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路基设计形式在公路改扩建工程探讨

新闻时间:2018-08-08 文章来源: 文章作者:ztcjjt
近年来,我国在积极进行经济建设的过程中,各地区传统的路基等级已经无法满足现代交通运输业发展需求,在这种情况下,公路改扩建工程随之增加,一定程度上促进了路基等级的完善,而在这一过程中路基设计形式直接关系到新旧路基之间的协调性。鉴于此,本文从实际案例出发,详细探讨了公路改扩建工程中路基设计形式与路线平面、纵断面及新老路基的搭接处理之间的关系,以供参考。
        一、案例分析
        某高速公路工程为当地省级一级高速公路改扩建项目,工期要求紧,且施工难度大。工程全长39.8公里,经过改建,希望应用28m路基宽、100km/h设计速度的高速公路取代以往的26m路基宽和60km/h设计速度的一级公路[1]。2017年底该高速公路工程正式通车,被作为当地的主要经济干线和交通枢纽,对于带动当地旅游业发展和沿线经济发展都具有重要作用。目前,该工程已经成为我国公路改扩建工程的典型代表,所采用的施工技术和路基设计形式具有重要的指导意义。
        二、路基设计方案与路线平面、纵断面的相互协调
        在公路改扩建工程中,路基设计应努力实现路线平面与纵断面的协调,才能够构建稳定、安全的路基,最大限度的利用原有公路路基。
        (一)路线平面对路基设计具有决定性影响
        通常,在实际进行高速公路改扩建时,首选方案为加宽原路,对现有资源进行充分利用。在该高速公路工程中,首先集中分析了原高速公路的各项技术经济指标,如工程规模、技术标准、建设条件、工程造价、交通安全与组织和资源节约等,同时对比了新建分离式线位方案,在此基础上决定落实原路加宽扩建方案[2]。在分析公路的通行能力基础上,决定在尽量缩小投资的基础上,实施高速路基改建,构建六车道高速公路,其基本规模为2×(3.5+2×3.75)m、28m路基宽。要求对原有老路资源进行充分利用,以《公路路线设计规范》为基准,针对部分没有达到这一规范的原路平面新建道路要求进行分析,最终此介词上决定不改变原有公路路线线型,适当调整超高缓和段的位置和长度,为保证行车安全精确计算运行速度。不改变路线线型,因此应在原有36m宽路基上向两侧各延伸1m,这不仅能够最大限度减少对公路两侧原有电线、电缆以及建筑的破坏,还能够从整体上构建稳定性良好的路基。
        (二)路线纵断面对路基设计的决定性影响
        以原有公路纵坡为基础进行改扩建段落纵断面的构建,以路面设计要求限制填土高度,在原有公路设计标高基础上增加1.6m,确保原路现状不会被改变,路面厚度及级配碎石(未筛分)路床74.5cm和80cm,在这一过程中有效减少了原有路基开挖工程量,对于缩短工期具有重要意义,同时构建了稳定性良好的路基,符合《公路路基设计规范》中的路床厚度规定[3]。级配碎石(未筛分)路床厚度为80cm,针对反射裂缝具有预防作用。散粒结构是这一过渡层的主要特点,在整个新铺层中,受力状态相对特殊即三向受压,不会发生拉应变,也不会传递拉应力,那么碎石层面形成应力就不会集中原一级路水泥混凝土板接缝尖端的拉应力,因此接缝处发出的应变能被其有效吸收,形成良好的止裂效果。一定孔隙率存在于级配碎石中,水进入沥青路面后会被排除,可以预防板底基础被水侵蚀,因此能够有效延长路面使用时间,提升路面使用品质。
        在原有公路设计标高基础上增加1.6m的施工中,发现部分路段拥有较高的短板率,且水泥混凝土面层发生严重破坏[4]。因此,施工中首先需要修复破碎板,但是这一措施耗时长,且成本高,因此在本工程施工中,将稳固和破碎措施应用在了原路面水泥混凝土中,即将面层应用混凝土破碎机分解,构成碎块,尺寸为60cm~100cm,接下来在板块上应用重型压路机进行多次碾压,促使其同基层产生牢固的结合,实现将反射裂缝温度应力消除的目的,在此基础上铺设路面厚度及级配碎石(未筛分)路床。
        三、路基设计方案及新老路基的搭接处治
        (一)双侧设填方边坡改建路基
        该工程有多处需要将填方边坡设置在路基双侧,将拼宽设计应用于这一类型路基中,能够对已有一级公路路基进行充分的利用,更加有效的组合新旧路幅横断面,在严格遵守路拱规则的基础上,形成简单的路面排水。直接将路基两侧作为填方,为施工提供便利,在这一过程中,应针对老路路基边坡开挖土质台阶,从而从整体上提升新老路基的搭接效果。针对新填位置路基,首先应进行基底清表,并构建碎石垫层、实现片石换填,平均厚度分别为0.2m和0.8m,同时应将两层土工格栅铺设于边坡开挖土质台阶位置,中间应用碎石土进行压实充填,厚度为0.3m,完整的搭接新老路基,严禁形成不均匀沉降的搭接[5]。
        (二)填方设路堤挡墙段改建路基
        该工程施工中,多数路段会受到通讯、电力、建筑物等的严重影响。施工过程中,为了避免扩大征地拆迁难度,采用了路堤挡墙,同时还能够有效避免施工对公路工程沿线环境的破坏。此类路段施工中,同时还需要展开老路路基边坡开挖土质台阶操作,将换填处治应用于挡墙基底位置,将各种设施设置于新老路基搭接处,如土工格栅、碎石土、碎石垫层等,构建稳定性良好的新老路基。
        (三)双侧设重力式挡土墙圬工填方改建路基
        原有公路工程为开放式,公路两侧城镇化建设水平良好,因此在实际施工中部分段落征地受限,无法采用设路堤挡墙和直接填方的方法施工,与此同时,周边厂矿自行回填的填土无法符合路基压实度要求,因此在实际施工中采用了将路堤墙设置于原一级路土路肩位置的方法。努力减少原公路路面开挖面积展开挡墙施工,因此施工中应对错台式双层基础进行应用,将挡墙基坑的开挖面减小并实现基底均匀受力的目标。应保证拥有>0.5m的墙身埋深,以人工开挖的方式进行基础开挖,开挖施工后应将压实和平整的措施应用于基底,确保形成σ≥250k Pa的地基承载力,在此基础上才可以展开挡墙基础施工,同时在回填、压实开挖面时应使用透水性材料。
        (四)挖方路堑改建填方路基
        原公路工程部分路段属于挖方路堑,在原有公路设计标高基础上增加1.6m的施工中,应将原有挖方边沟的盖板拆除,填充沟身时应对透水土工布包裹碎石进行应用,其可以充当排水盲沟[6]。在旧边沟处治后,应对80cm厚级配碎石(未筛分)路床及74.5cm路面回填,两侧均填平至原挖方边坡,同时对挖方边沟进行重新设置。
        综上所述,近年来,我国在积极进行现代化建设的过程中,对道路交通的要求越来越高,在这种情况下,各地区的公路改扩建工程随之增加,这一工程能够最大限度的利用原有公路工程资源,节约工程成本。然而,在实际施工的过程中,必须结合工程实际合理确定路基设计形式,只有这样才能够实现优化道路结构和完善路面路基等级的目的。

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