二級公路改建設(shè)計(jì)關(guān)鍵性技術(shù)問題與對策

馮鑫樺

（重慶市萬州交通設(shè)計(jì)院 重慶市萬州區(qū) 404000）

二級公路改建設(shè)計(jì)關(guān)鍵性技術(shù)問題與對策

馮鑫樺

（重慶市萬州交通設(shè)計(jì)院 重慶市萬州區(qū) 404000）

我國對于交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資規(guī)模逐年增加，但是很多公路技術(shù)等級低、路面和橋涵破損嚴(yán)重，亟需升級改造。二級公路介于高等級公路和低等級公路之間，對交通量的適應(yīng)性較強(qiáng)。本文首先對二級公路的改建特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，然后對具體的改建設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)探究。

二級公路；改建設(shè)計(jì)；技術(shù)

1 引言

二級公路質(zhì)量控制問題十分重要，我國每年在二級公路改建方面需要投入很多資金，這會給國家經(jīng)濟(jì)帶來較大損失，制約交通行業(yè)的發(fā)展。因此，加強(qiáng)二級公路改建設(shè)計(jì)是當(dāng)前交通行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)問題。

2 二級公路的改建特點(diǎn)

（1）受早期技術(shù)條件的限制，原有道路采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低，平縱組合不良、視距受限問題較多，形成了事故多發(fā)或黑點(diǎn)路段，需要收集交管部門資料和準(zhǔn)確進(jìn)行勘測，盡量從路線的平縱面上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少交通事故的發(fā)生。

（2）道路沿線經(jīng)過多年發(fā)展，部分路段經(jīng)過聚集發(fā)展成為村莊或集鎮(zhèn)，土地資源珍貴，各地改建工程除局部路段需要改線外，路線設(shè)計(jì)主要任務(wù)是對原有道路進(jìn)行擬合與優(yōu)化。

（3）改建工程對于測量精度的要求遠(yuǎn)高于新建工程，需要獲得準(zhǔn)確的公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括平縱橫線位數(shù)據(jù)和構(gòu)造物定位等；原有道路建設(shè)年代較早，其設(shè)計(jì)資料或竣工資料基本缺失，需要詳細(xì)進(jìn)行調(diào)查、勘探、測量和檢測。

（4）原有道路經(jīng)過多年運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)，一般存在部分小偏角、長短直線、大縱坡、同向曲線間直線長度不夠或平縱組合不良等問題，改建工程在綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)、舒適等原則下，不可避免地需要運(yùn)用靈活性和寬容性的設(shè)計(jì)理念，對部分技術(shù)指標(biāo)靈活進(jìn)行掌握。

（5）城鎮(zhèn)路段一般混合交通量大，施工期間的區(qū)域間交通保障問題難以解決。

3 項(xiàng)目概況

該二級公路是主骨架公路網(wǎng)中的重要組成部分，本項(xiàng)目充分利用現(xiàn)有汽車專用二級公路改造建設(shè)成為全立交、全封閉雙向4車道的高速公路。改造后路線全長22.915km，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬24.5m。

由于該路沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，且受到當(dāng)時(shí)投資狀況、公路等級、服務(wù)水平及施工條件的限制，通車后公路病害逐漸暴露出來，主要表現(xiàn)為：路基沉降、沉陷；路面產(chǎn)生裂縫、龜裂，有些甚至完全破損；邊坡局部塌落；排水系統(tǒng)不夠暢通，部分涵洞淤塞、塌陷，橋涵臺背跳車嚴(yán)重。近年來，隨著交通量的快速增長，已經(jīng)成為制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。

4 二級公路改建設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 對原有道路的評價(jià)

（1）對原有公路的安全性評價(jià)

公路的安全性評價(jià)指的是路線的平縱技術(shù)指標(biāo)的規(guī)范性以及道路運(yùn)營的安全性問題，通?？梢越挥上嚓P(guān)部門進(jìn)行參考。通過研究，采用的主要措施如下：①改善平縱面線形、注重平縱組合設(shè)計(jì)，提供順直順暢的線形設(shè)計(jì)。②對平交口進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分類別進(jìn)行渠化或加鋪轉(zhuǎn)角等設(shè)計(jì)。③對城鎮(zhèn)路段采用人車分離的城市道路斷面設(shè)計(jì)，設(shè)置人行道及花壇。④在局部改造困難路段設(shè)置交通標(biāo)志、護(hù)欄或減速帶來引導(dǎo)、提醒司乘人員。

