浅谈旧路加宽路基综合处治技术
摘要:旧路加宽主要的技术难题是如何减小新老路基之间的差异沉降，并保证新老路基的有效衔接，避免道路通车后路面出现纵、横向裂缝等病害。本文介绍旧路加宽工程的路基综合处治设计，着重论述新老路基结合部位处理的方法，为其他旧路加宽工程提供借鉴。
关键词:旧路加宽，路基，沉降，设计
以前的旧路标准低，通行能力弱，日益不能满足区域国民经济的快速发展，路段的交通量迅猛增加需要进行旧路改造以提高通行能力，但旧路加宽因为要节省造价或原设计路线较为合理，往往是大多数路线沿着旧路加宽路基，局部路段才进行裁弯取直等改造。路基加宽主要的技术难题是如何减小新老路基之间的差异沉降，并保证新老路基的有效衔接，避免道路通车后路面出现纵、横向裂缝等病害。为此，设计施工中采取了一系列路基综合处治措施。通过改造后的道路运营使用，大多数构造物功能正常，但也有不如意之处，由此使我们得到了一些成功或失败的经验。本文对该路段加宽工程路基综合处治设计进行总结，为其他旧路加宽工程提供借鉴。
一、路基综合处治设计
1、公路改造的施工特点。
公路改造中往往具有以下特点：
（1）标准高、路幅宽：现在的设计行车道大多为双向二或四车道，标准高的公路还设计有中央分隔带；
（2）位于城市边缘，房屋建筑、地下管道及地面线路拆迁多，对路基工程也有一定的影响；
（3）沿线地表广泛分布有人工杂填土、松软填土；
（4）一般路基填土高度较小，低路堤多；
（5）道路交通量大；
（6）基本上是沿着旧路作单边拓宽。
2、旧路加宽常见病害及其产生原因
在道路拓宽工程中，因新老路基之间不均匀沉降而导致道路通车后路面出现纵、横向裂缝等病害是较为普遍的现象。新拓宽路基工后沉降较大，而老路基的固结沉降已基本完成，新老路基结合部位沉降量不一致，在新老路基之间产生相对过大的差异沉降，成为道路产生裂缝的主要原因。在旧路边坡上进行拓宽填筑，新填的土方和运营后的汽车荷载也会引起老路基的附加沉降，进而引起老路基变形，甚至可能出现路基拉裂、下沉过速等病害，如图1所示。
图1拓宽路堤引起原有路堤的变形
新老路基产生不均匀沉降的主要原因有：
（1）新填土地基的工后沉降，导致新老路基之间的沉降差异。新拓宽路基工后沉降较大，而老路基的工后沉降已接近完成，这样就产生一个沉降差值；
（2）新加宽路基土的压缩变形和塑性累积变形比老路基大；
（3）新老路基结合部位处理不当；
（4）水的作用。
3、路基综合处治设计的目的与要求
进行路基综合处治设计之前，必须作原有旧路的调查和详细的地质勘探工作，收集有关旧路基设计、施工和现状的资料。然后，在分析旧路基固结沉降的情况，以及拓宽新基对旧路基影响的基础上，找出引起新旧路基差异沉降的因素，确定相应的路基综合处治措施。
原有旧路通车一般有多年甚至有几十年，从理论计算，一般旧路通车达十年左右，地基固结度已接近100%，故一般可以认为需旧路加宽的老路基的固结沉降已基本完成。
根据现有旧路状况和沿线地质条件，路基综合处治设计应达到以下目的：
（1）通过地基处治，减少新拓宽路基的工后沉降量，控制新老路基的沉降差；
（2）通过新老路基结合部位的处理，加强新老路基的结合强度，减轻新老路基因材质、施工质量及路面结构层的差异等所引起的病害；
（3）完善排水防渗系统，阻止雨水渗入新旧路基结合面。
二、地基沉降与路基稳定性分析方法
在旧路加宽设计中，地基沉降和路基稳定性分析无疑是非常重要的。沉降计算和稳定性分析的结果，是决定地基是否需要处理和选择处理方法的重要依据，也是控制路基填土施工的依据。工程地基沉降和路基稳定性分析按《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017－96）（以下简称《软基规范》）第4节的规定进行。
1、稳定验算
采用圆弧条分法进行稳定验算。施工期验算采用总应力法计算，营运期验算采用有效固结应力法计算，稳定安全系数容许值按《软基规范》表4.2.4的规定。土工合成材料的加筋作用按在常规的圆弧稳定分析方法中增加一个拉力的办法进行考虑，把加筋力作为水平力施加于滑动土体，来计算其稳定性和确定加筋层数。
2、沉降计算
在沉降分析中，假定旧路路基下的地基已趋于完全固结，采用分层综合法计算新加宽部分路基的地基总沉降量。参照《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）中表7.6.4-2，拟定新旧路基结合部位沉降标准为：工后沉降≤10cm。
（1）主固结沉降计算
根据《软基规范》第4.3.1.1条，用ｅ－ｐ曲线和分层综合法计算主固结沉降：
Ｓc=
（2）地基总沉降：根据《软基规范》第4.3.4.1条的经验公式Ｓ＝ｍ×Ｓc计算总沉降量（ｍ为沉降系数，范围1.1～1.7），低路堤取1.2，高路堤处取1.6。
（3）在地基固结过程中任意时刻t的地基沉降：St=（m-1+Ut）Sc
地基平均固结度Ut根据《软基规范》第4.3.5条计算。
三、地基综合处治措施
为了对旧路加宽路基进行处理，以减少沉降差异，有必要对一般路段进行基本处治和对特殊路段进行特殊处理。
