粒碎石屑 细嵌缝料的含 量不能超过 30 如果细粒含量过少 在压实时含水量要提高到最佳值的 1 3 倍 如果是大粒碎岩土壤 抗压强度 R 50 公斤 平方厘米 要分两次压实 先用 25 吨钢轮 压路机 后用 25 30 吨胶轮压路机 各压 10 20 次 对于这种土壤也可以用振动式压实 机械 如果用粉煤灰填筑和拓宽路基 应考虑到它的非均质性 压实前 它的铺层厚度不能 超过 20 25 厘米 如果使用振动式压实机械 其厚度可达 35 40 厘米 粉煤灰混合材料 的含水量若低于最佳含水量时 要求按有关规定加水 这样才可保证最佳压实度 在操作 时也无灰尘 2 2 路基加高和纵断面改善的施工技术 旧路改建中加高路基 这在技术上是一项复杂的任务 路基加的越高 新填土壤沉陷 和滑落的可能性就越增大 工程施工的第一步是用铲运机将边坡的表层土壤去掉 如边坡 有砂 碎石 砾石及其它与土壤物理特性不符的材料 也应去掉 然后再分层填筑到要求 的宽度和高度 如果加高时需要铲除原有路面的时候 路面铲去后 应将路槽内的土壤松动 10 厘米深 随后填筑与路基相同的土壤 再分层压实 每层的土壤厚度要采取不大于压实机械施工规 范规定的 0 6 0 7 并严格遵守最佳含水量和压实系数 K0 1 03 1 05 的规定 老路槽恢复完之后必须整形 做成不小于 4 的双面横坡 然后再分层填筑 达到设计 标高 为了提高压实度 使之与经过长期运营的老路基相适应 每层填土的厚度应该比规 范小 20 25 最好用胶轮压路机 轮胎压力初期用 2 3 公斤 平方厘米 后期用 3 4 公斤 平方厘米 如果是亚黏土 可提高到 6 8 公斤 平方厘米 在压实砂性土时 轮胎 压力始终是 2 3 公斤 平方厘米 压路机的速度为 初期和末期 2 2 5 公里 小时 中 期 8 10 公里 小时 为了防止因边坡坍塌而使压路机滚到边坡下 在填筑加高的路堤时 特别是使用拖式 轮胎压路机时 第一次和第二次的碾压路线要在离开路堤边线向内 2 米 以后每次碾压时 向外移 1 3 的压路机宽度 但不得靠近路基边线 0 5 米 这条 0 5 米宽的路基边线可用 500 1000 公斤的振动板压实 或者将路基每侧多加宽 0 5 米 待压实后将多余的移做他 用 无论在什么时候边坡的表层都是得不到充分的压实的 尤其是路堤高 2 10 米时 必 须使用 480 型单滚筒式振动压路机充分压实边坡 在翻浆路段换土时 在与相邻路的连接处要挖成梯形坑 其纵向斜坡应为 1 10 这 样可以避免新老土之间的发生不均匀冻胀 无论新换土壤的性质如何 都要在坑底加排水 措施 即在老土的纵向最底处 横贯路基铺设一根排水管 直径 D 80 100 毫米 如果管 壁是不透水的 则可在其上半圆内钻孔或是每隔 30 50 厘米锯一道口子 2 3 路基边坡的整平和加固施工技术 路基拓宽时最困难的是边坡后填土层的压实问题 路堤拓宽填土在边坡上应多出 5 10 厘米 路堑边坡上可多出 10 15 厘米 这样在边坡整平时只限于切去土壤 如果边坡 填筑的是种植土 则没有必要预留整平余量 路基边坡的加固形式是根据自然条件及当地材料因地制宜选择 对于不受水淹的路堤 其基本的护坡形式是种植多年生的草皮 如果没有好的种植土壤 可种植混合牧草 为防止边坡被水毁 尤其是对于暂时受水淹的路堤 建议用 10 的硅酸盐水泥或是分 解较慢的沥青乳液进行加固 土层的加固深度不小于 10 厘米 用沥青乳液的土壤比用水泥 土容易摊铺和压实 而且可立即生效 不需要形成时间 但这种加固的成本高 推广比较 困难 对于容易受到冲刷的土壤或在水患严重的地方 用混凝土预制板加固边坡 当水的流 量很大 水面坡度超过 3 时 以及在人工构造物附近时 预制板的尺寸应为 50 50 8 厘米 预制板铺应在砾石或砂石上 应避免直接铺在粘土上 以防止冻胀对其产生影响 此外 还有其他形式的钢筋混凝土和混凝土护坡预制板 如格构坡 这些预制板是用钢卡 销或是用钢筋混凝土桩固定在边坡上的 形成格构 预制件的长度为 1 2 米 梯形横截面 尺寸为 5 10 厘米或 10 20 厘米 网格的里面一般种草或填石 在改善路基边坡稳定性方面 如果边坡表面变形深度不大 可以用路基的土壤将其整平 采用推土机按滑塌的深度先把边坡犁成沟 再按水平分层填筑土壤 并用振动夯仔细地将 其夯实 在边坡地下水源出口处 