【正文】 頭部位的剛度突變，會給行車舒適性帶來一定的影響，也有可能給路面結(jié)構(gòu)帶來一定的損傷。 ? 為了更好地了解新老路基之間剛度差的變化對受力狀態(tài)的影響，可采用新加寬路基與老路基的模量比（即E0new/E0old）的變化進(jìn)行模擬。分析中固定老路路基的模量不變，選擇 5種不同的新老路基模量比，即E0new/E0old＝ 、 、 、 ，對路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。得到不同模量比時(shí)的路面結(jié)構(gòu)分析指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果如圖 47，并在表 43種列出了不同模量比時(shí)路面表面變形和基層層底彎拉應(yīng)力峰值以及它們的減小速率。 2002503003504000 1 2 新老路基模量比路表變形峰值0 1 2 新老路基模量比基層層底彎拉應(yīng)力（MPa）圖 47 新老路基模量比對路表變形及基層層底拉應(yīng)力的影響 表 43 不同模量比時(shí)路表變形與基層層底彎拉應(yīng)力峰值及減小速率 E0new/E0old 分析指標(biāo) 路表變形（ um） 計(jì)算值 275 245 234 227 減小速率（ %） 基層層底彎拉應(yīng)力（ MPa） 計(jì)算值 減小速率（ %） 表 43 不同模量比時(shí)路表變形與基層層底彎拉應(yīng)力峰值及減小速率 ? 由圖 47和表 43可以看出，隨著新老路基模量比的逐步增大，即新路基模量逐步接近甚至超過老路基的模量，路表變形和基層層底拉應(yīng)力均發(fā)生明顯的減小，其中路表變形減小的幅度更大。 ? 無論是路表變形還是基層層底彎拉應(yīng)力，在模量比小于，隨著模量比的增大均有明顯的減小，路表變形的減小速率達(dá)到 10%以上，基層層底彎拉應(yīng)力的減小速率也達(dá)到了 5%以上；當(dāng)模量比超過 %后，隨著模量比的增大，它們的減小速率明顯減小，路表變形的減小速率只有 5%左右，而基層層底彎拉應(yīng)力的減小速率則只有1% 左右。 ? 由此可見，新老路基模量比的增大明顯有利于改善路面結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，但新路基的模量仍以接近或達(dá)到老路基的模量為宜。一是因?yàn)槟Ａ勘冗^大對改善路面結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的貢獻(xiàn)并不是很明顯，二是因?yàn)槟Ａ勘仍龃髸剐吕下坊Y(jié)合部處治技術(shù)的技術(shù)成本過高。 四．拓寬路基的設(shè)計(jì)理論和方法 路基拓寬的設(shè)計(jì)計(jì)算理論 拓寬道路的損壞模式與拓寬設(shè)計(jì)狀態(tài) 新老路基結(jié)合部剪切開裂 其形成機(jī)理通常與各種原因引起的新老路基結(jié)合面滑移有關(guān)。與這類損壞模式相對應(yīng)的設(shè)計(jì)狀態(tài)為： 結(jié)合面上的剪應(yīng)力 結(jié)合面抗剪強(qiáng)度 圖 41 路基結(jié)合部剪切開裂模式 老路基 新路基新老路基結(jié)合部老路面層老路基層老路底基層新路面層新路基層新路底基層剪切開裂 新老路面結(jié)合部彎拉開裂 其形成機(jī)理為新老路基頂面不協(xié)調(diào)變形呈 “ ～ ” 型，在新老路面結(jié)合部的基層頂面或底面產(chǎn)生附加彎拉應(yīng)力。當(dāng)附加應(yīng)力超過基層彎拉強(qiáng)度時(shí)，即造成結(jié)合部基層頂面或底面的拉裂。與這類損壞模式相對應(yīng)的設(shè)計(jì)狀態(tài)為： 不協(xié)調(diào)變形引起的結(jié)合部路面基層頂面結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力 結(jié)合部路面基層彎拉強(qiáng)度（基層頂面受拉） 不協(xié)調(diào)變形引起的結(jié)構(gòu)底面附加應(yīng)力＋結(jié)構(gòu)底面荷載應(yīng)力 基層彎拉強(qiáng)度（基層底面受拉 ） 老路基 新路基新老路面結(jié)合部老路面層老路基層老路底基層新路面層新路基層新路底基層結(jié)合部路面基層頂面（底面）彎拉開裂 老路基層頂面開裂 其形成機(jī)理為拓寬路基在老路基頂面形成上凸形不協(xié)調(diào)變形，從而在老路基層頂面產(chǎn)生附加彎拉應(yīng)力，當(dāng)附加應(yīng)力超過基層彎拉強(qiáng)度時(shí)，即造成基層頂面的拉裂。