高速公路改擴建工程關(guān)鍵技術(shù)研究

文／王巖 北京市政路橋股份有限公司總承包一部 北京 100000

引言：

交通運輸行業(yè)的快速發(fā)展，交通需求快速增加，交通總量呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長，對高速公路發(fā)展產(chǎn)生有效的促進作用。早期建設完成的高速公路，由于經(jīng)濟發(fā)展、資金等方面因素所形成的影響，高速公路建設標準并不高，以至于難以有效滿足當前經(jīng)濟發(fā)展與交通運輸?shù)幕拘枨?，有必要對高速公路進行改擴建。針對高速公路改擴建工程，同新建工程存在明顯區(qū)別，平、縱線型需做出準確合理調(diào)整，并對新舊路拼接加以重點關(guān)注，同樣需合理解決交通組織等有關(guān)問題。如此，無疑使高速公路改擴建的難度進一步提高，施工表現(xiàn)出明顯的復雜性特點。鑒于此，務必對關(guān)鍵技術(shù)做到充分了解和深入分析，為高速公路改擴建工程提供技術(shù)保障。

1、路基加寬技術(shù)

1.1 路基臨時排水

由于強對流天氣所產(chǎn)生的影響，可能引起短時間強降雨，勢必對改擴建工程造成嚴重的額影響損壞、所以，路基施工前，務必對臨時排水設施加以重點考慮，并采取合理設置，如急流槽、截水溝與盲溝以及排水溝等。除此之外，針對挖方段路基，以分層方式為主，完成開挖處理。施工過程中，同兩端作業(yè)面進行對比，中部作業(yè)面高度需保持時刻最高，以防出現(xiàn)低洼積水坑的情況。所以，沿縱向方向為主，以此臨時排水溝作出合理設置。施工期間，臨時排水設置上，同永久排水應當保持結(jié)合，并與路基保持同步。

1.2 老路基開挖

改擴建路堤施工期間，斜坡位置或是舊路拓寬，應以階梯形為主，為分層搭接提供基礎保障。原路基邊坡，以1∶0.5進行挖出，挖成臺階，深度控制在80cm，臺階中心底面向路中心橫坡3%，臺階挖至與底面保持平齊，如圖1。以新填土方為主，縱向劃分成若干段，開展施工期間，同樣需存在階梯，使分層能夠形成搭接，并采取壓力處理?；陔A梯搭接以及分層壓實，確保新老路基能夠形成緊密結(jié)合，使路堤穩(wěn)定性得以有效提高。

圖1 老路基開挖

1.3 路基沉降

早期修建完成的高速公路，路基由于自然沉降以及上部荷載形成的作用影響，發(fā)生明顯固結(jié)，同原路堤保持緊密結(jié)合，共同形成剛體。如果以兩側(cè)加寬方式為主，新建路基自重，對原路基勢必會造成一定的影響，具體以偏荷載作用為主，會造成不均勻沉降的情況出現(xiàn)。針對沉降量以及偏荷載作用，同舊路基的實際距離存在直接聯(lián)系，距離保持較近的情況下，影響也更加嚴重。如果兩側(cè)同時對稱拓寬，則沉降量方面，會以盆形分布方式為主。針對舊路基中心，對應最小沉降量，加寬之后的斷面心垂線位置，則對應最大沉降量，并向路堤角呈現(xiàn)出減小的趨勢。新舊路基沉降曲線，詳見圖2。為避免路基發(fā)生不均勻沉降問題，新舊路基拼接時，路基地面之下，臺階頂面位置，可選用單向鋼塑復合土工格柵，并完成合理鋪設，以防新舊路基提前不均勻沉降，詳見圖3。

圖2 路基沉降分布示意圖

圖3 新舊路基結(jié)合處鋪土工格柵

基于工程概況，新填路基部分，填料需合理選擇，以砂礫土或是碎石土等為主，保證強度足夠。新路基施工期間，通過沖擊碾壓，并結(jié)合強夯方式，使路基壓實度可以得到有效提高，壓實度標準上，應超出規(guī)范標準范圍1-2%。

針對路基部分，填料合理選擇，會對路基穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響作用。同時，針對加寬路基，經(jīng)過特殊處理之后，可有效防范新老路基不均勻沉降問題。除此之外，有效壓實處理，以銜接部分為主，對此采取壓實處理，促使新老路基穩(wěn)定性可以得到有效提高，避免發(fā)生開裂的問題。所以，新舊路基拼接，詳見圖4。

