高速公路加宽施工技术的研究

黄云月，郭耀龙，马建军，张爱民,陈永长

【摘要】在高速发展的时代背景下，高速公路的增加能促进我国经济发展迈上更高的台阶。现阶段随着交通需求量增加与路段通行能力不足间矛盾的逐渐凸显，为维持其社会经济发展，对高速公路的加宽扩建相当必要，也是迫在眉睫。高速公路的加宽扩建并不容易，存在诸多技术问题，施工中需掌握关键技术和施工要点，本文就高速公路加宽问题，在公路工程路基加宽施工方法的基础上，结合近年公路施工要求，明确施工技术要点，分析针对此类问题，提出有效的施工方法技术措施，为相关施工单位提供参考帮助，为国民发展贡献薄力。

【关键词】高速公路；关键技术；加宽扩建；方法措施

0引言

随着社会的发展，交通量日益增加，现已有很多低等级公路及高速公路不能满足当前车辆行驶的需要，必须进行拓宽处理增加道路通行能力，而在旧路拓宽中，如何防止新老路基结合部反射裂缝、最大范围的减小拓宽路基的沉降成为改扩建工程质量控制的重点。

相对于新拓宽路基，老路基经过常年的行车积累己基本或完全固结沉降到位，路基的物理力学性质有极大改善，特别是软土路基，强度明显提高。而新建路基施工完成后在自身荷载及后续交通荷载的作用下会发生较大压缩变形，加之新老路基存在材质、施工质量及路面结构层差异等因素，导致拓宽路基工后沉降远大于老路基的沉降，引起路基不协调变形。

为避免因新老路基之间不均匀沉降而导致道路通车后路面出现反射裂缝等病害，我公司以连霍高速龙亭站（开柳路）出入口新建工程高速加宽施工为依托，根据既有连霍高速状况和沿线地质条件，通过确定最佳软土路基基底处理方式、最佳路基台阶开挖形式、最佳结合部位处理方式，最佳压实组合等措施，最大范围的确保了路基稳定性，得到了业主及各参建单位的认可，认为可以在类似工程中推广运用，并形成此工法，且通过该工法的应用，取得了较好的经济效益和社会效果。

1特点及适用范围

1.1 特点

1）工艺简练，操作简单，用于处理改扩建路基效果显著。

2）水泥搅拌桩形成的水泥土加固体，将固化剂和原地基软土就地搅拌混合,最大限度地利用原土作为竖向承载的复合地基，不需要预压即可获得较高的承载力及复合变形模量，且搅拌时不会产生地基侧向挤出，对周围原有建筑物及地下管沟影响很小。

3）铺设钢塑格栅，使粒状填料与网格互相锁合在一起，形成稳定的平面，同时有效地分散传递载荷，防止结合部裂缝反射到路面结构层。

4）通过一般碾压与冲击碾压相结合，局部采用液压夯实的碾压方式，减少土体本身孔隙率，增加路基压实度，减小路基本身沉降，有效确保了路基的压实质量。

5）施工质量易于控制，通过相应的土工试验和测量观测等常规检测手段即可进行检测，工程技术人员容易掌握。

6）具有施工快捷、组织合理、可广泛应用公路改扩建施工中，尤其适合于交通量大，需要快速通车的高速公路改扩建施工中。

1.2 适用范围

适用于高等级公路、城市快速干道等软土地基上的路基工程改扩建施工。

2 工艺原理

高速公路改扩建路基拼接施工工法，在要求施工速度快、施工质量高、沉降小的前提下，从路基填料、压实度严格把关控制新老路基压实度均匀一致；对需要拼接加宽的路基基底采用水泥搅拌桩处理、地表夯击、压实的处治方法提高地基承载力；确定现有路基边坡的最佳台阶开挖方式保证衔接处稳定；加铺钢塑格栅来加强改扩建路基拼接部位的结合强度；确定最佳碾压机械组合、规格、碾压速度、碾压遍数、最佳含水率和碾压时的含水率范围保证压实质量；最后，通过层层检测、层层把关来实现新老路基沉降差无限接近于0，防止反射裂缝的产生。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

