舊路加寬綜合處治方案設(shè)計的幾點考慮

1、舊路加寬綜合處治方案設(shè)計的幾點考慮    作者：孫四平 侯蕓 郭忠印 張艷 張樹山 仝運濤摘要：舊路加寬改造對提高既有道路等級和改善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有較高的技經(jīng)濟價值。在舊路加寬改工程的方案設(shè)計時需進行多方案的比選，同時必須綜合分析各方案的地基沉降、路基穩(wěn)定性、路基靜載壓縮變形、以及路基土行車荷載作用塑性累積變形等造成的路基表面的不均勻變形，以便采取可靠而有效的綜合處治方案。 關(guān)鍵詞：舊路加寬 土工合成材料 不均勻變形；  隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，道交通運量迅猛增長，既有公路、城市道路等舊路加寬加鋪改造工程也隨著大量的付諸實施。對舊路進行加寬加鋪改造

2、時要特別注意：新舊路基間的不均勻沉降以及新路基的塑性累積變形對路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響，新舊路基間的剛度差異對路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響，面層反射裂縫的防治等。為此，在舊路加寬改造工程的實施之前必須進行先期的方案試驗研究。通?？刹捎密浫醯鼗幚怼⒒浊逵贀Q填、舊路路堤臺階開挖、土工合成材料加筋墊層和加筋土路堤、土工織物防滲和排水、改良土高強路堤和輕質(zhì)路堤、鋪設(shè)土工合成材料防裂層或增大加鋪層厚度等工程技術(shù)措施。本文結(jié)合大齊（大慶齊齊哈爾）公路加寬改造工程的實施，提出舊路加寬綜合處治方案設(shè)計時的幾點考慮。 1. 大齊試驗路路基加寬方案設(shè)計的比選 1.1 大齊試驗路的基本概況 大齊公路位于黑龍江省西部松嫩平原30

3、1國道中段，屬于我國東北凍融交替區(qū)，春季干旱風大，夏季短促多雨，秋季低溫早霜。大齊路沿線地勢平坦，草原、濕地和沼澤約占全線總長的20%。其地質(zhì)條件主要屬于第四紀沉積層，地表土多為粉質(zhì)中液限黏土和中液限黏土、并間有弱堿性鹽漬土的交錯分布，其下為圓礫土、砂礫土和粉質(zhì)黏土。地表排水不良，土壤含水量較大，對路基的穩(wěn)定性與工程施工均有較大的影響。 1.2 大齊試驗路路基加寬方案設(shè)計 根據(jù)大齊路現(xiàn)有路況、水文地質(zhì)條件和可用的地方材料，綜合考慮各種因素對路基剛度差異、不均勻沉降、側(cè)向滑移和防水防滲的影響。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析，分別在單側(cè)和雙側(cè)加寬地段各選擇了一個試驗路段，共設(shè)計了7種方案進行試驗研究。其中，單側(cè)加

4、寬試驗路位于K74+600K74+900，共3種方案；雙側(cè)加寬試驗路位于K96+100K96+400，共4種方案。 基底清淤與換填 舊路修筑時因就地取土而在路基邊坡外側(cè)形成了沿路線走向約1.5m深的積水溝，溝底堆積了大量的淤泥。因此，必須徹底清除邊溝內(nèi)的淤泥以提高路基基底強度，減小由此而造成的新舊路基間的不均勻沉降。邊溝清淤后換填天然砂礫，砂礫層頂面需高出常水位20cm以上，并在其上設(shè)置3%的橫向排水坡以利排水。 臺階開挖與構(gòu)筑 為增加新舊路基的整體穩(wěn)定性，在填筑前須先將舊路路基邊坡面開挖成臺階狀。單側(cè)加寬部分第一級臺階寬350cm，高100cm，其上三級臺階的寬×高均為150cm&

5、#215;100cm。雙側(cè)加寬部分均開挖成寬120cm，高分別為120cm、80cm、80cm的三級臺階。 方案一(S1)：二灰填筑方案，即：基底換填天然砂礫+土工網(wǎng)+天然砂礫+粉質(zhì)土+土工網(wǎng)+粉質(zhì)土+二灰。 在路基頂面以下1.0m范圍內(nèi)采用粉煤灰熟石灰=0.90.1(質(zhì)量比)的比例均勻拌和后填筑，以構(gòu)成輕質(zhì)路堤。二灰作為輕質(zhì)路堤填料具有很好的工程性質(zhì)：其后期強度高、整體穩(wěn)定性好，能夠有效地減小新舊路基間的剛度差；其自重荷載小，能有效地減小路堤因自重荷載作用而產(chǎn)生的壓縮變形，對確保路基的容許工后沉降非常有利。 方案二(S2)：三層土工網(wǎng)方案，即：基底換填天然砂礫+土工網(wǎng)+天然砂礫+粉質(zhì)土+土工