圖4 新舊路基拼接方案

2、路面工程

盡量以原路面為基礎，有關(guān)改擴建新路面，應當符合嚴格標準，對原路面采取科學的彎沉檢測，基于彎沉值為標準，對原路面作出相應的補強設計。針對彎沉檢測，為達到嚴格標準，對原路面全部挖除，最終以新建或是補強方式為主。拼接部分新建路面，則以瀝青混凝土為主。與此同時，重視路面抗裂新技術(shù)以及新工藝等，對此采取合理選用，如加筋抗裂材料，不但具有良好的穩(wěn)定性以及強度，模量相對較高，促使瀝青混合料所具有的承載力以及抗裂性獲得顯著提高。所以，應重視對原道路資源的合理利用，對路面材料再生技術(shù)等加以科學應用。

2.1 路面病害原因分析

（1）橫向裂縫

高速公路發(fā)生的主要病害是橫向裂縫，裂縫的存在將直接影響車輛的舒適性和安全性，導致跳車現(xiàn)象，水泥穩(wěn)定碎石是最重要的基礎材料，受自然環(huán)境的影響，橫向裂縫主要是由溫度收縮引起的。

（2）不平整

高速公路上下平整存在很多問題，主要是由于瀝青混合料拌和面變形嚴重，包括車輛荷載和道路路線引起的變形。

2.2 擴建路面設計原則

（1）分車道設計新建路面結(jié)構(gòu)

通過對改擴建后交通運行情況的分析，中小型車輛主要在中央隔離帶向兩側(cè)的雙向軌道上行駛，車速非?？?。該部分設計為輕型軌道；外部車道主要由重型車輛行駛，車輛非常緩慢且重型，改擴建車道8車道運行狀態(tài)后，現(xiàn)有道路結(jié)構(gòu)設計為輕載車道，新鋪路面設計為重載車道，需根據(jù)交通運行情況重新設計。

（2）原有路面病害處治

由于原有路面持續(xù)時間長，病害也很嚴重，主要分為表層病害和基層病害，表層主要病害有裂縫、水溝、凹坑等，基層病害主要指結(jié)構(gòu)的倒塌，改擴建工程主要利用原有道路，各種病害發(fā)生后需采取處理措施，將病害現(xiàn)場從原道路上拆除，經(jīng)適當處理后，按新建道路的施工要求進行施工移動，原路面基本構(gòu)件已嚴重損壞，必須拆除重建。

（3）路面結(jié)構(gòu)拼接

如果對舊路面進行加固，以充分提高原地基的強度，保證新老路面的路基強度基本一致，則應將現(xiàn)有路面的硬路肩和地路肩拆除。新車道必須符合新路面的行駛要求。實踐中，既有路面的標高應調(diào)整到30cm的要求，還需要結(jié)合實際情況做好玻璃纖維格柵的設置，設置長度為2m。

3、橋梁結(jié)構(gòu)物加寬技術(shù)

同路基拼接技術(shù)進行對比，橋梁拼接所對應的標準也更加嚴格，難度有所提高?；谄唇臃绞綖橹鹘ǔ傻臉蛄?，務必對多方面因素采取綜合全面考慮，如砼收縮徐變、基礎材料選用、地基不均勻沉降以及整體結(jié)構(gòu)受力等。

3.1 結(jié)構(gòu)受力分析

基于技術(shù)、經(jīng)濟等分析對比，并以新荷載標準完成科學驗算，對舊橋采取科學系統(tǒng)的嚴格準確評估，承載力標符合拓寬改建之后的荷載標準，方可對原橋梁予以保留，位于兩側(cè)或是一側(cè)位置，對新橋梁采取有效拼接，以此完成拓寬改建。針對新舊主梁拼接，施工完成后，有可能引起新舊主梁以及拓寬橋梁新舊部分連接面出現(xiàn)承載力降低的情況。橋梁拼接后，為充分保障安全性以及穩(wěn)定性，拓寬之后橋梁主體，需對主梁以及新舊主梁連接面受力情況加以重點關(guān)注和綜合考慮。而針對拓寬之后原有橋梁，對其主梁荷載橫向分布所具有的變化規(guī)律，以及主梁剛度與間距等方面因素，對荷載橫向分布所形成的作用影響采取科學分析。

