浅谈高速公路改扩建工程路基拼接设计方案

摘要：路基拼接的设计是高速公路改扩建工程的关键环节，直接影响到工程的总体质量，因而有必要针对不同的路段、路况进行有针对性的设计。在这种背景下，本文以河北省石家庄至磁县（冀豫界）公路改扩建工程为背景，分析了高速公路改扩建工程路基拼接设计方案的构建。

关键词：高速公路；改扩建工程；路基拼接；设计方案

中图分类号：X734文献标识码： A

一、石家庄至磁县高速公路情况

河北省石家庄至磁县（冀豫界）公路于1994年8月开工，1997年12月建成交付使用，是一条功能齐全、全封闭、全立交的四车道高速公路。该高速公路按平原微丘区技术标准设计，路基宽26m，其中：行车道宽4×3.75m，中间带宽4.5m（其中中央分隔带宽3m），硬路肩宽2×2.50m，土路肩宽2×0.75m。从原有路面状况及检测的情况来看，该高速路面一次建成，路面结构较为统一，面层厚度均为15cm，由4cm中粒式沥青混凝土上面层+5cm粗粒式沥青混凝土中面层+6cm沥青碎石下面层组成；基层厚度为18~20cm水泥稳定碎石，底基层为28~40cm石（二）灰土或二灰砂；原有公路养护工作较完善，路基部分及桥面铺装路面状况均较好，发生横向裂缝的频率很低（约1道/260m），纵向裂缝或网裂等现象基本没有。05年经过一次4cm罩面中修后，至今平整度保持得较好。详细情况请参考路面部分的报告。

总体而言，河北省石家庄至磁县（冀豫界）公路作为京港澳高速是南北向国道主干线重要的一段，改扩建工程与沿线经济发展息息相关，各级政府都给予了高度的关注，选择合理的实施方案是改扩建工程能否顺利实施的基本保障。

二、新旧路基拼接设计

（一）新旧路基拼接方式

根据保通期间减少对原路基扰动的要求，参照我国成功经验，本项目拟采用自下而上挖台阶的方式。台阶尺寸根据原路基土质而变化，台阶底面向路中心横坡3%，分层夯实，台阶挖至与原地面齐平。然后每层都严格控制厚度、压实度、拱度和平整度，并进行检测。我院对原路边坡进行了挖台阶试验，分别选择了粉质粘土、粉质砂土和粉煤灰路基边坡开挖，挖台阶时已考虑到清坡面土的因素。通过该试验，获得了符合本项目特点的台阶尺寸。

（二）拼接实施方案

为增加新旧路基的整体协调性，避免或减少横向错台和纵向裂缝的发生，在加宽填筑路基前，先对老路基边坡和加宽路基的基底进行30cm（垂直于坡面方向）的清坡处理，并对基底进行冲击碾压，采用的压实遍数为20遍，速度12～15Km/h，验收标准按现行规范的压实度提高一个百分点验收。考虑到本路段路基填料中有大量粉质粘土和砂土，台阶高度不宜太大，因此，对于非粉煤灰路基，坡脚处第一级台阶按按宽1.5m，高1.0m开挖，上部台阶均为宽100cm，高66.7cm。开挖后及时进行拼接填筑，自下而上开挖一阶及时填筑一阶。开挖拼接至路床底面的台阶时根据路基填高确定其台阶高度和宽度，台阶面距离路床底面小于70cm时应将其作为一个台阶开挖回填，距离路床底面大于70cm时应分成40cm和≥30cm两个台阶高度开挖回填；路床部位作为单独一个台阶开挖处理，其开挖位置为距离原路基土路肩外边缘向路中线80cm处，台阶高度为80cm。在路基填筑过程中在基底铺设一层土工格室，路床底铺设一层钢塑格栅，并用钢筋钉固定。

三、特殊路基设计

（一）路基处治设计原则及标准

第一，非软土路段拼宽处理。一是对于普通路基段，按不均匀沉降＜10cm控制，不满足标准的按照特殊路基进行处理。二是对于桩基桥头的台背处理区，按工后沉降≤10cm，不均匀沉降＜5cm双指标控制，当不满足其一时，按照特殊路基进行处理。三是整体式基础的小构造物，考虑与原结构拼接，为保证结构结续性，进行复合地基加固处理，工后沉降控制以桥涵构造物的拼接要求为准。

第二，软土段路基拼宽处理。一是沉降标准。本项目软土路基段落相对较短，软土埋深较浅，且软土层厚度较小。由于本项目老路软基路段的沉降已基本完成，拼接路基施工中过大的总沉降会导致老路的破坏，因此，拼接路基除了控制工后不均匀沉降外，拼接路基的总沉降也需要加以控制。根据相关工程的经验，结合本项目特点，推荐按二项指标进行控制：设计使用年限内（15年）拼宽部分路基计算总沉降不大于15cm；路基横坡总增加量应≤0.5%（其中横坡变化率均考量范围为原路路基边缘至拼宽部分路基重心处）。当不满足其一时，按照特殊路基进行处理。二是稳定标准。采用圆弧滑动法进行稳定验算，对于施工期验算采用总应力法（用快剪指标）和总强度法（用十字板指标）计算，其稳定安全系数要求不小于1.1；对营运期验算采用有效固结应力法（用快剪和固结快剪指标），其稳定安全系数要求不小于1.2，否则应进行处治。

（二）拼宽路基处治范围

一是纵向处治范围：特大桥、大桥、中桥：两侧桥台的台后各50m为处理范围，按“10m+20m+20m”进行渐变过渡，其中“20m”为桥头处理，“10m+20m”为桥头路基过渡段；小桥：两侧桥台的台后各30m为处理范围，按“10m+10m+10m”进行渐变过渡，其中“10m”为桥头处理，“10m+10m”为桥头路基过渡段，台前处理至锥坡坡脚，承台下不布桩。另外，就通道、涵洞而言，中心线两侧各20m。

二是横向处治范围：地质条件较差路段，当路基填土高度小于等于2.0m时，桩体从老路原坡脚处开始向外布设；当路基填土高度大于2.0m时，桩体距老路土路肩边缘外3.0m处开始布设，对于布设在老路基坡面的桩体，应将加宽路基填筑至桩顶标高时开始打设，当填筑路基和老路基边坡强度较大时，可采用引孔等措施进行桩体施工，向外处理至新路基坡脚处。其他路段，桩体从老路原坡脚处开始向外布设。

三是部分拆除需原地新建桥梁毗邻的路基：对于部分拆除需要新建的桥梁，由于桥梁毗邻老路基已经基本完成沉降，故同拼宽桥梁一样，仅对加宽部分路基进行处治。另外，就挡土墙处治范围而言，挡土墙地基进行桩基处理或换填处理，并进行承载力试验，以满足挡土墙地基承载力要求。

（三）处治方案选用原则

一是对于非软土及软土处治路段：处治方案的选用，根据地质变化及施工难易程度合理选用。一般当地基承载力值大于130KPa且分层厚度大于3.0m时，选用CFG桩进行设计，否则选用水泥搅拌桩进行设计。二是对于砂土液化路段：结合国内其他高速经验，重点对桥头及构造物两侧毗邻路基进行处治，对于轻微～中等液化的一般路段不做处治，对于中等～严重液化路段进行处治。同时考虑到采用的碎石桩复合地基处治，施工也会产生较大震动，同时形成排水通道，可能带来原有路基的变形，故对于砂土液化路段，选用水泥搅拌桩处治。

参考文献：

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