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1、8正文参考文献和致谢1 绪论1.1课题研究的背景及意义1.11课题研究的背景随着我国经济的持续、健康和快速的发展，我国的公路建设取得了巨大的成就。自十一届三中全会以来，我国公路得到了迅速发展，中国高速公路建设向世界前列高速发展。我国用十多年时间完成了发达国家三、四十年的发展历程。公路的建设与发展，极大地提高了中国公路网的整体技术水平，优化了交通运输结构，对缓解交通运输的“瓶颈”制约发挥了重要作用，有力地促进了中国经济的发展和社会的进步。由于受建设时期经济水平和思想的制约，我国已经建成的高速公路以双向四车道为主，占高速公路总里程的88%左右。目前，随着我国经济的快速增长，物流业的发展，城市间的合

2、作往来更加紧密，高速公路的交通流量日益增加，原有高速公路的设计通行能力已远不能满足日益增长的交通需求。根据一项针对全国高速公路运营情况的调查，我国大部分高速公路的交通量处于预计水平之上，是现有一般国道的2.4倍。而今，经济发达地区的一些高速公路开始出现拥挤现象。随着我国社会经济的进一步发展，对原有的高速公路，或拓宽，或改造，或另辟新路，都势在必行。旧路的改扩建就是在原路基础上进行技术改造，加宽旧路路基和提高道路等级的一种技术措施。这些旧路的改扩建，充分利用了原有路基，既少占了公路建设用地，又满足了社会发展的需求。虽然一些工程的完工显示了我国在高速公路加宽建设方面的迅速发展，但与发达国家相比我国

3、在此方面仍是起步较晚，且国内尚无具体的设计和施工技术规范。与新建公路相比，旧路加宽改造工程具有施工难度大、工艺复杂、质量要求高等特点。因此我们有必要对高速公路加宽改建工程中的关键问题进行研究，通过不断探索，寻求比较合理、科学的解决方法，为今后旧路加宽改造工程的施工提供科学依据，确保高等级公路加宽改造工程的质量。1.1.2课题研究的意义随着我国公路建设事业的飞速发展，交通量的迅速增加，原有公路通行能力己不适应新增运力的需求，在原有旧路的基础上进行加宽改造，提高速公路通行能力以适应不断增长的交通量的需要己成为我国公路建设面临的现实问题。在高速公路加宽工程中，特别是路堤加宽施工中，新旧路堤填料的颗粒

4、组成、含水量、密实度、强度及弹塑性变形等方面存在着很大的差异，同时新旧路堤下天然地基性状也存在一定的差异，在行车荷载、气候等因素的作用下，如何有效控制高速公路新旧路堤的整体稳定性和不均匀沉降，减少由此引起的上部路面的开裂，降低管理、养护费用以及保持良好的行车路况是道路工程中一项关键技术问题。由于公路加宽扩建没有十分成熟的经验，设计、施工、质量控制标准等内容在规范中涉及较少，且与新建项目相比，设计方法、计算模式的不同，勘察手段、施工工艺上的差别，使新旧路堤的变形与稳定性控制问题更为复杂和突出，因此，对高速公路路堤加宽中的关键技术问题进行系统深入地研究是十分必要的。本论文旨在对高速公路路基路面加宽

5、关键技术问题进行研究，对解决这些关键问题的技术措施进行分析评价。1.2国内研究现状我国是从20世纪80年代开始兴建高速公路的，进入21世纪后，最早修建的高速公路逐渐进入大修期，部分路段己不能满足当地交通量发展的需要。为适应高速公路发展的需要，除了大量新建公路外，对老路改扩建也是一种十分重要的途径。利用老路进行改扩建，具有占地拆迁较少、工程投资相对较小等优点。20世纪80年代初期，我国大陆还没有高速公路，为适应国民经济和社会发展的需要，在“七五”期以来，我国相继建成了京津塘、济青、京石、沈铁、合宁等高速公路，近期由于我国经济的快速发展，原有高速公路己有部分路段不能满足交通量发展的需要。道路建设的

