邹 新 特
(湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南 长沙 410007)
随着国民经济的快速发展，机动车辆的数量迅速增多，各公路的交通量也随之迅速增长，原有的许多公路无法满足现有交通量的通行；同时，20世纪修建的公路经过十多年的运营，道路的功能性和结构性方面已无法满足要求。为了解决这些问题，需要对原有的公路进行改扩建[1-3]。本文结合S316平江童市至城关公路拓宽改造工程实例分析路基拓宽的分类和特点，探讨路基拓宽的两个关键问题及处治技术。
1 路基拓宽分类及特点
路基拓宽改扩建工程是指利用现有道路，对其进行拓宽改造，提高道路等级或改善道路服务功能，从而改善现有道路路网结构，使其具有较高的技术经济价值，同时现有道路的利用可以少占土地并有利于环境保护[1]。
1.1 从路基拓宽方式分类
1)单侧拓宽。单侧拓宽是指在老路基的某一侧集中进行拓宽，见图1。此类拓宽新老路基中心线不重合；新路基的路堤自重以偏心荷载的方式作用在老路基上，将使老路基产生新的不均匀的附加沉降；部分新路基落在新的填土上，由于老路基已经修筑很长时间，新路基的强度很难保证与老路基相同；但是此类路基拓宽只有一个新老路基的结合面，施工比较方便，土石方工程集中在老路的某一侧施工，原有的老路可以作为施工便道使用；施工时能安全地使用平地机、压路机等筑路机械操作，使新填土较好地压实，确保拓宽部分的质量。
2)双侧拓宽。双侧拓宽是指在老路基的两侧都进行拓宽，见图2。此类拓宽新老路基中心线重合；新路基的路堤自重以对称荷载的方式作用在老路基上，使老路基发生对称沉降；拓宽后路基能较多地利用老路基；但是此类路基拓宽有两个新老路基的结合面，比较难保证新老路基之间的结合性和整体性，特别对于高路堤，容易引发新老路基结合的病害，尤其是拓宽宽度不大时，病害特征尤为明显。
1.2 拓宽前后边坡坡率变化
1)保持边坡坡率不变的拓宽。保持边坡坡率不变的拓宽是指在路基拓宽前后新路基的边坡坡率与老路基的边坡坡率一样的拓宽。此类拓宽需在路基某侧或者两侧增加用地，适用于地形、地物和地质环境不受限制的条件下和低填方路段。
2)保持坡脚位置不变使边坡变陡的拓宽。保持坡脚位置不变使边坡变陡的拓宽是指在路基拓宽前后新路基和老路基坡脚位置不变，而新路基的边坡坡率大于老路基边坡坡率的拓宽。此类拓宽不需增加用地，当拓宽后边坡坡率较大时用挡土墙等支挡结构来支撑，适用于地形、地物和地质环境受到限制的条件下和填方较高的路段。
2 路基拓宽的关键问题和处治
旧路经过多年的通车运行，地基的固结已经基本完成，其强度较大，而新拓宽路基的地基固结尚未开始，所以新老路基的强度相差较大。现有的道路上进行路基拓宽，需要解决的两个关键问题：1)新老路基的差异沉降；2)新老路基的稳定结合。
2.1 新老路基的差异沉降
新老路基的差异沉降是新老路基结合处产生纵向裂缝等病害的主要原因。减小新老路基的差异沉降可以从减小路堤荷载和提高地基承载力两个方面着手[4]。减小路堤荷载是从减小地基压力方面来达到减小新老路基的差异沉降的目的。提高地基承载力主要从技术可行，施工成熟，经济合理的地基处理方法来选择对地基进行加固来达到新老路基的差异沉降的目的[5，6]。
2.2 新老路基的稳定结合
新老路基的稳定结合除保证软土地基的处治质量、采用新型的轻质路堤填料和保证新填土的填筑质量外，还需沿老路基坡脚向上开挖台阶和铺设土工格栅等处理。
2.2.1开挖台阶
1)开挖台阶将老路基边坡上的草皮、种植土还有老路边坡压实度不够的土予以清除；2)开挖台阶使新老路基结合处的接触面积大大增加，摩阻力和抗剪能力增强；3)开挖台阶可以为土工格栅的铺设和锚固提供一个平台；4)开挖台阶方便拓宽部分路堤下地基处理。
