隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,道路交通運(yùn)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(shí)施。對舊路進(jìn)行加寬加鋪改造時(shí)要特別注意:①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,②新舊路基間的剛度差異對路面結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響,③面層反射裂縫的防治等。為此,在舊路加寬改造工程的實(shí)施之前必須進(jìn)行先期的方案試驗(yàn)研究。通??刹捎密浫醯鼗幚?、基底清淤換填、舊路路堤臺(tái)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(qiáng)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(shí)施,提出舊路加寬綜合處治方案設(shè)計(jì)時(shí)的幾點(diǎn)考慮。
1. 大齊試驗(yàn)路路基加寬方案設(shè)計(jì)的比選
1.1 大齊試驗(yàn)路的基本概況
大齊公路位于黑龍江省西部松嫩平原301國道中段,屬于我國東北凍融交替區(qū),春季干旱風(fēng)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(jì)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(cuò)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(yàn)路路基加寬方案設(shè)計(jì)
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(jì)分析,分別在單側(cè)和雙側(cè)加寬地段各選擇了一個(gè)試驗(yàn)路段,共設(shè)計(jì)了7種方案進(jìn)行試驗(yàn)研究。其中,單側(cè)加寬試驗(yàn)路位于K74+600~K74+900,共3種方案;雙側(cè)加寬試驗(yàn)路位于K96+100~K96+400,共4種方案。
1.2.1 基本處治措施
⑴ 基底清淤與換填
舊路修筑時(shí)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(qiáng)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。
⑵ 臺(tái)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(tái)階狀。單側(cè)加寬部分第一級(jí)臺(tái)階寬350cm,高100cm,其上三級(jí)臺(tái)階的寬×高均為150cm×100cm。雙側(cè)加寬部分均開挖成寬120cm,高分別為120cm、80cm、80cm的三級(jí)臺(tái)階。
1.2.2 舊路路基單側(cè)加寬方案
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=0.9∶0.1(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(qiáng)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+土工網(wǎng)+粉質(zhì)土+土工網(wǎng)+粉質(zhì)土。
土工合成材料(本試驗(yàn)路用土工網(wǎng))加筋路堤不僅可以增強(qiáng)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(qiáng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn),當(dāng)路堤填方高度低于4.0m時(shí),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(dòng)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(jìn)行對比試驗(yàn)。
1. 大齊試驗(yàn)路路基加寬方案設(shè)計(jì)的比選
1.1 大齊試驗(yàn)路的基本概況
大齊公路位于黑龍江省西部松嫩平原301國道中段,屬于我國東北凍融交替區(qū),春季干旱風(fēng)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(jì)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(cuò)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(yàn)路路基加寬方案設(shè)計(jì)
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(jì)分析,分別在單側(cè)和雙側(cè)加寬地段各選擇了一個(gè)試驗(yàn)路段,共設(shè)計(jì)了7種方案進(jìn)行試驗(yàn)研究。其中,單側(cè)加寬試驗(yàn)路位于K74+600~K74+900,共3種方案;雙側(cè)加寬試驗(yàn)路位于K96+100~K96+400,共4種方案。
1.2.1 基本處治措施
⑴ 基底清淤與換填
舊路修筑時(shí)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(qiáng)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。
⑵ 臺(tái)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(tái)階狀。單側(cè)加寬部分第一級(jí)臺(tái)階寬350cm,高100cm,其上三級(jí)臺(tái)階的寬×高均為150cm×100cm。雙側(cè)加寬部分均開挖成寬120cm,高分別為120cm、80cm、80cm的三級(jí)臺(tái)階。
1.2.2 舊路路基單側(cè)加寬方案
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=0.9∶0.1(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(qiáng)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+土工網(wǎng)+粉質(zhì)土+土工網(wǎng)+粉質(zhì)土。
土工合成材料(本試驗(yàn)路用土工網(wǎng))加筋路堤不僅可以增強(qiáng)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(qiáng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn),當(dāng)路堤填方高度低于4.0m時(shí),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(dòng)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(jìn)行對比試驗(yàn)。