京臺高速公路擴建工程方案研究

曾 勇

1 概述

京臺高速公路(編號 G3)是國家高速公路網的重要組成部分，是由華北地區通往華南及東南沿海地區的交通大動脈，也是安徽省規劃的“四縱八橫”高速公路網中“縱二”的組成部分，是縱貫安徽省南北地區的交通中軸線。對于加強華北地區與華南地區的經濟聯系，推進區域經濟一體化的進程具有重要意義。

擴建范圍為京臺高速公路小西沖至方興大道段，起點通過小西沖樞紐互通連接合寧高速公路，并通過合寧高速公路與合蕪、合徐、合六、合淮阜等高速公路連接成網;終點位于方興大道分離立交起點，并通過方興大道互通立交連接方興大道，繼而與合肥市市政路網連接。

目前合寧高速公路大隴段已完成四改八擴建工程，錦繡大道、紫云路、方興大道分離立交已按八車道標準建成通車，方興大道互通立交也已進入施工階段，并且互通立交范圍內高速公路主線已按八車道標準進行擴建，因此迫切需要對小西沖至方興大道段進行擴建，以便能夠適應不斷增長的交通量需求。本項目的建設對于提高既有高速公路通行能力，改善合肥市對外出行條件，對支持合肥現代化濱湖大城市建設，增強合肥經濟圈對外輻射能力都具有重要意義。

2 路線布設及主要技術指標采用情況

2.1 路線布設

本項目起點設置小西沖樞紐互通連接合肥繞城高速公路，起點樁號 K1039+452，路線先后下穿繁華大道，上跨十五里河、錦繡大道、塘西河、紫云路，路線終點接方興大道分離立交起點，終點樁號 K1047+400，路線全長 7.948 km。路線終點通過方興大道互通立交連接方興大道及合肥市濱湖新區、經濟技術開發區路網。

2.2 主要指標采用情況

本項目起點通過小西沖樞紐互通連接合寧高速公路，終點位于方興大道分離立交起點，并通過方興大道互通立交連接方興大道。

已建成的三座分離立交橋和方興大道互通立交范圍內高速公路主線均采用兩側拼接加寬的方式，下穿繁華大道上跨橋處路基邊緣距離橋墩最近為8.4m，可以滿足擴建加寬要求。

因此根據本工程的現狀條件，結合國內其他高速公路的擴建經驗，本段擴建從減少占地、節約造價等多方面考慮，采用原位擴建、直接拼寬的方式。

2.2.1 路線平面擬合設計

根據現有高速公路擴建的設計經驗:“平面線形擬合的誤差與實測值原則上宜控制在 10 cm以內”。本次設計中，路線平面線位參考 1998年合安高速施工圖設計和 2003年合安高速竣工圖設計資料。本次擴建路線樁號采用京臺高速營運樁號，設計范圍:K 1039+452～K 1047+300，對應原合安高速樁號范圍:K 0+000～K 7+948。路線樁號轉換后根據外業實測數據和 1∶2 000數字地形圖進行擬合和誤差分析，最大限度地擬合出老路的實際線位。

路線勘測采用GPS-RTK和電子數字水準儀進行原有高速公路路面采點(主線拼接路基每 20m測量一組數據，分別布設在左右側中央分隔帶邊緣、左右側硬路肩外側邊緣以及左右側土路肩邊緣、坡腳和隔離柵外)，完成京臺高速公路路面采點測量里程7.948 km，小西沖互通匝道 2.53 km的路面采點測量，采集路面、橋梁、明蓋板結構物平縱面控制點共 1 256組，并完成了全線被交路的外業測量工作。

統計分析的結果表明，中分帶左側實測點位有 93.92%的點位較差在-0.1m～0.1m，中分帶右側實測點位有 90.55%的點位較差在 -0.1m～0.1m，左右側實測點位平均有 92.24%的點位較差在 -0.1m～0.1m，最大負差 -0.194m，最大正差 0.188m，符合本次平面擬合控制的誤差要求，見圖 1，圖 2。

2.2.2 路線縱面擬合設計

根據GPS-RTK以及數字電子水平儀實測京臺高速路面散點的平面、高程資料，建立數字地面模型，以所有的橋梁橋面和明蓋板結構物路面的實測標高作為控制點對縱面進行了優化擬合。本次縱面調整主要考慮按路面加鋪方案進行拉坡，寧填勿挖，并按現行JTG B01-2003公路工程技術標準中設計速度 120 km/h高速公路的技術標準要求對縱面進行調整，縱斷面最小坡長按 300m進行控制，左右坡度相差很小的相鄰變坡點進行合并，以改善縱面線形。