6、網(wǎng)+粉質(zhì)土+土工網(wǎng)+粉質(zhì)土。 土工合成材料（本試驗路用土工網(wǎng)）加筋路堤不僅可以增強新舊路基間的整體穩(wěn)定性，而且還可以使新加寬路基的強度和剛度得到很大的提高，從而可有效地減小新舊路基間的剛度差異。土工合成材料還具有減小新加寬路基的不均勻沉降和側(cè)向位移的作用，從而使得路基橫斷面上的沉降趨于均勻。 方案三(S3)：兩層土工網(wǎng)方案，即：基底換填天然砂礫+土工網(wǎng)+天然砂礫+粉質(zhì)土+土工網(wǎng)+粉質(zhì)土。 根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，當路堤填方高度低于4.0m時，在新加寬路基中可只鋪設(shè)2層土工網(wǎng)。但考慮到行車荷載在新舊路基結(jié)合部的局部荷載作用和路基頂部可能產(chǎn)生的滑動對路面的剪切作用，故在S2方案中鋪設(shè)了3層土工網(wǎng)以進行對

7、比試驗。 方案一(D1)：粉質(zhì)土填筑方案，即：基底換填天然砂礫+粉質(zhì)土+不透水土工布+粉質(zhì)土+不透水土工布。 在粉質(zhì)土路堤的內(nèi)部和頂面各鋪設(shè)一層不透水土工布，可起加筋和隔離防滲的作用。由于不透水土工布的加筋作用可增強新舊路基間的整體穩(wěn)定性好，減小路基的不均勻沉降；由于不透水土工布的隔離防滲作用，可防止墊層砂礫料的陷入，并能防止雨水浸入對路基的破壞，同時也可在一定的程度上減少路堤自身的壓縮變形。 方案二(D2)：粉煤灰填筑方案，即：基底換填天然砂礫+粉煤灰+二灰+不透水土工布。 D2方案的地質(zhì)條件相對較差，采用粉煤灰+二灰的輕質(zhì)填料填筑路堤，不僅可以降低新路堤自重，減小路堤的壓縮變形，而且還可以

8、提高新路堤的強度和剛度，并可減小路基在行車荷載作用下的塑性累積變形。輕質(zhì)填料路堤同時起到了減小新舊路基間剛度差異和不均勻沉降的作用，從理論分析和工程實踐上來看，是舊路加寬方案中較為理想的一種綜合處治措施。 方案三(D3)：砂礫填筑方案，即：自基底換填至整個路堤全填天然砂礫。 由于天然砂礫的滲水性填料，可以很好地將浸入路堤中的雨水排出，同時天然砂礫也具有很高的強度和剛度，有利于減小新舊路基間的剛度差，并可減小路基在行車荷載作用下的塑性累積變形。但天然砂礫由于自重較大，使得地基和路堤可能在自重荷載作用下產(chǎn)生較大的沉降和壓縮變形，從而造成新舊路基間較大的不均勻沉降。 方案四(D4)：二灰填筑方案，即

9、：基底換填天然砂礫+粉質(zhì)土+二灰+不透水土工布。 D4方案的地質(zhì)條件相對較好，采用粉質(zhì)土+二灰的半輕質(zhì)路堤，可使高新路堤的強度和剛度得到部分提高，并能減小一部分路堤的壓縮變形和塑性累積變形，可作為與其它加寬處治方案的對比試驗。 2. 舊路加寬的地基沉降與路基穩(wěn)定性分析 在舊路加寬改造中，地基沉降和路基穩(wěn)定性分析無疑是非常重要的。沉降的處理就是在路基施工過程中加速因新修路基而引起的地基沉降，或者采取有效措施控制路基由于剪切變形而產(chǎn)生的側(cè)向位移，從而減小路基的工后沉降。對于穩(wěn)定性的處理則必須增大新修路堤及地基的強度，提高其抗剪切變形的能力。 由均質(zhì)粘性土填筑的路堤的穩(wěn)定性根據(jù)Fellenius滑動

10、圓弧法進行分析，路堤坍塌破壞時，其滑動面為一曲面，假定其為圓弧形，圓弧滑動面的位置用4.5H法確定。土工合成材料的加筋作用按在常規(guī)的圓弧穩(wěn)定分析方法中增加一個拉力的辦法進行考慮，把加筋力作為水平力施加于滑動土體，來計算其穩(wěn)定性和確定加筋層數(shù)。 在舊路加寬改造工程中，由于新舊路基的固結(jié)程度不同，將會導(dǎo)致路基的橫向不均勻沉降，從而造成路面的開裂破壞。因此，必須準確掌握加寬路基的最終沉降量及固結(jié)度，并驗算其剩余沉降量是否滿足工后沉降量的要求。在沉降分析中，可假定舊路路基下的地基已趨于完全固結(jié)，采用分層總和法計算新加寬部分路基的地基總沉降量。 3. 舊路加寬的路基土壓縮變形分析 路基土在其自重和路面結(jié)構(gòu)等靜荷載作用下的變形主要表現(xiàn)為土體的壓縮變形，可通過室內(nèi)試驗測定土的相應(yīng)變形指標，選取適宜的力學模型采用有限元法分析路基土的應(yīng)力狀態(tài)，從而得到路基與地基的總變形量、不均勻變形量、不均勻變形范圍以及變形與時間的變化關(guān)系等控制指標。