杨中杰
(漯河市农村公路管理处,河南 漯河 462000)
农村公路路基加宽施工技术研究
杨中杰
(漯河市农村公路管理处,河南 漯河 462000)
伴随国民经济增长速度的不断加快,早期修建的农村公路交通量大大增加,运营能力已经与当前农村经济发展需求不符。因此,除修建新路线以外,还应对现有农村公路路基进行加宽改造,这也是公路运营能力有效提升的重要途径。为此,文章结合工程案例,对农村公路路基加宽施工工艺进行了分析与探究。
农村公路;路基加宽;施工技术;运营能力;路基沉降
经过长期自重荷载与行车荷载作用,原有路基沉降已经逐渐稳定,剩余沉降量极小,但新建路基却需要经历一个新的沉降过程,进而导致新老路基之间存在较大沉降差。差异沉降较大的情况下,路面极易出现纵向裂缝,影响行车安全。
基于此,在农村公路路基加宽改造施工中,新老路基差异沉降问题能否解决极为关键。为此,优化农村公路路基加宽施工设计,规范施工工艺,提高施工技术水平,只有这样才能最大程度降低沉降量,提升公路工程施工整体质量。
某农村公路工程于2005年建成通车,至今已运营12年,伴随交通量的不断增加及道路路面损坏情况的日益严重,扩建该段公路极为重要。本文以K442+110断面位置5.0m高路基为例进行数值模拟。按照地质勘察实际情况,其地面土层依次为4.5m粉土—5.7m淤泥质粉质黏土—11.3m粉质黏土及粉土。
1.1 计算假定
第一,路基长度较长,因此需将三维空间问题向二维平面问题转化,根据平面应变问题进行施工。
第二,新路基和原有路基处于完全连续状态。
第三,选取Mohr-Coulomb模型用于地基土与路基填土本构关系。
第四,完成原有路基固结沉降。
第五,加宽路基后,通过地基土与原有路基土自重形成地基与路基内初始应力场。
(4)加强数据管理,实现信息共享。构建多级地下水数据库系统,包括:基础信息数据库、实时监测信息数据库、整编数据库、分析成果数据库、试验信息数据库、图形与空间数据库[14]等。同时考虑随着城镇化进一步加快,生态文明建设进一步推进,对地下水环境治理工作也必然会加快步伐,多部门间联动磋商机制正在形成,建立一个数据共享服务平台势在必行[15],不仅服务于国土资源部门,也可以实现信息的共享,避免重复建设带来的浪费,更好地为政府管理决策提供科学支撑,也可为社会公众提供及时的信息服务。
第六,路面荷载+车辆荷载=均布荷载。
1.2 建立模型
模型断面路基面宽度从16m增设到22m,5m为路基填高,1∶1.5为边坡斜率,对称轴为路基中心线,取半结构进行模型建立。土层计算参数如表1所示。新路基填土由1m向5m填筑。
表1 土层计算参数
随着我国交通量的不断攀升,公路工程所承担的交通压力也在进一步增加,必须不断提高施工质量以适应新的时代需求。路基加宽施工作为农村公路建设的重点内容,提高施工技术水平,规范施工流程,才能有效提高路基承载力,提高公路使用性能。具体内容如下:
2.1 施工准备
农村公路原路路基加宽施工中,应先调查路基的现有情况,对其存在的病害问题进行有效处理。调查内容较多,主要包含路基填筑材料使用情况、损坏情况,且对病害的类型、大小、原因等进行分析,并在施工前期彻底处理好路基各类病害。加宽路基施工前,应组织相关施工人员对设计图纸、技术资料进行详细阅读,对合同文件、技术规范进行全面掌握,并做好各项地质地形调查工作。
2.2 基底处理
排水边沟与碎落台是原有路基两侧的主要构造物,因雨水长期侵蚀边沟,导致其下部土质极为软弱,已经发展为腐质土,为此必须清理干净以上地基。如路基下的地下水位较高,且极为丰富,应及时将透水性材料铺筑到路基上。与施工设计要求相比,基底压实度应高出一些,比例约为1%~2%。除此之外,施工过程中,还应严格按照施工规范规定,提高基底承载力,降低新老路基剪切变形现象。
2.3 路基加宽