根據統計分析的結果表明，實測點位約有 97.78%的點高程值較差在 0m～0.1m，最大點高程值較差 0.14m，縱面擬合效果較好(見圖 3)。

本段原路面結構為瀝青混凝土，路面面層結構:4 cm抗滑表層 AK-13+6 cm AC-20+6 cm AC-25;本次新建路面結構:4 cm厚瀝青瑪脂碎石混合料(SMA-13，SBS改性)+6 cm厚中粒式瀝青混凝土(AC-20C，SBS改性)+6 cm厚中粒式瀝青混凝土(AC-20)+10 cm厚大粒徑透水性瀝青基層(AM-25，SBS改性)+36 cm厚水泥穩定碎石基層 +15 cm厚低劑量水泥穩定碎石 +15 cm厚級配碎石，新建路面為主線第三、第四車道及硬路肩。主線第一、二車道及左側路緣帶為改建路面，改建路面方案根據縱坡擬合情況確定，本次縱坡設計遵循寧填勿挖的原則，路面改建方案根據縱坡擬合高差和老路病害狀況分為以下三種情況:

1)縱坡擬合高差在 0 cm～6 cm之內，上面層:4 cm～10 cm厚瀝青瑪脂碎石混合料(SMA-13，SBS改性)+原有路面中下瀝青面層 +原有路面基層+原有路面底基層。

2)縱坡擬合高差在 6 cm～12 cm之內，銑刨原瀝青路面上面層，然后加鋪新建瀝青面層，改建后的路面結構為:

調平層:6 cm～12 cm厚中粒式瀝青混凝土(AC-20C，SBS改性)。

3)路面病害嚴重時，挖除原路面，對原路床進行適當加固處理，然后與新建路面同步攤鋪基層與面層，改建后的路面結構同新建路面。

3 擴建工程特點、難點及對策措施

3.1 路基細節設計

伴隨著城市的快速發展，本項目所經區域已規劃成為合肥市的濱湖新區和經濟開發區，道路兩側地表堆積大量的建筑垃圾和人工堆土，路基底部如果建設在此類雜填物上，將對拼寬路基的穩定產生不利影響。設計中通過現有道路的橫斷面地面線與項目竣工圖地面線對比，計算地表新增雜填物數量，采取挖除雜填物回填 3%石灰改善土處理。

3.2 路面方案

半剛性基層瀝青路面是安徽省已建瀝青路面的主要結構形式。半剛性結構層具有承載力高、造價低和施工簡單等諸多優點，也存在著不能避免反射裂縫及無法排水的缺陷。在已建成的道路中，均存在后期養護投入大的問題。

本項目作為國家高速公路網G 3的一段，同時也連接著合肥市外環高速和濱湖新區、經濟開發區，在很大程度上代表了安徽省高速公路的形象。設計中針對半剛性基層的工程特點“揚長避短”，在基層上部增設了 10 cm大粒徑透水性瀝青混合料AM-25(SBS改性)結構層。

AM為單一粒徑骨架嵌擠型混合料，粗集料比例很大，形成的完整骨架嵌擠具有良好的高溫穩定性，同時混合料的瀝青用量低，空隙率較大。設計利用其空隙率大的特點，消減裂縫尖端的應力集中，阻礙反射裂縫的進一步發展。該結構層在經濟較發達的省份已開始使用，在安徽省為第一次采用。

3.3 橋涵擴建方案

新舊橋梁的拼接:為了盡可能消除新舊橋梁的不均勻沉降和保持上部結構的整體性，原則上新舊橋梁下部構造分離、上部構造連接，并且新橋基礎也采用樁基礎形式。上部構造結構形式與老橋相同，板梁與板梁之間采取橋面弱連接。新舊橋梁的橋臺采用適當的形式相匹配，根據跨徑和臺高，采用薄壁式橋臺或扶壁式橋臺與原U形橋臺拼接。

新舊涵洞的拼接:為了盡可能消除新舊涵洞的不均勻沉降和保持通暢，對軟弱地基路段的新建涵洞基底進行復合處理。圓管涵、蓋板涵等均采用相同的結構形式相拼接。

道路凈空:全面調查核實跨越道路的橋梁橋下凈空，考慮高速公路擴建后新建橋梁因橋面橫坡的延續對橋下凈空的影響，本項目采取措施保持橋下道路凈空標準不變。

橋梁跨徑:為便于新舊橋梁的拼接，擴建橋梁與相對應的舊橋上部構造采用相同的結構形式。本項目擴建工程中，橋梁上部構造標準跨徑構件主要有:10m，16m，20m后張法預應力混凝土空心板。

原有橋梁維修與加固:通過對本路段內現有的所有橋梁進行全面科學的檢測，對沿線每座橋梁的強度、剛度、穩定性進行評估分析，提出相應的維修加固方案。

4 結語

根據本項目的實際功能及京臺高速拓寬改造技術的特點，特別是本項目不能中斷交通的實施條件，結合本路段的路網分布條件、沿線大型構造物和互通的分布情況以及地形條件、地質條件、人文環境、生態環境等特點，最大限度地利用現有工程，合理選擇方案，減少對現有道路交通的影響，達到減少占地、降低造價的效果。

[1] JTG D 20-2006，公路路線設計規范[S].

[2] 交通部公路司.新理念公路設計指南[Z].2005.

[3] 趙賽先.高速公路改擴建設計技術探討[J].山西建筑，2010，36(6):271-272.