與這類損壞模式相對應(yīng)的設(shè)計(jì)狀態(tài)為： 路基變形引起的老路基層頂面結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力 老路基層彎拉強(qiáng)度 圖 43 基層頂面開裂模式 老路基 新路基老路路面面層基層底基層老路路面基層頂面彎拉開裂 新（老）路基層底面開裂 其形成機(jī)理為新（老）路基頂面形成下凹形不協(xié)調(diào)變形，在新（老）路基層底面產(chǎn)生結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力，當(dāng)該附加應(yīng)力和行車荷載在基層底面產(chǎn)生的荷載應(yīng)力疊加后超過基層彎拉強(qiáng)度時(shí)，即造成基層底面的拉裂。與這類損壞模式相對應(yīng)的設(shè)計(jì)狀態(tài)為： 結(jié)構(gòu)底面附加應(yīng)力＋結(jié)構(gòu)底面荷載應(yīng)力 基層彎拉強(qiáng)度 圖 44 基層底面開裂模式 老路基 新路基新路路面面層基層底基層新路路面基層底面彎拉開裂 計(jì)算模型和方法 行車荷載模型 路基分析模型 路面結(jié)構(gòu)分析模型 路基拓寬的設(shè)計(jì)指標(biāo)和控制標(biāo)準(zhǔn) 路面結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力是由新老路基不協(xié)調(diào)變形引起的，而表征這種不協(xié)調(diào)變形的指標(biāo)則是新老路基頂面的 “ 變坡率 ” ，即指設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，路基頂面單位寬度內(nèi)的橫向坡度改變量。變坡率可以通過不協(xié)調(diào)變形進(jìn)行計(jì)算，而且控制了路基頂面的變坡率即控制了路面結(jié)構(gòu)的附加應(yīng)力，因此，可以選擇 “ 變坡率 ” 作為路基拓寬設(shè)計(jì)的指標(biāo)。 以基層開裂為控制狀態(tài)時(shí)，路基頂面變坡率的控制標(biāo)準(zhǔn)與老路路面結(jié)構(gòu)是否利用以及新老路面結(jié)合狀態(tài)有關(guān)。對于典型高等級瀝青路面結(jié)構(gòu)如表 41所示，變坡率設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如表 42所示，其他各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)與新建瀝青路面相同。 表 41 典型路面結(jié)構(gòu)和材料參數(shù) 結(jié)構(gòu)層 項(xiàng)目 瀝青混凝土 面層 二灰碎石基層 石灰土底基層 彈性模量 E（ MPa） 1200 1400 600 泊松比 u 重度 γ（ g /cm3） 厚度 h（ cm） 12 40 30 表 42 路基拓寬的變坡率設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 老路路面結(jié)構(gòu)利用情況 新老路面結(jié)合狀況 路基頂面變坡率設(shè)計(jì)指標(biāo)（％） 老路基 新路基 不利用 － 利用 分離 結(jié)合 ≤新、老路基變坡率差值 ≤ 路基的設(shè)計(jì)參數(shù)取值 拓寬路基的設(shè)計(jì)參數(shù)，主要包括： 新老路基土的基本物理力學(xué)指標(biāo) 包括新老路基土顆粒粒徑、容重、密度、塑限、液限、含水量，粘聚力及內(nèi)摩擦角，土基 CBR值、回彈模量等。 路面各結(jié)構(gòu)層材料的設(shè)計(jì)參數(shù) 各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、泊松比、厚度，瀝青混凝土和半剛性材料的抗拉強(qiáng)度等。 