6、同时，将实施沪宁高速通道扩容工程，寻求较为合理、科学的解决方法，为今后高速公路改扩建工程的设计、施工提供科学依据，确保高速公路改扩建工程的质量。由于我国高速公路改扩建工程刚刚起步，国内尚无具体的设计和施工技术规范。现在，我国经济发达省份广东的广州到佛山高速公路、南京至上海的沪宁高速公路、杭州至上海的沪杭雨高速公路也陆续进行了高速公路的改扩建工程。1.3课题研究的主要内容本文以路基路面加宽为研究对象，进行高速公路加宽工程的关键技术研究。改扩建工程势在必行。论文研究的主要内容如下:(1)高速公路加宽旧路的处治结合依托工程的实际，选择典型断面进行地质勘查，并对路基路面的使用性能和所产生的病害进行检测

7、。分析评价检测结果找出病害成因，并提出补强处治措施。(2)高速公路加宽中新旧公路的拼接分析高速公路加宽中路基拼接段存在的问题，并针对高速公路加宽中产生的问题提出处治措施。(3)加宽公路的路基路面的质量保证措施。2 公路的基本组成公路是设置在大地上提供各种车辆行驶的一种线形带状结构物，主要承受车轮荷载的反复作用并经受各种自然因素的影响和破坏。因此，公路不仅要有平顺的线形、合适的纵坡、而且还要有坚实稳定的路基，平整、防滑、耐磨的路面，牢固耐用的桥涵和其他人工构造物以及不可缺少的附属工程设施，以满足交通的要求。因此公路是由线形和结构两部分组成。2.1路基路基是公路线形结构的主体，是由土、石按照一定尺

8、寸、结构要求建筑成的带状土工结构。路基是公路工程的重要组成部分。它是路面的基础，公路的主体。路基工程质量的好坏，直接影响到结构物的排水稳定、公路的使用品质、旅客的舒适和正常的行车交通。路基的特点是线长，它与路面共同承受行车荷载的作用，通过的地带类型多技术条件复杂，受地形、地物、气候和水文地质条件影响较大 。如公路可能通过平原、丘陵或山岭，还有河川、沼泽、岩石、冰雪、沙漠等同时抵御各种自然因素造成的危害。路基必须满足如下基本要求：(一)具有足够的强度路基和路面的自重以及由路面传下的行车荷载会对路基产生压力，路基会产生一定变形。因此路基要有一定的抵抗变形的能力，在荷载作用下不致超过允许的变形，即路

9、基必须有足够的强度。(二)具有足够的水温稳定性路基的水温稳定性是指路基在水和温度的作用下保持其强度的能力。路基在地面水和地下水的作用下，强度会显著降低。特别是在季节性冰冻地区由于水温状况的变化，路基将发生周期性冻融，形成冻胀和翻浆，使路基强度急速下降。因此对于路基不仅要有足够的强度，而且保证在最不利的水温条件下，强度不致显著降低，这要求路基具有一定的水温稳定性。(三)具有足够的整体稳定性路基是直接在地面上填筑或挖去一部分地面建成的。路基施工改变了地面的天然平衡状态。在某些地形、地质条件下，挖方边坡可能坍塌，陡坡路堤可能沿地表整体下滑，软土路基可能整体滑塌等。为使路基具有具有抵抗自然因素侵蚀的能

10、力，路基设计时必须采取技术措施，在修筑路基的同时，根据需要还要修建路基排水及防护措施，如边沟、挡土墙等。2.2路面路面是各种路面材料按照一定的比例经混合拌制分层铺筑于路基顶面后形成的结构物，主要供车辆安全、迅速和舒适的行驶。因此路面必须有足够的强度、稳定性、平整度、抗滑性等。3 高速公路加宽路基路面破坏模式及旧路处理3.1高速公路加宽路基路面破坏模式3.1.1路基失稳表现为拓宽路基沿新老路基结合面发生滑移，严重时甚至发生整体坍塌。这种病害在山区陡坡地形、软弱地基、高填方路堤等拓宽路段较容易发生。当拓宽路基沿结合面滑移量较小时，新老路基结合面会产生错台，导致新老路基结合部位的路面开裂，雨水由裂缝