1、一般路段基本处治措施
（1）清除耕地表面的腐殖土、浮土等不适宜土层，并对地基进行压实，路基下地表面以下30cm以内要求达到85%以上的压实度（重型），如果路基填土高度小于80cm，基底的压实度应达到95%（重型）。原有路肩质量较差、达不到设计要求，须将路肩翻晒后再碾压，以满足质量要求。
（2）人工填筑的杂填土，主要由粘性土、砂砾、碎石、碎混凝土块等组成，不少是属于生活垃圾或建筑垃圾，结构松散，含水量大，必须将其挖除，换填符合要求的路基填料，并严格压实。
（3）拆迁建筑物如房屋、电力铁塔、废弃的桥涵等遗留下来的基础，最好将其完全挖除，无法完全挖除的，其顶面必须低于路槽底1.5米以上。这一点尤其值得注意。工程施工时，有个别建筑物基础只挖除至路槽底面，结果通车不久即出现路面开裂现象。
2、特殊路段地基处治
（1）浅层处理措施
低洼湿地及沟渠、池塘底的沉积淤泥，厚度在3.0m以下，采用清淤换填或填石挤淤的方法处理。
①基底清淤与换填
埋置较浅（<1.0m）且厚度较薄（<1.0m）的软土层，主要地表淤泥或淤泥质土，采用清淤与换填的方法处理。彻底清除软弱土层以提高路基基底承载力，减小由于软弱土层压缩沉降而造成的新旧路基间的不均匀沉降。清淤后换填天然砂砾，砂砾层顶面需高出常水位20cm以上，并在其上设置3%的横向排水坡以利排水。
②填石挤淤
对于沟渠、池塘底沉积形成的厚度大于2米的淤泥层，因淤泥数量大，彻底清除不仅难度大，也难以处置挖出来的淤泥，故采用填石挤淤的方法处理。施工时，先将水疏干，然后由靠旧路一侧开始抛填片石或块石，边填边振压，将淤泥往外排挤；当填石完成后，用推土机、压路机进行碾压，直到地基无“弹簧”现象后，填30㎝厚砂砾，最后填土预压。
（2）低路堤地基处理
低路堤很少存在象高路堤那样的稳定和侧向位移，以及施工中大的沉降问题。但是，开放交通后，经常发生路面不平整和路面破坏的现象。其原因有：①由于路堤较低，路槽不能得到充分压实，很难达到要求的承载力；②由于地下水位相对较高，地下水上升至路槽附近，路基的承载力容易降低；③交通荷载不能在路堤中充分扩散再传递到地基上，因而加剧地基的变形沉降；④交通荷载引起的震动容易直接传递到地基上；⑤地基上层填土的不均匀性影响到路堤上。
低路堤地基在路基填土和路面荷载引起的沉降的基础上，增加了由交通荷载引起的新沉降。根据多项工程施工中观测的结果，低路堤新老路基工后不均匀沉降是明显的，而且实测沉降小于理论计算沉降，地基沉降固结很慢，主要原因为地表硬壳层使路基荷载应力扩散，即路基下土层实际附加应力小于理论计算。
对于低路堤路基上的旧路加宽，除了常规处理方法，设计施工方面需进行特殊处理，主要思路是为了提高地基的整体承载力，减轻新老路基不均匀沉降差所造成的破坏。常常采用的方法有：1、堆载预压法处理地基；2、强夯法等方法进行增强补压。以上方法是属于超压，实施超压是有必要的，因为低路堤地基渗透性较小，超压可使土体内产生的超孔隙水压力迅速消散，从而提高加固的效果。
3、新老路基结合部位的处理
为了使新老路基之间紧密衔接形成整体，在结合部位主要采取了以下措施：
（1）清除原路基边坡上草皮、树根及腐植土等杂物，并开挖台阶，台阶宽度不小于1ｍ，台阶挖好后与新路基一同进行分层回填碾压施工；
（2）如果原有路肩质量较差，将土路肩翻晒重新碾压，使达到质量要求；
（3）在新路基底面以上采用了两层土工格栅和一层土工布，土工布位于砂垫层之上起反滤作用并能使应力均匀，土工格栅则位于土工布之上，间距20～50cm，并伸入老路基边坡不小于1米。采用土工布、高强度土工格栅处理，以加强新老路基结合部位强度，增强路基路面的整体抗变形能力，防止新老路基结合部位路面出现纵、横向裂缝。
（4）新旧路基结合须考虑排水防渗措施，防止雨水渗入新老路基结合面。在新老路基结合部顶面铺设一层不透水土工布有两方面的好处：不透水土工布可起加筋作用，可增强新旧路基间的整体稳定性，减少路基的不均匀沉降；不透水土工布的隔离防渗作用，可防止雨水浸入对路基的破坏。
四、结论和建议
相对于新建公路的设计，旧路加宽对路基稳定和工后沉降有更高的要求，旧路路基综合处治设计施工以解决新老路基的不均匀沉降和整体衔接为主要考虑因素。
参考文献
1、交通部部颁标准．《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）.人民交通出版社
2、交通部部颁标准．《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）．人民交通出版社
3、交通部部颁标准．《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）.人民交通出版社
4、交通部部颁标准．《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）。人民交通出版社
5、高翔,刘松玉,王名磊.软土地基上高速公路路基扩建加宽中的关键问题.公路交通科技,2004:1001-0268