拓寬范圍內(nèi)軟土地基的設(shè)計(jì)參數(shù) 通過鉆探、原位測試和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方法測定軟弱土層的深度，含水量，塑性指數(shù)，液性指數(shù)，孔隙比，壓縮模量，剪切強(qiáng)度， 滲透系數(shù)等指標(biāo)。 其他設(shè)計(jì)參數(shù) 對于不同的處治技術(shù)，應(yīng)根據(jù)處治技術(shù)所選取的材料，施工工藝等確定其設(shè)計(jì)參數(shù)。 路基拓寬的設(shè)計(jì)方法 拓寬路基穩(wěn)定性分析 拓寬路基的穩(wěn)定性分析與新建路基相同，必須注意的是在陡坡穩(wěn)定性分析中必須考慮新路基沿新老路基結(jié)合面的滑移穩(wěn)定性。 路基不協(xié)調(diào)變形和變坡率的計(jì)算 按照建立的路基計(jì)算模型和所示流程計(jì)算。模型中必須綜合考慮土體的非線性、固結(jié)以及施工的過程。以 變坡率 和 平均變坡率 的概念，即沉降極值（最大值和最小值）的差與沉降極值點(diǎn)距離的比值。 路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析 按照建立的路面計(jì)算模型分別計(jì)算老路路面利用與否時(shí)的路基不協(xié)調(diào)變形對路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力。采用基層的彎拉應(yīng)力作為瀝青路面的強(qiáng)度指標(biāo)。 路面結(jié)構(gòu)的承受能力判定標(biāo)準(zhǔn)為： 不協(xié)調(diào)變形引起的路面結(jié)構(gòu)附加應(yīng)力（＋標(biāo)準(zhǔn)軸載荷載應(yīng)力）≤半剛性基層設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度 其中，半剛性基層的抗彎拉強(qiáng)度按 。 設(shè)計(jì)步驟與流程圖 路基拓寬的設(shè)計(jì)步驟 :交通量調(diào)查分析 。 地質(zhì)水文調(diào)查分析 。 舊路狀況調(diào)查 。 劃分設(shè)計(jì)路段，并選定相應(yīng)的路基拓寬方式和尺寸 。 選定橫斷面型式 。 進(jìn)行結(jié)合部的處治設(shè)計(jì) 。 對軟弱地基還應(yīng)進(jìn)行地基處理設(shè)計(jì) 。 運(yùn)用有限元方法進(jìn)行路基頂面的不協(xié)調(diào)變形分析，確保新老路基頂面的變坡率控制在容許范圍內(nèi) 。 結(jié)合原有路基、路面排水系統(tǒng)進(jìn)行排水設(shè)計(jì)。 路基拓寬的設(shè)計(jì)流程圖： 基礎(chǔ)資料調(diào)研 初擬路基拓寬方案 穩(wěn)定性驗(yàn)算 不協(xié)調(diào)變形及變坡率指標(biāo)計(jì)算 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 是 否 典型瀝 青 路面結(jié)構(gòu) 路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)計(jì)算 完成 更改拓寬路基設(shè)計(jì)方案 、 新老路基結(jié)合部處治設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)指標(biāo)計(jì)算 完成 更改路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 不通過 通過 不通過 不通過 通過 通過 是 否 五．新老路基結(jié)合部處治的原理、方法和施工控制技術(shù) 按照處治措施的部位和處治機(jī)理來劃分，可以將不協(xié)調(diào)變形的控制技術(shù)劃分為 4大類：路面內(nèi)部處治、路基內(nèi)部處治、外部處治和綜合處治（如表 51）。 