11、进入，结合面强度急剧降低，给路基稳定性留下更大的隐患;当滑移量较大或整体坍塌时，造成拓宽路面整体破坏，甚至使原有路基相继出现失稳，并导致原有路面也发生结构损坏和使用功能的下降。3.1.2支挡结构损坏支挡结构损坏是路基损坏的特殊形式。表现为挡墙墙面开裂、墙体整体滑移、倾覆等。若墙底受水浸泡、冲刷，或墙体本身处于潜在滑坡体内，当挡墙所受土压力过大时，将产生挡墙墙体开裂、整体滑移或绕墙趾倾覆等现象。支挡结构发生损坏后，拓宽路基也随之发生稳定性问题，给拓宽路面的正常使用带来隐患。3.1.3路表开裂旧路拓宽工程中较严重的道路病害就是路表出现宽度不一的裂缝，此裂缝的走向往往同新老路基结合面的走向相一致，并

12、随着时间的推移而呈进一步张开的趋势。通常新老路基间的差异沉降首先导致基层的开裂，并反射到沥青混凝土面层或水泥混凝土板块上来。水泥混凝土路面和沥青混凝土路面上产生相关裂缝的规律有所差异，通常水泥混凝土路面上由于新老路基产生的差异沉降导致的路面破坏，首先会使混凝土板块的某条纵缝或横缝扩展、张开，进一步发展才会导致板块的断裂，裂缝方向大体沿着新老路基结合的方向;而沥青混凝土路面在路表产生的裂缝要早，裂缝形成方向亦较水泥混凝土路面与新老路基结合面走向更吻合。路表开裂是高速公路加宽工程中最常见的病害之一。3.1.4路面整体性能下降随着路面病害的产生和道路横坡的变化，道路结构性能和服务性能也随之下降。当路

13、面状况指数(PCI)、结构承载力及平整度等下降到一定水平时，还将影响行车安全。通常由公路路基和堤坝引起的地基应力增量一般不大，可按弹性理论进行计算，这时假定地基土是各向同性、均质的弹性半无限体。若在半无限体表面上作用无限长条形的分布荷载，荷载在宽度方向的分布是任意的，但在长度方向上的分布规律则是相同的。在计算土中任意一点M的应力时，只与该点的平面坐标(x，z)有关，而与荷载长度方向丫轴坐标无关，这种情况属于平面问题。虽然在工程实践中不存在无限长条分布荷载，但一般常把路堤、堤坝以及长宽比以3/10的条形基础等均视为平面应变问题计算。 3.2旧路处理经过自然沉降旧路基的沉降基本结束，趋于稳定，工后

14、沉降量很小，而新修建的路基与原路基相衔接，加宽路基部分随着施工的开始沉降才刚刚开始其沉降量比旧路基大的多，即使通车运营后其工后沉降量仍比旧路基大的多，加宽部分和旧路基两者之间沉降不均，势必引起工后路面结构在新旧路基结合部位受力不均产生局部应力，导致产生纵向裂缝，给行车运营带来安全隐患。旧路加宽拼接施工就是使加宽的路基与旧路路基之间保持良好的衔接，并采取必要的工程措施减小加宽路基与原有路基之间的不均匀沉降，防止产生纵向裂缝。加宽施工必须保证新旧路基的整体稳定性，在施工时，需要解决的关键问题是使新旧路基的变形保持一致3.2.1旧路处理旧路处理措施:旧路两侧一般为排水边沟和碎落台,对于路基边坡外侧的

15、浆砌片石边沟，先拆除边沟里面的浆砌片石， 边沟经长期的雨水侵蚀，其下部已基本变得相当软弱，平台由于绿化其底部实际也为腐质土。对于上述情况地基必须作彻底清除,对于地下水丰富区域，本着节约成本及废物利用的原则，用拆除后的浆砌片石回填一层30cm, 整平碾压后，须铺设透水性材料，上面用细碎石灌缝10cm,用沉降法进行检测。基底压实度一般比规范要求高出12%；施工时必须严格按设计要求进行，保证基底承载力，减少新老路基剪切变形。剩下部分用素土回填至沟顶。3.2.2软基处理对于淤泥、鱼塘、软弱土等地基，具体由地质情况而确定，如抛石挤淤法、换填、固结法、搅拌桩等方法进行处理，其施工方案与普通路基施工软基处理

