张淑惠
摘要 为了提升农村公路设计水平，文章总结了农村公路旧路扩宽的病害和机理，以及不同加宽方式的适用性。从路堤拼宽处理、边坡削坡、台阶开挖、铺土工格栅、路面拼接、拉杆设置等方面分别提出了农村公路路基路面拼宽设计要点，研究成果表明农村公路改造宜单侧加宽，并严格控制台阶开挖参数和土工格栅尺寸，以确保路面拉杆参数满足设计及现行规范要求。
关键词 农村公路；
改扩建；
不均匀沉降；
地基处理；
路面拼接
中图分类号 U418.8文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）12-0045-03
0 引言
农村公路是公路交通网络的重要组成，具有里程短、等级低、分布面广等特点，直接为农民出行和农村经济发展服务。但早期建设的农村公路因设计标准低、施工技术落后、造价有限等原因，在车辆荷载反复作用下产生一定程度的破坏，服务水平下降，影响行车安全性和舒适度，难以满足日益增长的交通量需求，必须对其进行改建或扩建。但是，设计人员在开展农村公路旧路拓宽设计时，盲目套用其他项目的图纸，使得路基路面的处治方案适用性差[1]。因此，进一步研究农村公路旧路拓宽要点意义重大。
1 农村公路加宽常见病害及机理
1.1 病害表现形式
在對农村公路拓宽改造后，新旧路基之间容易出现不均匀沉降，从而引起路面使用性能下降。大量工程实践表明，农村公路加宽后的病害主要表现为两方面[2]：一是新建路基面沿着新旧路基结合面滑动，使得路基边坡失稳破坏；
二是新旧路基的不均匀沉降使得路面结构损坏，出现大量纵向裂缝、错台等病害，影响行车舒适性和安全性。
1.2 病害机理分析
国内外很多学者研究了公路加宽后的病害机理，但研究对象主要是高等级公路，对农村公路的研究较少。该文结合农村公路自身的特性，总结了其加宽后的病害原因。
1.2.1 新旧地基变形不协调
如果地基土性能较差，土体压缩性大，固结时间长，在新填筑土体作用下，容易产生较大的工后沉降。而老路基下的地基土经过多年固结，工后沉降基本完成。因此，新旧路基之间的变形不协调，并反射到路堤顶面，造成路面结构破坏。
1.2.2 新旧路基填料差异大
农村公路的新旧路基建设年代不同，有的甚至相差数十年，这就使得新旧路基填料的CBR、最大粒径等参数存在差异，且新旧路基所采用的施工工艺也不同。另外，即使在相同车辆荷载作用下，新旧路基填料变形也不完全相等。
1.2.3 施工原因
与上述不可避免的因素相比，施工原因所导致的病害是可以控制的。因施工不当所引起的农村公路拓宽病害有3种[3]：①结合面处理不到位。旧路边坡坡面的松散土、腐殖土、植物根系等未清理干净或新旧路基结合面的台阶开挖尺寸不满足设计要求，使得新旧路基结合处成为薄弱带。②施工不及时。旧路路基边坡坡面开挖完成后未及时填筑新路基，使得开挖面长时间暴露在外界环境中，可能受到雨水冲刷或入渗，降低其抗剪强度。③填筑速度过快。施工单位为了赶工期，新建路基填筑速率过快，填土未被充分压实，使得其工后沉降过大。
2 农村公路路基加宽形式选择
2.1 填方路基加宽
2.1.1 两侧加宽
路基两侧加宽方案一般用于地形平坦的路段，包括两侧对称加宽和不对称加宽，如图1所示。路基两侧加宽的优点是新老路基的中心线重合，但两侧加宽宽度有限，不便于路基填土施工压实。尤其是在软土路段，新旧路基间的差异沉降大。
2.1.2 单侧加宽
如果农村公路的一侧地形受限或征地拆迁难度大，可采用单侧加宽的方案。如果公路处于地势陡峭的山岭区域，还需要在加宽侧设置挡墙或护脚墙。农村公路经单侧加宽后新旧路基中心线不重合，但新建路基集中在路基一侧，施工作业面大，施工质量容易控制，且路基中心线移动导致路面工程量有一定程度的增加[4]。
