高速加宽扩建工程施工技术分析

摘要：随着社会经济的持续发展，我国很多早期修建的高速公路均需要实施加宽扩建。相较于新建高速公路来说，加宽扩建工程需要在既有高速公路的基础上进行，增加了更多的约束性问题。据此，本文以某高速公路加宽扩建工程项目为例，基于工程特点，结合高速公路加宽扩建工程中新旧路基病害问题，合理提出高速加宽扩建工程项目路基拼接方式和路基拼接结合部处理技术，以期能够为后续高速加宽扩建工程施工提供技术参考。

关键词：高速公路；加宽扩建工程；施工质量问题；路基拼接；结合部处理 前言：随着社会经济的持续发展，如今高速公路交通量逐年增减，部分早期修建的高速公路已经达到或者超过设计通行能力，需要进行加宽扩建处理。相较于高速公路新建工程，加宽扩建工程不仅缺乏完善的设计标准和施工质量标准，还存在扩建方式选择、新旧路基路面拼接等多方面问题，相关问题的存在严重阻碍高速公路加宽扩建工程的有序推进。据此以某高速公路加宽扩建工程项目为例，对高速加宽扩建工程施工技术进行分析说明，为后续施工提供技术参考，将具有一定的实践价值。

1 工程概况及加宽扩建方案

某高速公路全长63.58km，于1991年3月开工建设，在同年4月全线正式投入使用。原高速公路以一级汽车专用公路标准进行建设，主线采用双向四车道，设计行车速度为100km/h，路基宽度为23m，属于全立交全封闭收费高速公路。现如今，某高速公路全线均需要加宽扩建至双向六车道或者八车道，需要结合高速公路所在区域地质情况，合理提出高速公路加宽扩建方案。

具体方案设计时需要综合考虑不同路段的性质及交通量、外界自然环境条件、征地与拆迁、既有道路几何线性、通行净空、构造物、施工期间交通组织等多方面内容。对以上因素进行综合考虑后，选取较具有代表性的路段提出加宽扩建方案。

（1）K2+980~K4+990路段：由于征地拆迁影响，路段右侧临近民居、学校、医院以及地方道路。直接采用两侧拼接加宽方案虽然可有效降低施工组织难度，但同时需要征用部分土地和道路，征地拆迁量较大，并且扩建后公路对周边居民、学校以及医院的正常运行干扰较大，因而综合分析后采用左侧单侧加宽方案。

（2）K19+840~K20+060路段：由于地形因素影响，路段左侧区域为路堑石质高边坡，若是向左侧加宽公路，则需要对左侧现有高边坡进行重新爆破开挖，实际施工量和组织难度较大，综合分析后确认该路段采用右侧单侧加宽。

（3）K21+090~K24+720路段：该路段与G205国道并线，右侧最近区域仅有2m。同时，并线段左右幅路基均为路堑石质高边坡，并且山坡内部布设有原道，导致高速加宽时无论是采用左侧、右侧加宽，均会对国道与原道造成影响。因此，综合分析后该路段采用分离扩建方案，即高速公路左半幅新建改线，既有公路作为扩建右幅路基，左幅则采用单洞隧道穿越山体。

2 高速加宽扩建工程新旧路基病害问题分析 2.1 新旧路基衔接处裂缝成因分析

在高速公路加宽扩建处理后，由于新旧路基结合区域的材料材质及路面结构层厚度和强度均存在一定差异，再加上一面为新路基，另一面为运营多年的旧路基，其质量也存在差异，使得新旧路基衔接处存在一个较为明显的临界面，为道路开裂留有潜在隐患。

常见的新旧路基衔接处裂缝病害成因包括人为因素、沉降因素、填土因素等。其中人为因素是指结合部施工工艺较为复杂，整体施工难度较大，具体施工过程中因质量控制不足导致的裂缝病害问题[1]；沉降因素是指新旧路基的沉降速率不一致，导致结合部存在应力突变、应力集中情况，在弯拉应力超过结合面强度性能时形成的裂缝病害；填土因素是指加宽后路基边坡坡脚在填土重力的影响下逐渐发生侧向位移，进而带动加宽部分填土沿结合部位产生横向位移或者竖向位移，形成裂缝病害。

2.2 新旧路基不均匀沉降成因分析

在高速公路加宽扩建后，相较于既有旧路基，新建路基完工后的沉降值一般会大于既有旧路基，新旧路基之间的沉降差异导致结合部出现不均匀沉降情况。结合实际情况来看，不均匀沉降也是导致扩建后高速公路产生裂缝病害的主要成因[2]。造成不均匀沉降的原因多为软土地基持续沉降与施工中路基压实不均等。

3 高速加宽扩建工程项目路基拼接方式

对现有同类工程线路生产进行进行调查分析可知，高速公路加宽扩建工程病害类型、特征以及程度与新旧路基之间采用拼接方式有着直接相关性。具体路基拼接形式选择时必须要结合工程特点合理确定。

