城市道路改扩建工程路基拼接技术探讨

王建伟

（唐山市交通运输局公路管理站，河北 唐山 063300）

0 引言

1 工程概况

中央大道（老唐古路）扩建改造工程与唐山市干线网络相连，是开平区路网改造核心工程。工程西起新华道东立交桥，东至古冶区城建界，全长19.3km。其中，新华道东立交桥—二环路扩建工程位于唐山市开平区内，起点新华道东立交桥至终点二环路全长1.09km，为城市主干路，车道数由4 车道改为双向6车道+2 非机动车道，红线宽度45m，设计时速80km/h，路基由27m 拓宽至37m，填方高4m，原路基及拓宽后路基结构对比如表1 所示。项目建成后，将成为纵贯开平东西的中轴线，为开平区加快实现东部繁荣提供强力支撑。

表1 原路基与拓宽后路基结构对比 单位：m

由表1可知，新路基需要拓宽9m，由于扩宽改造受到该路段交通量大，作业空间小等因素的影响，为此建立有限差分模型，分析不同影响因素下新旧路基的差异沉降尤为关键。

2 不均匀沉降对新旧路基的影响

2.1 建立模型及物理力学参数的确定

为接近工程实际，形象直观地看到新旧路基的分布情况，使用PLAXIS8.0 软件将路基建成二维平面模型进行分析，并对不同区域的新旧路基、地基进行划分，具体划分情况见图1[2]。物理力学参数见表2。

图1 计算模型示意图

表2 物理力学参数

2.2 新老路基不同工况下不均匀沉降变化

2.2.1 拓宽宽度不同产生的变化

新路基拓宽宽度分别选择6.5m、13.5m、20.5m、27.5m，34.5m，新旧路基不同宽度顶面沉降变化如图2所示。

图2 拓宽宽度不同时路基沉降对比图

由图2 可知，当公路路基的拓宽宽度在1～6.5m区间时，路基顶面的沉降量变化不大，呈平稳状态。随着路基宽度的不断增加，沉降曲线斜率明显增大，直到最大值出现在新路基边缘内侧时出现反转。此时新路边缘处斜率明显减小，最大沉降发生在拓宽路基边缘附近，也就是新旧路基结合部位。该部位最薄弱，雨水容易聚集，从而出现水毁，最终导致路面结构层遭到破坏，影响使用寿命。对拓宽路基上部荷载重量进行卸载或有效控制拓宽宽度，可减少不均匀沉降的发生[3]。

2.2.2 拓宽高度不同产生的变化

城市道路改扩建工程填筑高度的不同，对下部地基的作用力也会不同，因此导致变形差异的不同。根据工程项目的实际情况，填方高度分别取4m、 5m、8m、10m、12m 进行分析，沉降变形的计算结果见图3。

不过，公司经营管理权仍然在大股东魏银仓手里。卢春泉回忆，在2017年初，股东层对魏银仓管理公司持赞同态度，“无论董总还是我，对老魏都很尊重，大家当时没想过换经营班子。”

图3 拓宽高度不同时路基沉降对比图

由图3 可知，距旧路中心1～6 m 范围内沉降较小；随着填方高度的增加，距旧路中心6～12m 范围内沉降平缓增大；超过12m 到达新旧路基结合处出现沉降最大值。由此可以得出结论，填方高度的不同对新旧路基的影响主要发生在新旧路基结合处。此外，当路基填方高度相等时，新旧路基距离路基中心线越远，位移变化越显著。因此，合理设计填方高度，可以降低结合处差异沉降。

2.2.3 弹性模量不同产生的变化

路基填筑材料的好坏、压实度的大小、施工工艺的控制和自然条件的影响等因素都对路基的弹性模量造成了或多或少的影响。因此，研究弹性模量不同对路基差异沉降影响非常必要。本施工项目中弹性模量分别取10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa 进行分析，沉降变形情况如图4所示。

图4 弹性模量不同时路基沉降对比图

由图4 可知，路基弹性模量与沉降量成反比，在距旧路中心线6m 范围内的弹性模量的改变对沉降量影响不大，而距旧路中心一定距离（6～16m）的沉降影响较大，弹性模量不同的路基下沉降曲线趋势基本一致。由此可以推断出弹性模量不同对路基顶面沉降影响并不显著。因此，可以采用提高拓宽路基的压实度等技术措施降低新旧路基不均匀沉降[4]。

3 处治措施

考虑沿线地形条件和拓宽填高的不同，根据现场具体情况采用单侧加宽，由于该路段拓宽时路基宽度达11m，新建公路路面与旧路面的高差在2m 之内，该段路基需要大量填方，填方厚度约为4～4.5m。原坡面坡度1∶0.5。该处拓宽部分占用了大量的农田及耕地，且坡面陡峭，极易发生工后沉降。因此，选用填方老路基+单侧拓宽路基挡墙，采用加筋形式综合处治方案[5]，如图5所示。

图5 路基拓宽处治措施

（1）首先在路床顶面下铺设40cm×40cm 单侧坡度向外大于1%碎石盲沟，要求贯穿整个路幅。

（2）防止出现纵向裂缝在基层顶部铺设2m 隔水土工布。

（3）路基填筑过程中，首先清除坡面上腐殖土，有机土、含草皮土。并根据现场情况，按设计要求挖宽度大于2m台阶。

（4）在填筑路基时，为保证路基的承载力，在路基最底层铺设2层土工格栅，宽度不小于3m并采用双向拉伸。

（5）老路基已经基本被压实，而新路基填料虽按照规范要求压实度达到了标准，但根据以往经验，一定会随着时间的推移存在后期的部分沉降，出现或大或小的变形。为此，应严格控制填料质量，使用透水性较好的材料，将沉降变形控制到最小。

（6）填筑速度的快慢直接影响地基强度，当填土速率较快时，极易产生剪切变形，因此要在填筑过程中放缓填筑速度，以达到地基强度要求。

4 项目的实施情况

由于施工路段地势原因更易产生工后沉降，为保证工程质量及施工安全，应对该路段进行监测。该施工段沉降观测结果见图6。

图6 路基底面沉降观测示意图

由图6 可知，施工180d 内，该路段地质条件虽然较差，但按照新旧路基结合处综合处治方案进行处理后最大沉降量不到3cm，即在路基不协调变形过程中，由于土工格栅逐渐拉伸，有效扩散上部荷载，沉降量也会较小，同时证明了处治措施的合理性。

5 结论

当前，我国的公路路基改扩建技术还不够成熟，一些改扩建项目完成后，由于汽车载荷的反复作用会出现不同程度的路基沉降。本文对公路改扩建工程中路基拓宽影响不均匀沉降的高度、宽度及弹性模量等指标进行分析，得出以下结论：

（1）不同的拓宽宽度对路基沉降的影响各不相同。当拓宽宽度不大时，对路基的沉降不会造成过多影响，但随着拓宽宽度的加大，就会在新路基边缘内侧出现沉降最大峰值，说明此处最薄弱。

（2）不同的拓宽高度对路基沉降的影响各有不同。当拓宽高度不大时，对路基的沉降造成的影响较小，但随着拓宽高度的增加，新旧路基结合处会出现沉降最大峰值，此处极易产生沉降。

（3）不同的弹性模量对路基沉降的影响稍有差异。当弹性模量达到一定数值（大于30MPa），再增加弹性模量值对拓宽路基毫无影响[6]。

（4）为使新老路基结合部有效地结合成一个整体，提出上文所述处理措施，同时对实施效果进行了沉降观测。观测结果表明，处治后的新老路基结合部完全达到设计要求。