蕪湖-合肥高速公路路基拼寬方式研究

邢 磊 徐嬌鳳

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司 武漢 430056)

國內高速公路改、擴建多以兩側拼接為主，兩側拼接在常規(guī)改擴建中具有獨特優(yōu)勢，本文結合蕪湖-合肥G5011(以下簡稱“蕪合”)高速改擴建工程兩側拼接和單側拼接方案對比研究，對擴建方式的適用性進行探討。

蕪合高速公路是安徽省“八五”期間交通基礎設施重點建設項目，起自肥東縣隴西立交，止于和縣雍鎮(zhèn)，為全封閉、全立交、控制出入的雙向4車道高速公路，設計車速100 km/h。本次擴建范圍為林頭至隴西立交段，擬對現(xiàn)有道路進行“4擴8”，并將設計車速提升至120 km/h[1]。

1 蕪合高速公路現(xiàn)有特點

1) 路基比例大。通過統(tǒng)計，蕪合高速試刀山隧道至肥東段長36.054 km，其中橋梁長度556 m,占本段的1.54%。路基比例較大，路基改建方案將顯著影響“4擴8”整體改造方案。

2) 路基填筑高度低。原高速公路路基填土高度普遍偏低，該路段共長22.1 km(含淺挖4.004 km)占52.1%，處于低填淺挖狀態(tài)。過低的填筑高度使得通道凈空普遍較小，通道積水嚴重，阻礙了兩側居民的生產生活。

3) 路基防護系統(tǒng)完整性強。路基以“植草防護為主，偶見漿砌片石滿鋪和襯砌拱防護”為現(xiàn)狀，路基邊坡穩(wěn)定；挖方段以“路塹墻為主，局部可見襯砌拱+護腳矮墻防護”，挖方段邊坡穩(wěn)定，防護效果較好。

4) 超高排水等級低。現(xiàn)超高排水通過原中分帶預留過水孔導向非超高側，運營中導水孔淤堵不暢，后期不得不在積水嚴重段對中分帶開槽處理。

5) 路面現(xiàn)狀好。原蕪合高速公路采用水泥路面，后于2004年進行“白加黑”大修改造，主要方案為對面板“沖擊破裂”并加鋪18 cm水泥穩(wěn)定碎石+18 cm瀝青混凝土面層，經檢測，既有路面彎沉、平整度、行駛質量評價為優(yōu)，部分路面病害主要以縱向裂縫和疲勞裂縫為主[2]。

2 擴建方式的比選研究

立足蕪合高速公路“填筑高度低、路基比例大、路基防護系統(tǒng)完整性強、超高排水等級低、路面較好”等特點，結合“路線提速、4車道保通”要求，對兩側拼接和單側拼接進行比選。

2.1 低路堤對改造方案的影響

1) 兩側拼接導致凈空進一步降低。兩側拼接后，新拼接路基邊緣較老路路基邊緣降低18 cm，將導致現(xiàn)有路基填筑高度更低，進一步降低通道凈空，方案示意見圖1。

圖1 兩側拼接新路標高降低

2) 單側拼接可維持既有凈空。在相同路面改造方案前提下，單側拼接比雙側拼接路面標高高23 cm，具有如下優(yōu)勢：①標高抬升23 cm，可一定程度上改善凈空；②改善路基濕度，提高耐久性；③減少換填碎石土厚度0.17 m，體積約5萬m3，節(jié)約造價693.2萬元，方案示意見圖2。

圖2 單側拼接提高路堤填筑高度

經論證分析，對于改善既有路堤過低和通道凈空方面，推薦單側拼接方案。

2.2 既有防護系統(tǒng)對改造方案的影響

通過調查，蕪合高速試刀山-隴西立交段路基防護現(xiàn)狀較好，應盡可能考慮利用。

1) 兩側拼接防護全部廢棄。兩側拼接將不可避免地拆除既有路基防護系統(tǒng)，并對防護林進行砍伐、移栽處理，難以充分利用現(xiàn)有防護系統(tǒng)。

2) 單側拼接防護利用半幅。單側拼接僅拆除單邊既有路基防護系統(tǒng)，并可保護一側防護林，利用了既有老路資源。

經論證分析，基于充分利用既有防護系統(tǒng)的考慮，推薦采用單側拼接方案。

2.3 超高改造方案的影響

原老路設計車速100 km/h，本次“4擴8”提高至120 km/h，經統(tǒng)計全線共有超高段31處，合計總長19.19 km，超高規(guī)模大、段落長，超高排水改造方案難度大。