上表中的處治技術(shù)如果按新老路基結(jié)合部不協(xié)調(diào)變形的主要來源可分為針對新老路基結(jié)合部不良地質(zhì)條件的地基處理技術(shù)；針對新老路基結(jié)合強(qiáng)度不足的老路邊坡處理和結(jié)合部的加筋技術(shù)；針對路基自身的壓縮變形過大的控制路基填料和壓實(shí)度、采用輕質(zhì)路基等措施；如果新老路基結(jié)合部的不協(xié)調(diào)變形由上述幾種因素共同組成，則應(yīng)采取綜合處治技術(shù)（如表 52）。 新老路基結(jié)合部處治技術(shù) 路面內(nèi)部處治 增加厚度 提高抗變形能力（加筋、設(shè)置網(wǎng)片、 … ） 路基內(nèi)部處治 結(jié)合面處理 填料及壓實(shí)控制 路基加筋 輕質(zhì)路堤 外部處治 地基處理 支擋結(jié)構(gòu) 綜合處治 設(shè)置分隔帶 完善排水系統(tǒng) 過渡性路面 內(nèi)、外部綜合處治 表 51 新老路基結(jié)合部處治技術(shù)的初步分類 表 52 針對不協(xié)調(diào)變形來源的處治技術(shù)及適用條件 新老路基結(jié)合部不協(xié)調(diào)變形的主要來源 結(jié)合部處治技術(shù) 適用條件 新路基作用下地基的固結(jié)沉降 采取換填、拋石擠淤，復(fù)合地基，排水固結(jié)法處理結(jié)合部地基 不良地質(zhì)條件下的路基拓寬、高填路堤等 新老路基結(jié)合部結(jié)合強(qiáng)度不足 老路邊坡覆土處理、臺階開挖，結(jié)合部設(shè)置土工格柵等 老路邊坡土受自然風(fēng)化等作用強(qiáng)度較低，新老路基拼接困難 新老路基的自身壓縮變形 優(yōu)選新路基填料，提高壓實(shí)度，新路基采用二灰、 EPS輕質(zhì)路堤 地質(zhì)條件較好的路基拓寬 上述幾種因素的組成 上述處治技術(shù)綜合使用，同時(shí)考慮設(shè)置擋墻、路面輔助處治技術(shù)和完善排水系統(tǒng)等 各種不良地基、路基以及結(jié)合面條件 新老路基結(jié)合部地基處理技術(shù) 參考 《 公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范 》 （ JTJ017－96）中對路面工后沉降要求（表 53），路基拓寬工程中新老路基結(jié)合部容許差異沉降為控制指標(biāo)，如表 54所示，如不滿足表 54的要求時(shí)，應(yīng)針對差異沉降進(jìn)行地基處理。 表 53 路面容許工后沉降 橋臺與路堤相鄰處 涵洞或箱涵通道處 一般路段 高速公路、一級公路 ≤ ≤ ≤ 二級公路（采用 高級路面） ≤ ≤ ≤ 表 54 公路拓寬工程中的新老路基結(jié)合部容許差異沉降 公路等級 容許差異沉降（ mm） 高速公路、一級公路 ≤20 二級公路 ≤40 道路拓寬改建工程常用的地基處理方法、原理及適用條件如下表所示。 地基處理方法 原 理 適用條件 換填法 把拓寬路基基底下一定淺層范圍內(nèi)的不良地基土部分或全部挖出，用砂、碎石、灰土、礦渣等強(qiáng)度高、滲透性好的粒狀材料回填，可以增加結(jié)合部地基表層強(qiáng)度，防止地基局部剪切變形 結(jié)合部地基由厚度小于 3m的不良土組成且易于挖出，拓寬路基填筑高度較低 拋石 擠淤法 采用不易風(fēng)化的石料強(qiáng)迫使淤泥向兩旁擠出 適用于軟土層位于水下 3m內(nèi)，稠度遠(yuǎn)超過液限，呈流動狀態(tài)的路段，淤泥較厚時(shí)慎用 排水固結(jié)法（預(yù)壓法） 在地基中設(shè)置豎向排水系統(tǒng)（如插置塑料排水板、袋裝砂井）和水平向的排水系統(tǒng)（砂墊層），再利用逐級填筑的路基土或真空預(yù)壓使地基土體排水固結(jié)、產(chǎn)生固結(jié)沉降使土體強(qiáng)度增長，地基承載力提高，結(jié)合部地基的固結(jié)沉降在施工期間基本完成 厚度超過 5m的軟粘土、淤泥和淤泥質(zhì)土地基，工期長，會對老路基有一定的影響，應(yīng)慎用 復(fù) 合 地 基 粒 料 樁 使用振沖器在高壓水流作用邊振邊沖在地基中成孔，在孔內(nèi)填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石樁。碎石樁與樁間土形成復(fù)合地基，具有樁柱、墊層、排水的作用，以增強(qiáng)地基承載力，提高新老路基的壓縮模量比 適用范圍廣泛，如粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土地基等，拓寬路基高度較大 粉 噴 樁