16、相同。工程施工时，除压实度（承载力）等达到规范要求外其宽度必须也符合，根据施工实践经验填筑宽度不少于50cm。4 路基加宽的质量控制措施4.1 路基 (一)台阶由于原路基边坡坡率一般为1：1.5，必须将原边坡挖成台阶，台阶使新旧路基有效得交错结合，是衔接的重要组成部分，施工时必须引起足够的重视。在填筑前需先将旧路路基及边坡坡面严格按照施工规范中对新老路基衔接的要求开挖台阶状，而且台阶的数量应尽可能多，以为新老路基的衔接提供更多的接触面，更利于新老路基的结合，在部分填方较高的路段宜采取逐步开挖的方式施工。加宽部分第一台阶宽150高100其上台阶的宽*高均为60*40cm。且在开挖时，边坡分两步进

17、行清表处理，上部至少还要留2米左右不要清表，填筑起来再进行清表。以防止下暴雨对既有路面积水冲刷边坡。台阶宽度应满足摊铺和压实设备操作的需要，以便有利于机械施工，一般不少于2.0m，如受环境限制可适当放窄，但宽度不得小于1m，并作成2%4%的内倾斜坡。由于原路基边坡部分填土由于原来施工的忽视、现施工的挠动及其他原因，填土压实度实际上一般都未达到设计要求。为此，台阶的开挖能很好的将该部分隐患消除。（二）填筑材料填筑材料经自重、路面和车辆等荷载的作用,老路基已经基本被压实,而新路基的填料虽经严格压实,仍存在后期变形。为此，填筑材料的选择将很大程度影响路基的有效沉降。所有填料宜与旧路堤相同或路基填土尽

18、可能与就路基填料保持一致，一般情况下，应优先选用级配较好的砂类土等粗粒土作为填料，填料最大粒径应小于150mm，填料的CBR值应满足规范要求。拼接路基的每层填土压实厚度不超过15cm，填土采用重型标准，分层压实。开挖台阶及新路基压实度控制标准在原有标准基础上适当提高，路床96，上路堤94，下路堤93。对于旧路基加宽的宽度小于3米时应按3米控制，以保持压实机具的工作宽度，解决机械压实度不足问题。路堤压实度满足设计规范的要求，必要时可采用冲击碾压等进行增强补压，以消减对路堤的差异变形。选用透水性较好的材料，相关单位在综合考虑工程造价和施工实施的问题上，尽量使用碎石土或石渣等沉降量较少的材料进行填筑

19、,并控制好填筑材料的液塑限、承载比(CBR)和击实试验等各项指标。（三）路基碾压路基填筑前，须根据规范要求做好试验段，必须严格控制材料的最佳含水量、松铺厚度、压实设备的类型、最佳组合方式、碾压遍数及碾压速度等，使各项指标达到最优状态，保证压实度达到设计要求。对于加宽渐变部分（宽度n0），必须严格控制其碾压宽度，如旧路基挖台阶受限制时，可通过铺设护道等方式满足其要求，使路基压实度均满足要求。 在施工时分层碾压,控制每层填筑厚度及压实度,提高压实标准。碾压应采用重型压路机（20t）进行,双驱双振。碾压虚方厚度不得大于30 cm ,压实度必须达到新标准的压实度要求,且重点应放在新老路基的结合部,每层

20、压完后应平整光滑。 路基填筑时应控制路堤填筑速率。当填土速率较快时，地基强度来不及增长，易产生较大的剪切变形。在施工时按照慢速填土标准进行控制，控制标准为地面沉降率每昼夜不大于10mm，坡角水平位移速率每昼夜不大于5mm。4.2 路面 面层拼接施工面层拼接施工：首先将旧路面进行铣刨，新旧路面进行搭接，搭接宽度为50cm，搭接面铺设玻纤土工格栅，玻纤土工格栅材料规格为网格尺寸18*18mm，单位重量300g/m2，抗拉强度径向60KN/m，纬向60KN/m，延伸率3%，并带背胶。面层摊铺最窄处通过先铣刨旧路面，保证3.5m的宽度（摊铺机最小摊铺宽度），减少人工摊铺作业，提高路面摊铺质量。加宽路面