将边坡底部挖开 根据路堑的深度填筑 1 3 米的台基 并全 部用抗冻的砂石或砾石筑成 0 15 米直径的反滤排水管 在土壤开挖处回填抗冻 防水材料 砾石 石料 碎石 炉渣等 在路堑上坡以外 5 米处再设置一道 0 8 米深的截水沟 通常可以提高路堑边坡上部的 稳定性 如果路堑边坡全部滑塌 而且覆盖了边沟甚至路肩 建议在进行工程地质勘察之 后 再制定加固方案 路堤边坡不稳定的主要原因是防水和防冻的效能较底 以及筑路石料非常易碎 如路堤内 有易风化的石料 可以在边坡下用小卵石 砾石或砾石砂筑成挡土墙来提高路堤边坡的稳 定性 也可以提高路堤底部加宽的稳定性 为了防止挡土坡被路堤加宽土壤淤积 最好用 玻璃纤维或聚合材料在它们之间设置一道防淤层 用石料做的挡土堆边坡不能大于 1 1 3 用大石料时允许到 1 1 为了降底造价 有时用非粉质粘土当做挡土堆 其坡度 不应陡于 1 2 5 挡土堆的底部应当作成 1 2 的降坡 2 4 旧路路基单侧加宽施工技术方案 1 单侧加宽方案一 即 基底换填天然砂砾 碎石土 砂砾土 山皮土 风化砂 土工 格栅 风化砂 碎石土 砂砾土 山皮土 用于路基单侧加宽高填方处 并且宽度满足机械碾压作业的要求 土工格栅不仅可发增强 新旧路基间的整体稳定性 而且还可以使新加宽路基的强度和刚度得到很大的提高 从而 可有效地减小新旧路基间的刚度差异 土工格栅具有减小新加宽路基的不均匀沉降和侧向 位移的作用 从而使得路基横断面上的沉降趋于均匀 2 单侧加宽方案二 即 基底换填天然砂砾 碎石土 砂砾土 山皮土 4 水稳碎石 土 砂砾土 2 5 旧路路基双侧加宽施工技术方案 1 双侧加宽方案一 即 基底换填天然砂砾 天然砂砾 碎石土 砾石土 山皮土 风 化砂 土工格栅 风化砂 碎石土 砂砾土 山皮土 由于天然砂砾的渗水性填料 可以很好地将浸入路提中的雨水排出 同时天然砂砾也具有 很高的强度和刚度 有得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 2 双侧加宽方案二 即 基底换填天然砂砾 碎石土 砂砾土 山皮土 4 水稳碎石 土 砂砾土 2 6 土工格栅在旧路加宽中的施工技术 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 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道路的使用品质 1 施工前准备 清除腐殖土等不适宜土层至少 30cm 将老路基按设计要求挖台阶 检查密实度 如不符合 要求 则用手扶式压路机压实 使其压实度达 90 以上 若原有路肩质量较差 达不到设 计要求 要将路肩翻晒后再碾压 以满足质量要求 2 土工格栅的施工 土工格栅沿线路的横向铺设 将成捆土工格网自老路堤往新路堤方向展开 按设计长度 截断 施工时应保证格栅铺向与线路走向垂直 先将铺设在老路堤上的端部锚牢 然后展开至挡墙上 用带排钩横梁将土工格栅张拉紧 使之产生 2 4 的伸长 U 形锚钉的间距不大于 1m 其长度大于 25cm 相邻两幅土工 格栅的搭接长度不小于 20cm 并用尼龙绳呈之字形穿绑 使之成为一体 土工格栅覆盖至 每层挡墙的全宽 土工格栅在试验路段中共铺设了 10 层 一至三层的土工格栅的间距为 50cm 四至八层 的土工格栅的间距为 90cm 八至十层的土工格栅为 30cm 由于填土 6 8m 不等 且填土 较高 所以采用满铺 土工格栅的铺设长度 4 9m 不等 3 施工质量的控制 当土工格栅摊铺在碎石层上时 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 运料车应避免在已摊铺并张紧定位好的土工格栅上直接碾压 以免对土工格栅产生推 移或破坏 从而影响施工质量 铺设土工格栅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 每层填土厚度不大于 30cm 路床范围内压实度 93 其他部位 90 2 7 旧路加宽试验路的观测测试 在旧路加宽改造工程中需进行必要的现场观测测试 以便掌握地基和路基的沉降与变形 以及路基土体内应力状况 在试验路单侧加宽段的每个横断面均埋设 6 对沉降板和土压力 盒 双侧加宽段各埋设 5 对沉降板和土压力盒 沉