图3.1-1 高速公路软土地基上的路基拼接施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

施工前复核导线点，三、四等水准点复测及加密。会同监理单位进行老路复测工作，结果报予设计单位进行纵断面拟合，以此确定改扩建路基拼接施工方案。然后审查和熟悉施工图纸、设计文件和施工技术规范，根据设计宽度进行测量放样。

3.2.2 老路基路肩挖除

1、紧急停车道交通封闭

在施工前提前与交管部门联系，并于正式施工前完成交通封闭工作。整个区域主要分为六个区：警告区、上游过渡区、缓冲区、工作区、下游过渡区、终止区。如下图：

图3.2.2-1 交通导改示意图

2、拔除护栏桩

采用人工配合挖掘机拔除的方法，先用风镐或小型挖掘机在护栏桩底部挖坑，然后用挖掘机晃动护栏桩，最后用钢钎穿过护栏装配孔，并用钢丝绳连接到挖掘机斗齿上向上拔除。

3、挖除硬路肩

采用挖掘机挖除老路硬路肩块，并直接安排运输车辆运走，严禁直接堆放到边坡上，影响边坡排水的顺畅性。

3.2.3 水泥搅拌桩基底处理

在新建路基工后沉降中地基沉降占有较大比重，特别是软土地基路段。地质不良的软土地段应根据地质资料，采用有利于加快地基固结沉降或提高地基承载力的设计方案，有效减少工后沉降。以连霍高速龙亭站（开柳路）出入口新建工程匝道拼宽为例，经过现场地质勘探加之与地质勘察报告相比对，考虑到既要保证施工速度快、质量高、减少高速运行安全隐患，又要保证足够的地基承载力的情况下，采用水泥搅拌桩进行处理。方案如下：

1、清除路基范围内的原地表草皮及表土，挖除植物余根，疏干淤泥污水，同时对原老路排水沟的浆砌片石进行拆除。

2、水泥搅拌桩的直径采用0.5m，间距采用1.5m。水泥搅拌桩的桩长由沉降及稳定计算的结果确定。布置形式在平面上呈正方形布置，布置范围至路基坡脚外1m至排水沟内侧2m处，如下图所示：

图3.2.3-1 主线拼宽段水泥搅拌桩基底处理纵断面图

图3.2.3-2 主线拼宽段水泥搅拌桩基底处理平面图

3、水泥搅拌桩施工工艺（二喷四搅一停）

1）机械运至工地后，先安装调试，待转速、空气压力及计量设施正常后，再开始就位。

2）将搅拌头对准设计桩位，启动电机，待搅拌头转速正常后，边旋转切土边下沉，直至达到加固深度。

3）从桩底向上喷浆，同时搅拌提升，直至离地面50cm，再重新边喷浆边搅拌至桩底，至桩底后停止钻进,连续喷浆1 分钟,最后搅拌提升至地面。

4）关闭电源，移动设备，进行下一桩基施工。

5）将地面下未喷水泥的50cm，用水泥土回填，并捣实。

4、水泥搅拌桩施工完成后，桩顶铺碎石垫层、砂垫层，垫层顶面铺设一层经编土工格珊，形成复合地基。

3.2.4 确定最佳台阶开挖方式

1、对老路基的土路肩50cm宽边坡进行刷坡处理，以彻底清除旧路边坡绿化或未经压实的土。

2、对加宽处的路基基底进行25cm厚清表处理，对既有道路上路床开挖0.6米宽台阶与新建路基进行搭接。

3、将原路基边坡挖成台阶状，考虑到主线拼宽路基采用水泥搅拌桩处理，为满足搅拌桩设计要求，坡脚处第一级台阶按宽2.0m，高1.34m开挖，上部每级台阶宽1.2m，台阶高度0.8m。如下图所示：

图3.2.4-1 新旧路基衔接断面示意图

4、台阶开挖顺序应从下往上进行，台阶设向内倾斜4%的横向坡度。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150cm时应将其作为一个台阶开挖回填，距离路床底面大于150cm时应分成100cm和≥50cm 两个台阶高度开挖回填。