3.2 地基不均勻沉降

針對新舊橋梁地基，由于沉降方面存在相應的差異，有關(guān)新舊主梁與連接界面部分，會受到相應的影響，施工期間，務必對不均勻沉降量采取準確仔細觀察測量，樁基基底部分，則需對沉淀土厚度做出嚴格準確控制。新橋施工過程中，橋面澆筑結(jié)束之后，應當對新橋所產(chǎn)生的沉降量采取科學準確測定，以此完成橋梁拼接施工。如果沉降量測定數(shù)值相對過大，需對具體原因做出科學分析。拼接施工結(jié)束之后，濕接縫符合強度標準，則需對新橋所出現(xiàn)的沉降采取重新觀察測量，尤其是拼接部位，需讀是否發(fā)生開裂等問題采取嚴格仔細檢查。

3.3 砼收縮徐變

砼收縮徐變現(xiàn)象，會導新舊梁板產(chǎn)生相應的變位差。拼接之后新梁部分，由于收縮現(xiàn)象，導致新舊梁出現(xiàn)彎曲變形的情況。因梁板收縮應力影響，引起砼徐變與應力出現(xiàn)重新分布的情況，若形成的應力明顯超出砼抗拉強度標準的情況下，主梁板則會出現(xiàn)橫向開裂等情況。除此之外，舊梁會對新梁收縮產(chǎn)生有效的限制作用，拼接縫位置形成剪應力，所形成剪應力若是超出鋼筋砼所具有的抗剪強度標準，接縫處則會出現(xiàn)縱向開裂等情況。鑒于此，橋梁拼接期間，對齡期各不相同的砼，需對收縮徐變效應作出科學準確分析，采取合理有效控制?；诖耍聵虿糠?，砼現(xiàn)澆層施工全部結(jié)束之后，通過自然沉降作用，以及30-50d范圍的砼收縮徐變，再完成拼接處濕接縫施工。

3.4 基礎材料選用

當前，工程方面，梁板用材料的選擇上，多以復合硅酸鹽水泥為主，對混合料摻入比例作出合理控制，砼施工能夠保證良好的和易性，后期強度提高速度較快，水化熱相對較低，均具有良好的經(jīng)濟性與實用性。不過，早期強度相對較低，且耐久性也存在一定的不足，在干燥、嚴寒等地區(qū)，或是大面積施工，完或是對抗?jié)B、強度等方面存在嚴格標準，則不適宜選用該材料?；诳茖W試驗，以復摻材料比例的合理控制，以此對是否滿足特性工程標準作出具體明確。橋梁拼接期間，需盡量選用并為之橋梁結(jié)構(gòu)功能，對工程規(guī)模做出合理控制，盡可能降低對交通所產(chǎn)生的影響，所以，可以箱梁拼接方式為主，詳見圖5。

圖5 箱梁拼接示意圖

4、交通安全保障體系

高速公路改擴建工程，以原有高速公路為基礎，高速公路保持正常運行，且交通量相對較大，施工作業(yè)區(qū)域，可能引起擁擠或是堵塞等情況的發(fā)生，道路通行能力表現(xiàn)出明顯的降低，同樣有可能造成交通事故的出現(xiàn)，所以，施工作業(yè)區(qū)域，安全問題也成為備受關(guān)注的焦點。改擴建施工期間，如果預防和避免交通安全事故的出現(xiàn)，保證施工作業(yè)區(qū)域具有良好的安全性，也成為改擴建施工需重點解決的關(guān)鍵問題。基于高速公路改擴建工程為主，施工區(qū)域范圍內(nèi)，以道路特性與車輛運行特性、駕駛?cè)藛T特性為主，根據(jù)引起交通安全事故的關(guān)鍵因素，改擴建施工期間，務必制定科學可行的安全保障體系，詳見圖6，以此為改擴建施工提供安全可靠保障。

圖6 安全保障體系

結(jié)語：

社會經(jīng)濟與城市建設的快速發(fā)展，為充分滿足發(fā)展形勢和需要，高速公路改擴建成為高速公路建設所關(guān)注的焦點。同新建工程存在區(qū)別，基于改擴建工程具體情況分析，設計標準、規(guī)范等方面還需采取進一步的科學優(yōu)化完善，有關(guān)人員務必積極深入探索與實踐總結(jié)。高速公路改擴建工程建設階段，應當對關(guān)鍵技術(shù)加以充分了解和深入分析，為改擴建工程提供技術(shù)保障，以此推進高速公路良好發(fā)展。