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。
1.引言
旧路加宽工程是公路管理部门经常碰到的实例。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。本人在交通部门工作中经常碰到这样的例子,对此类型的旧路加宽处理难题是如何减小新老路基之间的差异沉降,本人通过几段旧路改造工程,对此类问题有一些设计及施工上的体会,本文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。
2.路基综合处治设计的目的与要求
2.1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。
2.2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:
⑴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;
⑵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;
⑶完善排水防渗系统,阻止雨水渗入新旧路基结合面。
3.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。
3.1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》(JTG D30-2004)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。
⑴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=
⑵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。
⑶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。
4.地基综合处治措施
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