21、较宽处，一台摊铺机不能满足摊铺宽度时，采用两台摊铺机梯队摊铺，纵向错开1020m，外侧摊铺机纵向以设计标高控制的钢丝基准线来控制标高，内侧用横坡仪控制，内侧摊铺机外侧基准面为外侧摊铺机的摊铺面，内侧以旧路面层面层顶标高为基准面，保证加宽路面与旧路面横坡保持一致。5 旧路加宽补强措施及其他5.1旧路加宽补强措施（一）铺设土工积物土工格栅具有抗拉强度高、伸长率低，不易变形等特点，其全面与土体接，大大增加了与土体的摩擦，有力约束土体的侧向位移，土工格栅网格与粗颗粒填料结合，其最优的镶嵌作用最大限度地提高了加宽路基的承载能力和稳定性。在加宽路段中的铺设，可以增加新旧路基的结合，增大结合部抗剪能力，防止

22、新路基的沉降对老路基的破坏，从而达到稳定新旧路基不均匀沉降的效果。土工格栅设置可根据路填土高度进行设置，当路基填筑小于1.5m时，可在底部进行设置3层；填土高度在1.5m8m（10m）时，在路基底部和顶部各设置3层；填土高度大于8m（10m）时，在路基底部和顶部各设置3层，中部平台设置3层，其中底部铺设在基底平整碾压后铺设1层，每2层填土铺设1层，上部铺设位置为上路床顶部和底部、下路床底部各1层。土工格栅铺设宽度根据加宽宽度进行，但新旧路基铺设宽度不应少于1.5m。条件许可情况下可采用长60cm12钢筋进行锚固，间距1米，并进行注浆，钢筋穿越新旧路基土层，对抗剪起积极作用。土工格栅可优先考虑使

23、用钢塑双向土工格栅，但其伸长率应小于4%抗拉强度应大于45kN/m，锚固间距及搭接宽度与普通施工同。（二）冲击夯实路基的本体沉降主要与路基本身的压实度有很大关系，进行充分冲击，使其紧密结合，形成一个整体，使路基本体和地基的沉降都达到最小，以减小路基的沉降，减少或避免新老路基结合部纵向裂缝的产生。由此，可选择冲击碾压（夯实）的方法，对路基进去补强。冲击碾压施工可提高加宽路基的压实度，使新旧路基很好地结合在一起结合成一个整体，增加其极限抗，使路基本体沉降减到最小以便使其沉降系数减小；冲击碾压另可避免结合部因碾压不足出现软弱的滑动层。路基施工的机械碾压很难达到规范要求的96%的压实度已相当的困难，根

24、据在梅河高速公路的施工经验，使用冲击夯实可使压使度达到98%。目前在我省高速公路中使用较多，施工技术较为成熟的蓝派压路机（强夯机）。机械作业时牵引机带动压实机压实轮滚动，压实轮轮廓非圆曲线对地表施以揉压-碾压-冲击的综合作用，使土体从上部至下部深层随着压力波的传 递得到压实。在施工前选择有代表性的路段进行试验，对机械的行走速度、影响深度、沉降量、行走篇数等进行总结。以往经验为：采用25t对深度为1.0m（4层）填方段路基冲碾补压，57遍是合适的，补压效果也是明显的；通过采用冲击式压路机对路基进行冲碾补压施工，使路基压实度得到提高，加速路基沉降,最大限度地缩短了路基自然沉降的时间,有效地减少了路

25、基的沉降变形,对新老路基的结合起到了良好的作用。（注：冲击遍数过多，冲击压实功太大,土体会产生塑性破坏）（三）跨年度施工为降低加宽路基的沉降量,尽可能做到路基跨年度施工,使路基经历雨季；在路基完成后尽量开放交通,在路上采取一些措施,使车辆尽可能的在加宽处行驶,加大行车荷载作用,把沉降量降到最小程度。5.2公路加宽的施工难点 在旧路加宽的过程中施工过程中，施工难点的控制对于旧路质量保证十分重要，保证拼接质量的施工难点及保证措施：1、加强路基施工期间地基变形和稳定性的检测，通过检测地基的动态变化，检验地基处理的效果，以便制定路基填筑计划，确定路面开始施工的合理时间，为检验之后沉降及差异沉降提供依据