2.2 半填半挖路基加宽
农村公路半填半挖路基所处位置一般地形较陡峭，一般采用单侧加宽的方法进行改造。根据加宽位置不同，可将单侧加宽划分为填方侧加宽和挖方侧加宽。对挖方侧加宽，加宽前后的路基强度相差不大，不会出现不均匀沉降问题。对填方侧加宽，容易出现不均匀沉降和路基失稳问题，也要在加宽侧设置挡墙或护脚墙，以保证路基的整体稳定性。
3 农村公路路基加宽处理要点
3.1 路基加宽处理原则
农村公路拓宽后最常见的病害是新旧路面结合处纵向开裂。采取有效的处治方案来降低新旧路基之间的不均匀沉降、加强新旧路基之间的衔接、提高路基的整体稳定性是解决路面纵向开裂问题的关键。结合相关研究成果，路基加宽处理时应遵循以下原则：第一，应在保证路基整体稳定性满足规范的基础上，控制路基的不均匀沉降；
第二，公路是一个整体，路基和路面是相互影响的，选择新旧路基处理方案时要综合考虑项目实际情况和施工便利性，对方案进行技术性和经济性比选，选择适用性强、性价比高的处治方案，不可盲目地照搬规范或其他项目的图纸；
第三，条件允许时，新旧路基处理可使用新技术、新材料和新工艺。
3.2 加宽地基处理
农村公路加宽路基下的地基处理目标是降低新旧路基的不均匀沉降，尤其是在软土地区，应结合公路沿线的水文地质条件制定处理方案。对于软土厚度＜3 m的路段，一般选用换填法或抛石挤淤法；
对于深厚软土地基，可采用复合地基。该文总结了不同地基处理方法的原理和适用条件，如表1所示[5]。
3.3 新旧路基结合部处理
3.3.1 边坡削坡
农村公路的旧路路基边坡坡面长期暴露在外界环境中，受到雨水径流冲刷，坡面填土不断劣化。在拼宽路基之前，要削坡30～50 cm。旧路路基的削坡顺序有“自下而上”或“自上而下”。对于坡度较陡的路基，为了保证路基的稳定性，削坡要分两个阶段进行，且第一阶段的削坡坡度大于第二个阶段。同时，在旧路路基削坡前进，要做好防护工作。
3.3.2 台阶开挖
为了保证农村公路加宽后的整体稳定性，新旧路基结合处所开挖的台阶要内倾（横坡取2%～4%），台阶数量要尽量多。结合相关研究成果，新旧路基结合处的台阶宽度要控制在1 m以上，台阶高度要控制在0.6～1 m，台阶开挖坡率结合旧路路基边坡确定。旧路边坡坡率为1∶1.5、1∶1.25、1∶1时，台阶开挖坡率应分别控制在1∶1.5～1∶1.75、1∶1.25～1∶1.5、1∶1～1∶1.25。
3.3.3 铺土工格栅
土工格栅是农村公路新旧路基衔接最常用的一种材料，其主要作用是协调新旧路基之间的不均匀沉降，具体布置见图2。土工格栅的加固原理如下：第一，土工格栅与地基土接触产生摩擦，摩擦力的存在降低新旧路基结合处的附加应力；
第二，土工格栅对路基填土变形有约束作用，大幅度地提高路基的抗剪强度；
第三，土工格栅具有良好的弹性、张力和延展性能，可将新旧路基连接为一个整体。在农村公路旧路扩宽项目中，建议使用双向土工格栅。
3.4 加宽路基沉降变化规律
3.4.1 沉降计算方法
该农村公路的路线总长8.8 km，起讫桩号为K0+000～K8+800，设计标准为四级公路，双向两车道，设计速度为30 km/h，路基宽7.5 m，横断面组成为土路肩0.5 m+行车道2×3.25 m+土路肩0.5 m。该公路位于亚热带季风性湿润气候，降水量充足，年降雨量约886～
938 mm。因近几年经济发展迅速，交通量快速增长，原有的公路已经无法满足交通需求，需加宽处理。经交通量分析，拟加宽3.25 m，即一个车道，加宽方式采用单侧加宽。
