對運營中高速公路拓寬改造方案的論述

嘉 捷

（深圳高速工程顧問有限公司，廣東深圳518049）

0 前言

隨著近年高速公路交通量的迅速增長，特別是超重車輛比例增加，不少高速公路承受著十分繁重的車輛荷載作用，對路面及橋涵造成了不同程度的破壞。為了緩解交通增長帶來的運輸壓力，保障社會經濟的可持續發展，必須改造通行能力日趨飽和的現有高速公路，以改善其路面行駛性能，提高行車舒適性，同時更好地滿足交通量增長的需要。現狀高速公路往往交通繁忙且不能中斷，其拓寬改造較新建高速公路復雜，應根據各分項工程技術特點選擇合理的實施方案，合理安排工序和工藝，確保工程質量，縮短工期，并且在施工過程中保證主線各個時段通行，減少施工期間對主線交通的影響；同時應盡量減少對地方道路交通集散的干擾，合理疏導現有高速公路交通流，降低車輛通行對于施工的影響。以下將對高速公路改擴建的具體方法、注意事項做進一步論述。

1 路基的改擴建

1.1 設計方案

由于新老路基填土在填料強度、填料壓實度、地基強度等多方面存在差異，致使新老路結合部位容易產生縱向開裂和不均勻沉降。為了保證加寬路基與舊路基的良好銜接，避免或減少橫向錯臺和縱向裂縫的產生，應充分考慮處理措施：

（1）將原路基邊坡土路肩和硬路肩接合處向下挖成深度100 cm，底寬150 cm的臺階，臺階地面向路中心橫坡2%，臺階挖至與原地面齊平。

（2）為防止新舊路基銜接處產生縱向裂縫，在基底和路床頂面各鋪設一層土工格柵。

（3）選用符合要求的優質填料，對需要改良的填料通過摻灰等方式進行處理，確保填料強度。

（4）路基壓實度執行《公路工程技術標準》（JTGB01-2003），并在此基礎上提高1%。填方路基路面底面以下深度0～80 cm，壓實度97%，80～150 cm，壓實度95%，150 cm以下壓實度94%。零填及挖方路基路面底面以下深度0～80 cm，應翻松碾壓，壓實度97%。

1.2 實施方案

路基施工在老路的兩側進行，不涉及到路面部分，施工期間對高速公路上的行車干擾較小，部分時段因大型設備調度等可能對高速公路上的交通有暫時的影響，但不會中斷交通。

路基拼寬施工應首先清除表土，拆除原路邊溝（排水溝）及邊坡防護等原路設施，并在原路基邊坡上開挖臺階。軟土路段先進行地基處理，再填筑新路基。路基填筑選用合格的填料，合理調配土石方，選擇經濟的取土坑位置，并采用先進的施工機具進行施工，加快施工進度。

2 路面的改擴建

2.1 設計方案

由于瀝青混凝土路面具有平整、低噪聲、行車舒適、對路基變形能力適應性強、施工養護方便等特點，原水泥混凝土路面改造多采用鋪設瀝青加鋪層的方案。原瀝青混凝土路面的改造修復較為簡單，因此，以下僅對水泥混凝土路面的改造進行論述。

在舊水泥混凝土面層上鋪筑瀝青混合料加鋪層，是改善舊面層使用性能、提高鋪面結構承載力的有效措施。但由于舊水泥混凝土面層存在接縫和裂縫，在環境溫度變化和車輛荷載作用下，舊面層接縫和裂縫上方的瀝青加鋪層會因為出現應力集中而產生反射裂縫。

根據常用反射裂縫減緩措施，結合近年來國內外水泥混凝土路面鋪設瀝青罩面的經驗教訓，擬定了兩種瀝青混凝土加鋪方案進行比較。

2.1.1 設置應力吸收層方案

通過在舊混凝土面層和加鋪層之間設置橡膠瀝青應力吸收層，一種厚度1 cm的橡膠瀝青混合料組成的高彈性低勁度軟夾層，可以降低舊面層和加鋪層之間的粘附阻力，使兩者易于蠕動-滑移，從而減少因環境溫度變化引起的反射裂縫；同時，由于隔開了裂縫和接縫端部，可以降低加鋪層底面的荷載應力。