2.2.2加铺土工格栅
新老路基结合处铺设土工格栅加筋是利用土工格栅与填料之间具有很好的整体性和摩擦性的加固原理，使结合处的强度增加，具体作用如下[7]：
1)改善应力状态；2)减小差异沉降；3)约束侧向变形；4)加强压实作用。
3 工程实例
3.1 工程概况
S316平江童市至城关公路是湖南省省道网规划项目，全线位于平江县境内，路线全长17.600 km。K0+000～K9+600段路基设计宽度为10 m，路面宽度8.5 m；K9+600～终点路基设计宽度为12 m，路面宽度10.5 m。
3.2 数值模拟分析
本论文数值模拟选取K4+860处典型断面进行分析，该处断面的加宽方式为单侧拓宽，原老路路基宽6 m，填土高6 m，拓宽路基宽4 m。新旧路基接触处开挖台阶宽度为2 m，路基拓宽分三级填筑，并分别在新老路基接合处的顶面、中部及下部铺设三层土工格栅，如图3所示。
为了比较挖台阶和加格栅情况对拓宽路基的影响，对拓宽路基进行不挖台阶且不加格栅、挖台阶不加格栅、加格栅不挖台阶以及挖台阶加格栅四种情况进行数值模拟分析。
3.2.1沉降分析
不挖台阶且不加格栅、挖台阶不加格栅、加格栅不挖台阶以及挖台阶加格栅四种情况下的路基总体变形和四种情况下的差异沉降量如表1所示。
表1 四种情况下的沉降量和差异沉降量 cm
从表1可以看出，不挖台阶且不加格栅、挖台阶不加格栅、加格栅不挖台阶以及挖台阶加格栅四种情况下的差异沉降分别为6.37 cm,6.06 cm,5.49 cm和4.74 cm；相较于不挖台阶且不加格栅，挖台阶不加格栅的差异沉降减小了4.9%、挖台阶不加格栅减小了13.8%，挖台阶加格栅减小了25.6%；这说明了挖台阶加格栅的路基顶部差异沉降效果最好，且对于路基顶部的差异沉降，加土工格栅的效果好于开挖台阶。
3.2.2侧向变形分析
通过计算不同工况下坡脚处最大侧向变形量，分析不同路基拓宽处治技术效果，计算结果如表2所示。
表2 四种情况下的侧向变形量 cm
从表2可以看出，不挖台阶且不加格栅、挖台阶不加格栅、加格栅不挖台阶以及挖台阶加格栅四种情况下的坡脚处最大侧向变形分别为7.83 cm，7.17 cm，4.70 cm和3.92 cm；相较于不挖台阶且不加格栅，挖台阶不加格栅的侧向变形减小了8.4%、挖台阶不加格栅减小了40.0%和挖台阶加格栅减小了50.0%；这说明了挖台阶加格栅对减小坡脚处最大侧向变形的效果最好，且对于坡脚处最大侧向变形来说，加土工格栅的效果明显好于开挖台阶。
3.2.3稳定性分析
边坡稳定性是指边坡岩、土体在一定坡高和坡脚条件下的稳定程度，常用的路基边坡稳定性计算方法有ordinary法、Bishop法、Janbu法以及Morgenstern-Price(M-P)等计算方法，本研究采用四种方法的均值进行分析，结果如表3所示。
表3 四种情况下的稳定性 cm
从表3可以看出，采用开挖台阶和加土工格栅这两个工程措施均可加强路基的稳定性，就采取单一措施而言，加土工格栅的稳定性好于开挖台阶。
4 结语
1)路基拓宽工程的病害与路基拓宽类型有关，路基拓宽类型的选择是由多方面因素决定的，在实际工程中需对所有因素进行对比选择。2)减小新老路基的差异沉降主要是采用新型轻质路堤填料减小路堤荷载和采用地基处理的方法提高地基承载力。3)新老路基的稳定结合除保证软土地基的处治质量、采用新型的轻质路堤填料和保证新填土的填筑质量外还需沿老路基坡脚向上开挖台阶和铺设土工格栅加筋等处理。4)路基拓宽中，挖台阶和土工格栅都能够减少新老路基的差异沉降，都能够减少路基的侧向变形和提高边坡的稳定性。