3.1 非陡坡路基单侧加宽

非陡坡路基单侧加宽中的新旧路基拼接方式如下：

（1）新旧路基挖方：新旧路基均由挖方形成，采用此种加宽路基拼接方式后，新旧路基整体条件均较为类似，高速公路投运后较少出现因新旧路基不统一导致的病害问题。

（2）旧路基挖方、新路基填方：旧路基为全路堑形式，新路基采用自然放坡方式。新旧路基在填料、压实度等方面均存在一定差异[3]。

（3）旧路基半填半挖、新路基挖方：旧路基采用半填方、半开挖方式，新路基采用挖方方式。此种加宽拼接方式的特点与新旧路基挖方方式较为类似。

（4）旧路基半填半挖、新路基填方：旧路基采用半填方、半开挖方式，新路基采用填方方式。新旧路基土存在较大差异，旧路基土为山体开挖原状土，并经过多年的行车载荷作用，填方部分已经基本固结，而新路基的路基土固结度较小，潜在变形风险较大[4]。

（5）旧路堤填方、新路基挖方：旧路堤采用填方方式，新路基采用挖方方式。新旧路基性能差异较大，新旧路基结合面为原自然边坡，整体性能较差。

（6）新旧路堤填方：新旧路堤均采用填方方式。新旧路基的填筑时间差异较大，不仅在填料和压实度等方面存在差异，而且新路基和旧路基的固结程度也存在较大区别，易出现运营中新旧路基不协调变形情况。

（7）旧路基路堑、新路基单侧挖方：全路堑旧路基单侧扩宽挖方。由于新旧路基均为挖方既有道路路堑，所以除了部分不良地基区域，新旧路基的基本条件差异较小，但仍然需要做好路基排水作业。

（8）旧路基填方、新路基单侧填方：非陡坡旧路基单侧扩宽挖方。此种拓宽方式需要在新路基和旧路基之间设置隔离带，利用隔离带实现旧路基与新路基的缓冲隔离，有效避免因新旧路基之间不协调而形成的变形问题，但仍然需要重视旧路基拓宽后存在的二次沉降问题。

3.2 陡坡路基单侧加宽

陡坡路基单侧加宽中的新旧路基拼接方式如下：

（1）旧路基路堑、外侧拓宽：旧路基采用挖方方式，具体扩宽处需要根据地质情况和征地情况合理采用支挡结构或者挡土放坡结构[5]。由于区域地形较为陡峭，所以设置挡土墙的拼接方式应有效保障挡土墙的稳固性，并注意挡土墙背面填筑时的施工质量和填料级配，有效控制挡土墙背面填料施工后的差异性沉降。此种拼接方式需要在拓宽出放坡大量土方，以至于施工中存在经济性差、施工难度大、增加路基周边地面载荷，易加剧差异化沉降等问题。

（2）旧路基半填半挖、外侧扩宽设挡土墙：旧路基采用半填方、半挖方方式，填方部分采用放坡或者支设挡土墙，新路基在外侧扩宽区域设置支挡结构。一般情况下，优先采用旧路基填方外侧放坡方式，此种方式将会为新路基外侧扩宽带来有利条件。但若是旧路基边坡存在质量问题或者稳固性问题，则需要考虑在旧路基基面设置挡墙结构。然而由于地处于陡坡区域，所以新设置的挡墙的建设高度一般较高，并且新旧挡墙之间的背面填筑难度较大，在路基扩宽施工后易出现压密变形情况。

3.3 双侧加宽

（1）旧路基挖方、新路基两侧拓宽：旧路基采用挖方方式，新路基一侧采用挖方方式，另一侧采用填方方式。此种拼接方式兼具非陡坡单侧拼接第一和第二点的特点。

（2）旧路基半填半挖、新路基两侧拓宽：旧路基内侧采用挖方方式，外侧采用自然放坡填方。此种拼接方式会采用4种不同的路基形式，不同路基形式之间的材料、压实度以及固结程度均存在一定差异，导致路基施工后极易出现不协调变形[6]。

（3）旧路堤填方、新路基两侧扩宽：旧路基采用填方路基，新路基采用双侧填方放坡。

（4）旧路基挡土墙填方、新路堤两侧填方：旧路基采用填方路基，路基两侧设置支挡结构，新路基在旧路基两侧进行填方扩宽。此种拼接方式中新路基基本不存在沉降过渡区域，导致旧挡土墙与新路基之间交界处易出现沉降病害。