在鋪筑應力吸收層之前，需對舊水泥混凝土面層中出現的斷板、錯臺、接縫碎裂等損壞采取換板、銑刨、開挖修補、壓漿填補等措施進行處理，再將水泥混凝土板鑿毛使其表面粗糙，然后填平所有接縫和裂縫，再根據需要鋪筑整平層。路面結構及厚度組合為：

4 cm SMA-13I，瀝青混凝土上面層；

5 cm AC-20I，瀝青混凝土中面層；

6 cmAC-25I，調平層；

1 cm橡膠瀝青應力吸收層；

鑿毛的水泥混凝土板。

2.1.2 破碎固定舊面層方案

應用混凝土破碎機，將面層板分解成尺寸為60～100 cm左右的碎塊，隨后用重型輪胎在碎塊上碾壓數遍，使之牢固地坐落在基層上，與基層之間無空隙。由于板塊尺寸減小，溫度下降時的收縮位移大大降低，從而也降低了加鋪層的拉應力；同時，接縫和裂縫兩側板塊的彎沉量和彎沉差也隨著板塊尺寸的減小而降低。

舊水泥混凝土破碎固定后，須消除接縫和裂縫內的松散混凝土和雜物，然后攤鋪瀝青混合料整平層，填補所有裂縫、接縫，以及不平處，再在其上鋪筑加鋪層。路面結構和厚度組合為：

5 cm SMA-13I，瀝青混凝土上面層；

6 cm AC-20I，瀝青混凝土中面層；

8 cm瀝青層找平；

破碎固定后的水泥混凝土板。

2.1.3 路面加鋪方案比選

設置應力吸收層方案由于充分利用了原有水泥板塊的結構承載能力，加鋪厚度較小，但對原板塊病害處理工藝較復雜，工期較長，耗費較大，同時由于舊面板下的情況難以徹底調查清楚，對于舊路面的處理不可避免會存在隱患。

破碎固定舊面層方案集破碎、穩固于一身，能在一定程度上使板下土基加密，提高其承載能力；通過破碎穩固，混凝土路面塊與塊之間能緊密嵌鎖，保持了原有路面大部分結構強度；破碎穩固舊路面再加鋪瀝青層效率較高，可以很大程度上縮短工期；同時由于不用丟棄舊水泥混凝土面板，有利于環保及可持續發展。

破碎固定舊面層方案在《梅觀高速公路改擴建可行性研究》中也被列為路面改建的推薦方案。

2.2 實施方案

為了在改擴建工程實施中不中斷現有高速公路交通，并加快施工進度、縮短工期，路面工程推薦半幅分段封閉、半幅對向行駛的施工組織方案。在路面施工過程中，將梅觀高速公路半幅交通間隔式封閉，封閉段通過中央分隔帶開口將交通轉移至另一側車道，在另一側對向行駛。施工期間應作好交通組織管理，完善臨時交通引導系統，最大限度地降低交通事故及交通擁堵現象的發生，根據需要可通過互通及臨時開口疏導交通。

路面施工應首先對老路路面部分進行處理，應用混凝土破碎機，將面層板分解成尺寸為60～100 cm左右的碎塊，用壓路機碾壓，灑乳化瀝青，再進行碾壓，施工調平層，調整標高與拼寬部分基層一致，老路路面部處理完畢后，再與路基加寬部分同時施工路面各結構層。

3 橋梁的改擴建

3.1 設計方案

針對不同的橋梁結構，有具體不同的拓寬改建方案，本文不做詳細論述，但任何加寬方案都要注意改造后的裂縫防治。舊橋加寬后，運營期間在荷載作用下新舊橋面結合部容易產生縱向裂縫，分析其原因，主要有以下兩點：