（2）對路基路面現(xiàn)況進(jìn)行評價(jià)

在二級公路設(shè)計(jì)過程中，可以通過現(xiàn)場調(diào)查、彎沉檢測、路基勘探、資料收集等手段對原有路基路面進(jìn)行詳細(xì)剖析，并且進(jìn)行定量評價(jià)。

（3）對橋涵構(gòu)造物的調(diào)查、檢測與評價(jià)

對于年久失修的公路，公路改建設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對橋涵等構(gòu)造物現(xiàn)狀的檢查和評定，根據(jù)檢查和評定結(jié)果，最終確定改建方案。原有橋涵構(gòu)造物的現(xiàn)狀調(diào)查主要包括使用現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)及特征點(diǎn)的幾何尺寸等外觀普查；對巖石、混凝土材料進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，同時(shí)收集原有橋涵構(gòu)造物的施工圖文件、竣工圖資料和養(yǎng)護(hù)情況等；結(jié)合動載、靜載試驗(yàn)，綜合判斷現(xiàn)有橋涵的承載能力。

4.2 公路路線設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目在現(xiàn)有二級公路基礎(chǔ)上加寬改造為高速公路，路基寬度由16.5m增為24.5m，寬度增加8m，改造后設(shè)計(jì)速度仍然為80km/h。公路加寬存在單側(cè)加寬和兩側(cè)加寬兩種形式。

結(jié)合沿線地形、地質(zhì)條件及既有構(gòu)造物位置、數(shù)量、運(yùn)營狀況等，特別是結(jié)合路基、橋涵等病害處治措施，采用定性和定量辦法綜合分析比較，分段研究采用雙側(cè)加寬還是單側(cè)加寬方案，以達(dá)到舊路利用率高、工程量省、施工方便的目的。對于存在大中橋的路段，考慮到單側(cè)加寬需重新形成路拱，部分橋面板需拆除后重新安裝，實(shí)施難度大，基本采用了雙側(cè)加寬的方案；對于路基一側(cè)存在高邊坡、高路堤、護(hù)面墻等大型構(gòu)造物地段，多利用另外一側(cè)單側(cè)加寬；對于路基兩側(cè)地形平緩、邊坡低、僅有小型構(gòu)造物段，多采用雙側(cè)加寬方案。雙側(cè)加寬約占全線的60%，單側(cè)加寬約占全線的40%。

4.3 路面設(shè)計(jì)的問題以及處理措施

（1）重新形成路拱。對于單側(cè)加寬路段，路面需重新形成路拱。對于利用舊路的一側(cè)，距離中央分隔帶邊緣3m范圍內(nèi)存在著0～12cm的三角帶，設(shè)計(jì)采用面層混凝土料進(jìn)行填補(bǔ)，使之重新形成路拱。對于加寬的一側(cè)，由于設(shè)計(jì)高程抬高，距離中央分隔帶邊緣3.25m范圍內(nèi)現(xiàn)有路面與新鋪路面標(biāo)高存在21cm的高差，若直接加鋪15cm路面后，尚存在6cm的高差需要找平，并且新舊路面存在著粘結(jié)問題，加寬部分與原路面存在橫向接縫問題，尤其是基層與面層在橫向直接相接，施工質(zhì)量難以保證，通車后容易出現(xiàn)病害。設(shè)計(jì)采用挖除3.25m范圍內(nèi)路面面層、基層找平、新鋪4+5+6cm面層的處理方案，該種處理方案基層找平厚度為16cm，可以滿足基層的最小施工厚度，通過與加寬部分基層一起施工，可以有效地保證各層面的充分銜接。

（2）基層補(bǔ)強(qiáng)對于二類路面，挖除面層會使部分基層遭受破壞，因此需要對基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，當(dāng)基層補(bǔ)強(qiáng)厚度小于15cm時(shí)，或局部路段出現(xiàn)坑槽破壞時(shí)，壓實(shí)度難以保證，一般采用素混凝土找平，以保證施工質(zhì)量。