农村公路路基的工后沉降具体计算可按式（1）：
式中，n——地基土划分层数；
hi——第i层土厚度；
e0i——第i层土层顶和层底的自重应力平均值对应的孔隙比；
e1i——第i层土层顶和层底的自重应力和附加应力平均值之和所对应的孔隙比。
3.4.2 沉降计算结果
该文在距离道路中心0 m、2 m、4 m、6 m、8 m、10 m处分别取计算点，计算了路基在使用年限内的工后沉降。同时，利用数理统计软件Origin拟合了工后沉降与距道路中心距离的关系，相关系数接近1，精确度满足工程需求。利用拟合函数，可预测加宽路基在不同位置的工后沉降。
由图2可知：距离道路中心越远，路基工后沉降越大。当距离道路中心距离＜6 m，路基工后沉降变化不大，基本在2.5 cm内；
当距离道路中心距离超过6 m时，路基工后沉降骤增，最大沉降达到了9.0 cm。这说明加宽部分的地基固结度低，在公路运营期间的变形大。
4 农村公路路面加宽要点
4.1 沥青路面拼接
如果农村公路采用的是沥青路面，在拼宽后应先分层开挖台阶，再根据设计方案回填沥青混合料。为了保证新旧沥青路面的衔接，防止路面反射裂缝，要在拼接位置铺一层或多层的玻纤格栅（加筋作用，不能防水）或聚酯玻纤布（同时具有加筋和防水功能）。同时，还要在基层层间喷洒水灰比1.1～1.2的水泥净浆，以增加层间黏结效果。需注意，路面基层宜选用级配良好的水泥稳定碎石，不宜选用石灰稳定材料。这是因为石灰稳定材料的环保性差，且在车辆荷载反复作用下容易开裂。
4.2 水泥路面拼接
如果农村公路采用的是水泥混凝土路面，应在新旧路面结合处设置拉杆，以传递荷载和分散应力，改善水泥路面面板的受力和抗变形能力。水泥混凝土路面拉杆的设计要点体现在以下几个方面：①拉杆材料。拉杆要尽量选择HRB400的螺纹钢筋，不得选择光圆钢筋。钢筋的直径不小于14 mm，钢筋长度取70 cm。②钻孔要求。拉杆的孔位应位于混凝土板面中间位置，孔间距50 cm、孔深35 cm、孔径比拉杆直径要大至少4 mm，且不得在水泥混凝土面板的裂缝、断板等处钻孔植筋。③位置误差。水泥混凝土面板的拉杆参数应满足设计要求。如设计无要求，可参考表2。
5 结论
该文分析了农村公路旧路拓宽的病害成因、加宽方式及加宽地基不均匀沉降控制、路面拼宽要点，研究成果表明：
（1）農村公路拓宽改造后边坡容易失稳、路面会出现裂缝，需重点控制新旧路基间的不均匀沉降。
（2）农村公路填方路基的加宽有单侧加宽和双侧加宽两种形式，半填半挖路基一般在挖方进行加宽。
（3）加宽路基可采用换填、复合地基、铺土工格栅等方案控制新旧路基间的不均匀沉降，并合理削坡和开挖台阶。
（4）农村公路沥青路面拼接要先分层开挖台阶再回填沥青混合料，水泥路面拼接的关键是要设置拉杆。
参考文献
[1]张琳， 柳颜鹏， 张焕强， 等. 农村公路旧桥拓宽建设分析[J]. 山东交通科技， 2021（3）：
138-140.
[2]张生. 农村公路改建工程设计要点分析[J]. 科学技术创新， 2021（5）：
111-113.
[3]杨少军. 农村公路旧路改造要点分析[J]. 中国新技术新产品， 2020（23）：
86-88.
[4]彭健. 农村公路软土地基的路基拓宽处理研究[J]. 黑龙江交通科技， 2020（3）：
15-16.
[5]安惠娟. 吕梁市农村公路排水设施研究[D]. 西安：长安大学， 2017.
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