（5）旧路堤路堑、新路基两侧挖方：旧路基全路堑双侧拓宽方式。一般需要重新设置边坡防护，所以相较于新路基双侧拓宽来说，边坡防护施工的施工量更大。

4 高速加宽扩建工程项目路基拼接结合部处理技术 4.1 路基拼接技术

结合某高速公路加宽扩建工程项目的实际地质条件、征地条件，结合以上路基拼接方式，合理确定项目采用的路基拼接技术如下：

（1）一般填方路基拼接：旧路基清坡30cm，按照旧路堤边坡坡度自下而上进行台阶开挖。每级台阶高度均应控制在80cm，在开挖中应遵循开挖一级填筑一级的方式，并确保台阶之间可形成一个向内倾斜约2%的斜坡。同时，实施旧路肩范围路床超挖，直至开挖旧路床地面，在顶面铺设一层土工格栅。

（2）一般挖方路基拼接：一般浅挖路段路床的超挖部分，应采用碎石土进行填筑处理。

（3）挡土墙段路基拼接：项目中旧路基大部分地段均设置有高度约2~4m 的路堤或者挡土墙，局部地段的高度甚至可达到5~7m。由于需要在扩建施工中保障高速公路具备一定的通行能力以及旧路基的稳定性，直接开展挡土墙开挖势必会影响到旧路基的稳定性[7]。因此，综合分析后采用以下路基拼接方法：仅挖除旧路面以下2m范围内的路肩墙，而路堤墙则完全保留。设置两层钢塑格栅进行路基加强处理，其中下层钢塑格栅设置在路堤墙顶部或者路肩墙开挖台阶底部区域；上层钢塑格栅则设置在路床底部区域。

4.2 质量保障措施

为保障高速加宽扩建工程施工质量，应做好以下质量保障措施：

（1）做好软土路基治理：针对不同的软土路基，应采用不同的治理方案。例如，针对水塘、河沟的小范围淤泥区域，可采用夯击法、清淤换土法等方式进行处理；针对软土层较厚区域，可采用塑料排水板+预压、复合地基等施工方式；针对拼接段软土地基，可采用粉喷桩、分隔墙、超载预压等方式。

（2）加强低填路基处理：由于施工区域存在降雨量大的情况，所以为BIM路面出现过湿情况，针对填土高度不超过1.7m的路段，可将路面结构层下方80cm路基土换填碎石土，并将换填底部进行夯实处理，夯实深度应超过50cm。若是施工区域地下水发育，还需在地势较低区域设置盲沟，盲沟与路面采用碎石垫层相连。

（3）路堤加设土工格栅：在高速公路加宽扩建工程中引入土工格栅加筋工艺可有效预防新旧路基结合部差异性沉降问题。在应用中可在旧路基挖出一定宽度的内倾台阶后，沿着道路纵向方向设置土工格栅，促使加设后的土工格栅一部分设置在旧路基上，另一部分设置在新路基上，以此加强新旧路基拼接效果。

4.3 结合部施工要点

（1）既有路面下方30cm的旧路基应挖除不重复使用。

（2）若是新旧路基衔接区域土体含水量较大，应先将土体晒干后在填筑使用。

（3）当既有路基需要同时加宽和加高时，应将加宽侧旧路基边坡开挖，开挖土分层填筑，待加宽部分达到旧路基高度时，再按照断面实施全宽分层填筑压实。

（4）新旧路基衔接区域应采用错缝搭接法进行施工，并且应重点关注施工中是否存在层间通缝情况。

（5）新旧路基施工中应对衔接区域进行充分压实，保障连接紧密性。 （6）新旧路堤压实应采用重型振动压路机，压实度应在现行标准的基础上提高1%。

（7）新填路堤每填筑4层以后，应对全宽路基进行冲击碾压，具体碾压速度应控制在12km/h以内，无法冲击碾压区域则需要进行强夯处理。

5 结束语

综上所述，以某高速公路加宽扩建工程项目为例，对高速工况加宽扩建工程项目存在的常见病害问题和施工关键技术进行分析说明，相关技术现已经过研究项目的具体应用实践，确认具有较高可行性，因而可在其他同类工程项目中进行参考应用。

参考文献

[1]郭旺,彭婷.高速公路改扩建工程新、旧路面拼接处理技术研究[J].交通科技与管理,2021(13):-90.

[2]于涛.高速公路改造扩建工程中的路基加宽施工技术[J].工程机械与维修,2022(1):238-239.

[3]韩小龙.高速公路改扩建工程中的路基加宽拼接施工工艺[J].建材与装饰,2021,017(020):281-282.

[4]李明超.高速公路改扩建工程施工技术要点解析[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2022(8):60-.

[5]杨震,薛嘉诚.论高速公路路基改扩建施工与安全技术[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2021(7):21-21,23.

[6]张志全.高速公路改扩建工程中的关键技术[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2022(7):28-31.

[7]史小魏,马志伟,李洪闯.高速公路改扩建工程新旧路面基层接缝处理施工技术研究与应用[J].公路,2021,66(1):366-369.