3.2.5 拼宽路基填筑、碾压

1、拼宽路基填筑

1）拼宽路基填筑应自上而下，开挖一级，填筑一级，分层填筑厚度30cm。

2）拼宽路基填料控制：路基填料选用原则应考虑因素如下：轻质填料，较少土体自重；CBR值较好，增强土体强度。

3）以连霍高速龙亭站（开柳路）出入口新建工程匝道拼宽为例，为减少新旧路基的沉降差，路床上部以下部分路基采用素土回填，对于水分较大的土基掺入适量生石灰进行处理，降低土基收缩性和膨胀性，提高土的强度和稳定性，缩短压实时间，加快施工进度；路床上部采用水泥土进行处治，加强新老路床的结合强度。

4）路床腰间部分处理：翻挖掺水泥（2-2.5%），视情况动态调整。

图3.2.5-1  拼宽路基腰间处理

2、拼宽路基碾压

最佳碾压方式经现场试验段确定为一般碾压与冲击碾压相结合，局部采用液压夯实的碾压方式，如下表所示：

表3.2.5-1 最佳碾压组合

碾压部位	碾压方式
基底-路床顶面以下150cm	YZ25T压路机自路基外缘向路基内缘逐层进行碾压
路床顶面以下150cm-路床顶面	25KJ冲击碾对路基全断面冲击碾压
路床顶面以下150cm、路床顶面以下30cm新老路基结合处4.5m宽带状范围（老路基1.5米，新建路基3米）	THC36高速液压强夯

3.2.6 新老路基路面结合部处治

1、新老路基台阶处铺设土工格栅并用U形铆钉固定，土工格栅具有抗拉强度高，伸长率低，不易变形等特点，铺设于新旧路堤结合部的土工格栅可以增加新旧路堤结合部的抗剪能力，防止新路基沉降对旧路堤的破坏。如下图所示：

图3.2.6-1 结合部处治横断面图

2、旧路堤沉降趋于稳定后，在新路基填筑完成后在新旧路堤结合部进行纯黄土注浆，并于路面结合部的上结合面与下结合面之间铺设蜂巢双绞合金属网对新旧路面结合部进行加筋。如下图所示：

图3.2.6-2 蜂巢双绞合金属网 

                                    

图3.2.6-3 纯黄土注浆俯视图

4高速加宽扩建的问题处理措施

公路加宽、扩建是我国公路建设的一项关键技术，因此在施工过程中，要有效地防止施工工艺和质量，尽量减少因路基差异而造成的沉降，尽量减少裂缝的产生，一旦出现这种情况，要及时采取措施加以补救，控制裂缝面的扩大，从而恢复公路的功能，延长公路的使用寿命。【2】

公路加宽、扩建是在原有公路的基础上进行的，必然受到原有公路条件的影响，因此在选择施工方案时无法充分考虑地形地貌、地质条件等因素。要充分考虑新路的稳定性，在保证原公路稳定的前提下，最大限度地处理原公路的地基，防止路基沉降，有效地控制裂缝的产生。

4.1 软土地基加强处理

新路基，特别是软土路基，在沉降变形中所占的比重较大，其扩大和扩建，主要是考虑了路基的情况。事实上，公路扩建工程与新修公路工程一样，原有公路地基上的花草树木都要清除干净，对表层疏松现象也要有效处理，对于水塘段的清淤工作要彻底。对表层软土的处理，可根据施工季节和地下水位变化综合考虑，采用不同的填筑材料填筑不同的路基。在地质条件较差的软土地区，应设计出加速地基固结的设计方案，在高速公路扩建路基时，应采取以下处理方法：

（1）是排水固结，其原理是将地下水通过排水通道排出，使土体固结的速度增大，从而加速路基沉降。

（2）是复合地基处理方法，主要是通过复合地基增强地基承载力，使地基沉降最小化；【3】

（3）是采用粗粒料或抛石法，对于软土层的处理十分谨慎，而对于软土层较薄的路段则更为谨慎，一般采用简便的施工方案。

4.2 严格把控路基填料

路基是公路扩建工程中最重要的一部分，因此对路基进行填料时，应严格选择和控制，可根据路基的具体情况，填加一些无机结合料改良土，或用碎石或砂砾填加，对路基进行填料时，应根据路基的具体情况，如路基本身的情况，如路堤较高且底部承载力较强，可采用粉煤灰或泡沫混合土等轻质填料，以减轻路堤本身的重量，从而减轻路基的荷载。总之，路基填料的选择对公路建设具有重要影响，因此，它关系到路基强度和稳定性。