（3）路面橫向銜接為了保證新舊路面的整體穩(wěn)定性，在中面層結(jié)合部頂面鋪設(shè)3m寬玻纖網(wǎng)，以加強(qiáng)新舊路面的橫向銜接。

4.4 橋涵改造設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

（1）植筋技術(shù)的應(yīng)用。植筋是在原有構(gòu)造物上打孔、栽植法向鋼筋，利用縱橫向鋼筋與法向鋼筋形成一層鋼筋混凝土，通過植入的鋼筋承接和傳導(dǎo)彎矩引起的剪力，使新舊混凝土形成有機(jī)整體，從而達(dá)到提高梁體承載能力、增大結(jié)構(gòu)物尺寸、有效利用原有結(jié)構(gòu)物的目的。在本設(shè)計(jì)中廣泛地采用了植筋技術(shù)，主要應(yīng)用在橋面鋪裝連接、舊橋伸縮縫U型鋼筋的更換與固定、墩臺蓋梁、臺身、基礎(chǔ)與舊橋結(jié)構(gòu)的連接等部位。通過植筋技術(shù)的應(yīng)用，提高了舊橋的技術(shù)等級，加強(qiáng)了新舊橋梁的結(jié)合。

（2）新舊混凝土界面處理技術(shù)。新舊混凝土由于收縮、徐變、溫度效應(yīng)不協(xié)調(diào)以及車輛所產(chǎn)生的疲勞荷載作用，界面很容易破壞。在設(shè)計(jì)過程中：①對原混凝土表面進(jìn)行鑿毛、粗糙處理，使新舊混凝土產(chǎn)生摩擦作用；②在結(jié)合面涂抹界面膠，使新舊混凝土產(chǎn)生粘結(jié)作用；③原混凝土表面植筋，通過產(chǎn)生銷釘作用和界面力學(xué)約束，提高混凝土之間的粘結(jié)及塑性抗力，防止裂縫延伸。用界面膠處理的混凝土結(jié)合面抗拉強(qiáng)度不低于該標(biāo)號混凝土設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度。

（3）鋼纖維混凝土橋面鋪裝技術(shù)。為加強(qiáng)橋面鋪裝與主梁的連接，同時(shí)為減少混凝土收縮，設(shè)計(jì)中橋涵均采用了鋼纖維混凝土橋面鋪裝技術(shù)。鋼纖維混凝土鋪裝層厚9cm，鋼纖維摻量0.8%（體積率）。

（4）新舊結(jié)構(gòu)連接技術(shù)。本次改造設(shè)計(jì)中橋墩臺蓋梁、系梁、臺身、基礎(chǔ)與舊橋部分的連接采取了多項(xiàng)措施：①鑿除原結(jié)構(gòu)端頭混凝土，使主筋出露，與加寬部分主筋對應(yīng)焊接；②在素混凝土內(nèi)植筋以加強(qiáng)連接，涂抹界面膠以增強(qiáng)粘接力；③加寬部分，混凝土采用干硬性混凝土或摻入微膨脹劑以減少收縮，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

5 結(jié)語

綜上所述，對于二級公路改建設(shè)計(jì)，首先需要綜合考慮工程的實(shí)際情況，然后明確設(shè)計(jì)思路，并且對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，提出合理的解決對策。在公路運(yùn)營多年后，不可避免的會出現(xiàn)各種病害。建設(shè)年代較早的二級公路承擔(dān)著繁重的交通任務(wù)，在改建設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該對老路的現(xiàn)況進(jìn)行全面調(diào)查，嚴(yán)格要求測量精度，注重細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和方案論證，這就是二級公路改建設(shè)計(jì)成功的重要保證。

[1]嚴(yán)貴旭.關(guān)于公路改造設(shè)計(jì)中的路線優(yōu)化探討[J].低碳世界，2015（15）：273～274.

[2]張朝輝，趙文棟，趙運(yùn)輸.公路改造設(shè)計(jì)探討[J].河南科技，2013（02）：148.

[3]李 軍.公路舊路改造設(shè)計(jì)探討[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2013（07）：37～39.

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1004-7344（2016）07-0155-02

2016-2-18