新旧路基拓宽结合部台阶设计研究

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1、新旧路基拓宽结合部台阶设计研究刘权1，张长弓1,唐姚宏1（1.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西安）摘要：本文从台阶尺寸、挖台阶方式、台阶面内倾角、特殊路基拼接几个方面阐述了新旧路基结合部台阶开挖的一些规律，这对减小结合部路基不均匀沉降具有实用价值，从而提高路面使用性能以及使用年限。关键词：台阶尺寸；内倾角；特殊路基；沉降；使用年限在我国,随着国民经济的迅速发展,高速公路的建设速度不断加快。自1988年10月31日上海至嘉定18.5km高速公路建成通车中国大陆有了高速公路后,此后2

2、0年间,我国高速公路建设突飞猛进,但由于受建设时社会经济水平!技术水平和建设思想的制约,许多已经建成使用的高速公路中,绝大多数是双向四车道,其中相当一部分己不能适应交通量增长和社会发展的要求,迫切需要扩大道路通行能力由于近距离新建高速公路,投资规模大,占用土地多,且容易造成路网分布不均,因而我国的高速公路扩建大多适宜采用老路加宽的方案。而老路拓宽中新旧路基的结合部是拓宽和拼接工程的薄弱环节，为了更好的拼接便需要开挖台阶。开挖台阶的目的主要是增加新旧路基的接触面，增强新旧路基结合面的摩阻力和抗剪强

3、度，保证新旧路基之间的有效结合和完整性；同时，开挖台阶还可以去除边坡表层的松软土层，为土工格栅的铺设提供必要的锚固长度。1台阶的尺寸台阶的开挖尺寸（宽度和高度）有一定的限制。我国有几条高速公路加宽工程都把台阶高度控制在80cm以内；台阶宽度根据边坡坡度确定，在60~200cm之间。另外，台阶的开挖尺寸和旧路边坡的填筑材料、压实度等有关。如沪杭甬高速公路，由于旧路的填料为矿渣，边缘压实度不够，所以采用了较大的台阶尺寸。台阶尺寸的变化对道路有很大的影响，通过有限元分析路基拼接工程台阶尺寸对水平位移和

4、沉降的影响，在台阶高度一定（1m）的情况下，台阶宽度分别去0.5m、0.8m、1.0m、1.5m、2.0m，计算结果见表1-1。台阶高度一定时（1m）台阶宽度变化对水平位移和沉降的影响表1-1台阶宽度（m）0.50.81.01.5水平位移（cm）X10000X22.43662.33071.91071.7885X30.526820.591220.434070.67048X41.91241.815001.22261.0926沉降（cm）X1-1.3773-1.2202-1.3275-1.0519X2

5、-9.0187-8.4478-7.8225-6.9354X3-13.316-13003-12.321-11.580X4-7.2056-7.1130-7.0533-6.8235注：角标1表示旧路中心线，角标2表示旧路肩边缘，角标3表示新路肩边缘，角标4表示新路基坡脚线。由于1-1可以看出，台阶高度不变仅宽度变化时，随着台阶宽度的增加，路基水平位移和沉降量逐渐降低。Y1的变化是由于在高宽比大的情况下，新旧路基作用明显，加宽路基相当于压坡护道，使得Y1隆起，尤其在路基加宽大、高度较小情况下更明显。通过

6、有限元分析，台阶高度变化时对沉降的影响作出了详细的计算，取台阶的宽度1m保持不变，台阶的高度变化，分别去0.6m、1m、1.25m、2m，计算旧路中心线、旧路肩边缘、新路肩边缘、新路坡脚线等处的竖向和横向位移。台阶宽度一定时（1m）台阶高度变化对水平位移的沉降的影响表1-2台阶高度（m）0.61.01．252水平位移（cm）X10000X21.67861.8471.9031.985X30.6650.4840.4080.29X41.3261.5481.6131.758沉降（cm）X10.230.0

7、85-0.004-0.539X2-5.153-6.14-6.536-7.267X3-9.831-10.65-10.883-11.272X4-5.059-5.235-5.282-5.325注：角标1表示旧路中心线，角标2表示旧路肩边缘，角标3表示新路肩边缘，角标4表示新路基坡脚线。由表1-2可以看出，当台阶宽度不变而高度变化时，随着台阶高度的增加，路基水平位移和沉降量都逐渐增加。《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）中6.3.4第2款对台阶宽度有这样的规定;拓宽原有路堤时，应在原有路基坡面

8、开挖台阶，台阶宽度不应小于1.0m，当加宽拼接宽度小于0.75m时，可采取超宽填筑或翻挖原有路基等工程措施。例如，郑州至漯河高速公路采用双侧加宽方式，首先对原路基边坡进行清表，最小清表厚度控制在50cm；然后在旧路基边坡上开挖高1m的台阶，第一层台阶宽1.5m，在台阶顶向路中心侧设置4%的坡度。通过有限元分析，结合安新高速改建工程，推荐台阶尺寸的高度采用80~100cm，宽度采用100~200cm。比为4.6%。2台阶面内倾角关于台阶面上的内倾角，国内高速公路扩建工程中大多采用2%~4%,出发点