4.3 提高路基压实度

路基的重要性不言而喻，特别是其压实度，一般的高速公路在加宽和扩建时，原有的公路还在运行，有时交通流量还是很大，工期也很紧，在这种情况下就是保证工程的质量，这对于公路建设也是一个技术难题。在施工过程中，大型机械设备是必不可少的，特别是大吨位的振动压路机和冲击压路机，它们能用来碾压路基土，通过增加碾压次数，可提高路基的压实度，从而降低路基沉降。

4.4 合理控制施工节奏

一般来讲，公路施工期的路基比较紧凑，而土体的固结则需要一定的时间，所以对路基填筑速度的控制应控制在一定的范围内，这样才能有效地控制地基的沉降，尽量减少路面的裂缝。对新修公路的路基处理，可采用超限预压法，有时也可根据实际情况在路基填实后，暂时打开路面，使车辆碾压路面，即可完成路面沉降。【4】

4.5 路基防侧滑措施

在沉降过程中，路基土体受多种因素的影响，特别是地质条件的影响较大，如果不彻底处理路基原有的地基，将会使路基加宽后的底板承受较大的承载力，从而导致路基严重沉降，在沉降过程中，路基外侧发生位移，造成路面开裂，必须采取措施防止路堤侧滑。

4.6 运用土工合成材料

高速公路在加宽的过程中必然会出现衔接的地方，这时候可以设置土工格栅，这样就可以增加衔接处的结合力，使路基形成有效的整体，在近几年的施工中，采用了新的原料更好的促使新老路的衔接，玻纤格栅无论是张力还是柔韧性都比较好，在使用的过程中取得了较好的效果。

5 结语

扩大高速公路路基宽度是交通行业发展和企业提高市场竞争力的需要，也是适应时代发展的必然选择。对高速公路路基加宽的施工技术要点进行了分析，主要包括：施工设计是关键，合理选择填料、碾压、排水处理、台阶设置等，采取优化措施，加强施工管理，提高施工质量，做好原料质量控制，加强设备管理，重视施工质量监督等。基础加宽是时代发展的产物，有关部门要做好各方面的控制，使基础的建设更好地满足车辆行驶和交通运输的新需要，为改善公路质量，促进交通运输行业健康、可持续发展贡献力量。

参考文献

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【2】中华人民共和国住建部． GB50038—2005 人民防空地下室设计规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2005．

【3】国家人民防空办公室． ＲFJ02 － 2009 轨道交通人民防空设计规范［S］． 北京: 中国计划出版社，2008．

【4】周献祥． 结构设计笔记［M］． 北京: 中国水利水电出版社: 知识产权出版社，2008．

【5】王继宝,李文洋.简述公路路基加宽的处理方法[J].黑龙江交通科技,2011,34(5):45.

【6】陈俊华，朱虹.公路路基加宽施工中的土工格栅加筋优化技术应用［J］.黑龙江交通科技，2017，40（11）：56-57.

【7】孙政.浅谈公路改扩建工程中拼接加宽路基的施工技术［J］.科学技术创新，2017（4）：232.

【8】李晓南.旧路加宽路段路基施工技术［J］.交通世界，2017（18）：20-21.

【9】周朝辉.浅谈公路工程路基加宽施工技术的要点［J］.江西建材，2017（3）：177.

【10】彭宇. 浅谈高速公路路基加宽施工技术［J］. 科学技术创新，2017（4）：221.

【11】崔少谦.浅析高速公路扩建施工新旧路基拼接技术［J］.工程建设与设计，2017（12）：119-120.

【12】高栋.高速公路改扩建工程桥梁拼接施工技术探讨［J］.交通世界，2019（19）：100-101.

【13】崔长俊.软土地基上高速公路路基扩建加宽中的关键环节处理［J］.江西建材，2017（16）：174.