26、。在高路堤的加宽改造中进行必要的现场观测测试，以便掌握地基和路基的沉降与变形以及路基土体内应力状况，主要是通过埋设沉降板和土压力盒来测定。沉降板的埋设位置是根据观测总沉降量、分沉降量和横向不均匀沉降的要求来确定的。埋设在天然原地面的沉降板主要用来测量地基的沉降量；埋设在加宽路基不同高度上的沉降板，主要用来测量新路基自身的分层沉降量；埋设在新路基横断面表层不同位置的沉降板，主要用来测量新路基表层的横向不均匀沉降。土压力盒均埋设在沉降板的一侧，可用来了解在路堤填筑过程中及路堤填筑完成后的土压力变化状况、沉降与土压力之间的相互关系。2、路基填筑速度应满足下列要求，填筑时间不小于地基抗剪强度增长需要的

27、固结时间，路堤中心沉降量每昼夜不得大于1015cm，边桩位移量每昼夜不得大于5mm，路面铺筑应在沉降稳定后进行，采用双标准控制。即要求推算的工后沉降量小于设计允许值，同时要求连续2个月观测的沉降量每月不超过5mm。3、为保证新填路基的合理沉降，加宽路堤的衔接，加宽路堤应采用加速沉降的措施，采用堆载预压和冲击压实等技术措施缩短沉降时间，预压期应根据要求的沉降量来确定。4、提高和改善填料性质以及填土模量：a)采用轻质填料填筑路堤：采用粉煤灰、石灰等轻质填料填筑路堤，不仅可以降低新路堤自重，减小路堤的压缩变形，而且还可以提高新路堤的强度和刚度，并可减小路基在行车荷载作用下的累积变形；b)采用砂砾石填

28、料：砂砾石的可压缩性较小，采用砂砾石的填料可大大减小路堤的压缩变形，提高其承载力。公路在经多年的通车后，路基沉降基本完成，路基加宽段由于新旧路基的不均匀沉降，必然产生以纵向裂缝为代表的裂缝，从而对公路产生破坏。为次，必须加强公路路基加宽时设计优化及施工质量，使沉降量减为最少，以保证公路的质量。6 结论随着国民经济的快速发展，道路交通量迅猛增长，为了缓解道路交通量的压力，实施了大量的公路、城市道路等旧路加宽加辅改造工程。而随着旧路旧路加宽加辅工程的大量实施，不乏出现许多路基病害问题影响了路基的稳定性，因此需要更进一步的研究，寻求较为合理、科学的设计及施工方法，为今后高速公路加宽改扩建工程的施工质

29、量控制提供科学依据，确保高速公路改扩建工程的质量。本文对路基加宽加辅的施工方案进行了介绍，结合工地实践对质量控制的措施进行了建议。参考文献1 邓学钧路基路面工程M北京：人民交通出版社，2000.2 谌润水.等公路旧桥加固技术与实例M北京：人民交通出版社，2002.3 许彦召.杨红芬公路改建升级设计探讨J山西建筑，2007.致谢自有幸师从王慧聪老师以来，无论在学习上、工作上，还是在生活上都得到了王老师的淳淳教诲和无微不至的关怀。王老师严谨的治学态度和渊博的学识使我受益非浅，本文就是在王老师的悉心指导下完成的。在此，谨向王慧聪老师表达我至深的敬意和由衷的感谢!在王老师的指导下，我才得以克服一个又一个困难，在较短的时间内完成本文的研究。公路改扩建项目部有关领导和专家的热情支持和帮助，在此致以诚挚的谢意!还要向所有关心和帮助过我的老师、师兄弟、同学和朋友们表示真诚的感谢!最后还要感谢我的家人，他们含辛茹苦，对我默默支持，无私奉献，正是他们成就了我的今天。我将用更加不懈的努力来回报所有关心我的人!