第一,台阶开挖。1∶1.5为路基边坡坡率,要求进行原边坡台阶开挖施工。作为连接新旧路基的重要结合部,施工单位必须重视台阶施工工艺。确定台阶宽度时,应对摊铺、压实机械设备的工作能力进行充分考虑,以此为机械施工提供便利,台阶需控制在2.0m以上。因施工现场实际情况不同,也可适当减少其宽度,但必须控制在1.0m以上,其倾斜角度需控制在2%~4%之间。
第二,填筑材料。经过长期自重、路面及车辆等荷载的作用,原有路基填筑材料压实度基本符合施工规定。但新路基填料压实度却存有一定差异,后期极易出现变形现象。基于此,必须合理选择填筑材料,只有这样才能降低对路基沉降量的影响。要求选用的填筑材料必须等同于原路路堤材料,也可选取良好透水性填料。基于经济性原则,施工单位在路基填筑时往往会选取较小沉降量的材料,如碎石土、石渣等,同时应对填料的液塑限、承载比等指标条件加以严格控制。
第三,路基碾压。填筑路基前,应按照施工规范规定进行试验段施工,且对填筑材料的含水量、松铺厚度等条件进行严格把关,确保各项技术指标与施工设计要求相符,确保压实度满足施工规定。针对加宽渐变段,需对其碾压宽度进行有效控制,如原路路基台阶开挖受限,需及时进行护道铺设,并严控其压实度。根据工程施工所需,本文选取分层碾压方式施工,机械以20t以上重型压路机为主,实行双驱双振作业。要求压实完各层新老路基结合部后,确保其具有平整、光滑性,且对路堤填筑速率加以严控。如填土施工速度过快,则地基强度增长速度将滞后,此时剪切变形问题加重,为此应适当降低填土速率。
2.4 铺设土工格栅
土工格栅作为路基加宽的主要补强措施,其特点为高抗拉强度、低伸长率及变形度小等。设置土工格栅能够和土体之间充分接触,提升与土体之间的摩擦性能,能够对土体侧向位移问题进行有效制约。将其铺筑到加宽路段,可增强新旧路基之间的结合,提升结合位置的抗剪性,避免因新路基沉降对原路路基造成严重损害,进而达到降低新旧路基沉降及稳定路基的目的。
要求按照路基填筑高度合理设置土工格栅,一般情况下,路基填筑高度在1.5m以内时,可将3层土工格栅设置到底部位置;1.5~8m为填土高度时,则需将3层土工格栅分别设置到路基底部、顶部位置,共6层;如填筑高度在8m以上,应将3层土工格栅分别设置到路基底部、中部及顶部位置,共9层。因本工程填筑高度为5m,可将土工格栅铺筑到路基底部(3层)、顶部(3层)位置。
土工格栅加筋效果可通过其弹性模量调整进行分析,选取0.1、0.5、1与2GPa分析土工格栅弹性模型。横坡比和土工格栅弹性模量关系如表2所示:
表2 横坡比与土工格栅弹性模量关系
由表2所示,土工格栅弹性模量从0.5向1GPa增长时,路基表面最大沉降量将有所降低,从10.2向6.7cm下降,降低比例为34.3%,则横坡比也随之减少,从5.0%向3.3%转变。除此之外,土工格栅模量向1GPa增加时,可大大改善新路基的各类指标,但模量增加到2GPa时,则加筋效果提高不再显著。通过分析对比得出,1GPa为土工格栅弹性模量最佳值。
通过土工格栅铺设处理后,本工程路基表面具有4.6cm最大沉降量,2.3%为新旧路基横坡比,以上数据均与施工规范规定相符。
综上所述,随着科学技术水平的不断提高,越来越多的新技术被应用到公路工程建设的过程中来。路基作为农村公路工程建设的重要组成部分,能够有效地保证农村公路的承载能力和使用年限,在农村公路工程扩建的过程中,对于加宽路基的质量也有着更高的要求,它直接影响着农村公路工程改扩建之后的稳定性能和使用寿命。因此在加宽路基施工过程中,应采取有效的措施减少沉降,提高农村公路工程的通行能力。
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(责任编辑:王 波)
U416
1009-2374(2017)12-0183-02
10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.094
杨中杰(1967-),男,河南漯河人,漯河市农村公路管理处中级工程师,研究方向:土木工程。
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