（1）原橋經過十多年的運營，下部沉降已基本完成，而新加寬部分的基礎沉降才開始。差異沉降將使舊橋產生附加應力。

（2）原橋上部結構的混凝土收縮、徐變已基本完成，而新橋混凝土的收縮徐變才剛剛開始。新舊橋剛性連接后，舊橋也將由于新建部分的收縮徐變作用產生較大的附加應力。

為了保證橋梁結構的整體穩定和橋面的行車舒適，加寬設計中應采取如下措施防止縱向裂縫的發生：

（1）新加寬橋梁基礎尤其是樁基礎，須控制施工時樁底回淤值。

（2）新加寬橋梁的基礎施工結束后應保證一定的沉降期，在沉降期內暫時不進行蓋梁的對接澆筑施工，盡量減少新舊基礎之間的差異沉降。

（3）新加寬橋梁的上部結構與跨徑盡可能與原橋一致，使新加寬橋的剛度與原橋基本相同，從而減小新舊橋結合部的撓度差。

（4）加強新舊橋梁結合部的橫向剛度，使橋面形成整體。

（5）新橋上部梁板預制完成后，要有一定存放期，以完成部分收縮徐變。

3.2 實施方案

為保證質量，節省投資，預應力空心板和T梁建議集中預制，用平板掛車運輸。上部構造安裝視橋梁跨徑大小，可采用起重機、架橋機等可靠方法架設。橋梁加寬部分的上構如需臨時堆放在原橋面上，或者起重機吊裝上構時車輪或支承點需作用在原橋面上時，必須先驗算原橋上構的承載能力和裂縫寬度，驗算通過之后，方可進行。

對于連續箱梁采用滿堂支架或萬能桿件搭設支架等方法施工，施工時有車、船等通行要求的應留足通道。下部構造推薦采用鉆孔灌注樁施工，在原擴大基礎兩側進行施工時要特別注意新基礎對原有基礎的影響，應對原有基礎采取充分的保護措施。

拼接橋梁按先下構后上構再拼接的工序施工，并與路基工程、路面工程的建設時間充分協調。新建橋梁以集中預制、架橋機逐孔架設的施工方法為主，另外一些特殊結構橋梁可采用整體現澆、鋼箱梁拼接等方式施工。

拼接橋梁在下構施工過程中對主線交通基本無影響；上構梁板安裝時對主線交通的影響也是十分有限的（拆除外側護欄、切除部分硬路肩），能保證現有車道通行，但對橋梁路段的通行速度要作適當的限制。拼接橋梁在進行橋面連接施工時需要半幅中斷交通，此階段應與路面施工相結合，利用交通轉移的時機進行建設。

4 互通的改擴建

互通的改建不宜降低現有技術標準，尤其是因主線的拓寬，與主線連接的匝道其連接部需進行局部調整的幾何設計標準。另外，還需注意以下原則。

4.1 原有工程盡量利用原則

互通改建應盡可能地利用現有工程和用地，以節約工程投資，減少新增用地，縮短改建工期。

4.2 滿足遠期交通量增長需求原則

互通的改建、擴建應根據遠期交通量特征年的預測值，結合路網分析，合理確定改建、擴建方式，包括互通匝道標準的提高、收費站規模的擴大、平交口交通條件的改善、結合路網的分流措施等。

4.3 減輕施工期對地方交通、經濟的干擾原則

項目沿線區域經濟發展水平較高，地方交通對高速公路依賴性較強的地區，互通改建方式的選擇宜考慮在改擴建時盡量地維持地方交通上下高速公路或盡量縮短中斷交通的時間，匝道局部改建必須中斷交通時應合理選擇中斷交通的時間段（比如選擇深夜地方出行交通較少時），把對地方交通、經濟的影響減少到最低程度。

5 交通工程及沿線設施的配合

為了保障施工期的交通安全，必須針對不同階段的具體需求設置臨時交通工程，包括臨時管理設施、臨時安全設施和臨時服務設施。

臨時管理設施包括臨時的監控、通信，以及道路巡查、糾正交通違法行為，制止施工對交通的惡意干擾，以及隨意影響施工的行為，確保工程施工和正常通行的雙重目標。為此應制定完善的應急機制，對各類突發事件有有效對策。

在施工階段，為保證施工的順利進行同時保證主線上的服務水平，需要采取一定的交通量限制措施，對部分交通通過地方道路分流。

在施工過程中，應設置臨時安全設施，如活動護欄、可拆裝防炫板等設施；在對向行駛期間增加臨時標志牌，如互通位置、交通組織提示等，在中央分隔帶設置臨時出口預告標志；施工不同階段、不同路段設置相應限速標志等。

6 結語

隨著越來越多高速公路改擴建工程的實施，各專業的設計和施工技術將進一步完善和發展，不斷發展和改進的工藝和施工方案對提高改造質量，降低社會成本，促進綜合效益具有重要作用。