1) 兩側拼接超高排水施工難度大。超高排水系統(tǒng)需增設“縱向集水溝+集水井+橫向排水管+急流槽”系統(tǒng)，原老路并無橫向排水管可供接長，因此需通過開槽或頂管施工增加橫向排水管。采取開槽施工路面破壞很大，采取頂管施工又非常困難，施工示意見圖3。

圖3 兩側拼接超高橫向排水管示意圖(單位：cm)

2) 單側拼接超高排水施工便利。單側拼接時，由于另外半幅路面需全部新建，可將橫向排水管直接埋設其下，不需要對老路路面開槽或頂管施工，對于超高段落占38.7%的蕪合高速而言具有很大優(yōu)勢，單側拼接施工示意見圖4。

圖4 單側拼接超高橫向排水管示意圖(單位：cm)

經論證分析，基于保護老路路面和降低施工難度提高施工效率的考慮，推薦采用單側拼接方案。

2.4 路面利用方案的影響

現(xiàn)狀蕪合路面強度大、平整度高，需考慮充分利用既有路面[3]。

1) 兩側拼接需挖除硬路肩，老路利用率低。通過對既有路基路堤檢測，現(xiàn)有硬路肩下路床為弱膨脹土填筑，壓實度為89%～94%，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；同時，8車道改擴建采取“分車道設計，3、4車道行駛大中型車輛為主”，拼接車道主要行駛重載車輛，若不挖除極易產生不均勻沉降，導致路面開裂，兩側拼接方案見圖5。

圖5 兩側拼接挖除硬路肩

2) 單側拼接保留硬路肩，老路利用率高。單側拼接時，既有老路硬路肩“一側為擴建后硬路肩，另一側為中分帶位置”，即利用了原硬路肩路面，且新老路面受中分帶分割，無沉降差影響，路面完整性高，具體施工方案見圖6。

圖6 單側拼接保留硬路肩

經論證分析，考慮提高老路路面利用率，推薦采用單側拼接方案。

2.5 路面拼接方案影響

改擴建中路面改造方案將顯著影響整體造價，對比如下。

1) 路面改造。由于單側拼接半幅路面采取全部新建，路面整體性顯著高于兩側拼接方案，并且新建路面結構不受老路路面方案制約，薄于兩側拼接方案，造價低，其數(shù)量對比見表1。

表1 每延米路面數(shù)量對比表

通過計算,單側拼接路面方案造價低于兩側拼接方案，經比選推薦單側拼接。

2) 超高路面的施工。蕪合高速受提速影響，有約19 km處于超高調整路段，受路面攤鋪厚度和寬度的影響，需對路面需采取分區(qū)、分層銑刨，分層攤鋪處理，施工較為繁瑣；單側拼接，僅對老路超高側進行處理，可壓縮需要調整的段落；而兩側拼接必須處理全部超高段，提高了施工難度。

2.6 交通組織和施工便利對擴建方案的影響

單側拼接可在不干擾老路交通流前提下施工新路，可有效緩解擴建時交通組織壓力，當新路修建完成時，交通轉移至新路并對老路進行改造，交通組織單一，施工場地集中、便利、安全，交通導改3次即可全部通車[4-5];兩側拼接由于需對老路路面挖臺階，不可避免地壓縮老路通行斷面，降低通行效率，發(fā)生交通擁堵，交通導改次數(shù)增多，組織協(xié)調困難，且老路施工場地分散在公路兩側，施工不便，難以發(fā)揮機械設備性能,因此推薦采用單側拼接方案。

3 對比結果

通過以上比較，單側拼接更適合現(xiàn)蕪合高速擴建，匯總結果見表2。

表2 拼接方式對比表

4 結語

通過以上分析研究，當老路具有 “線型標準低、路基比例大、交通量大、通道凈空低、橋梁病害多”等現(xiàn)狀特點時，擴建時宜采用單側拼接；當老路存在“線型標準高、構造物比例大、互通多、橋梁可利用”等特點時，擴建時宜采用兩側拼接。

[1] 沈成敏.蕪合高速公路初步設計說明[Z].武漢：中交第二公路勘察設計研究院有限公司，2016.

[2] 范植煜.蕪合高速公路路面檢測報告[R].武漢：中交第二公路勘察設計研究院有限公司，2016.

[3] 公路瀝青路面設計規(guī)范：JTG D50-2017[S].北京：人民交通出版社，2006.

[4] 陳亞振.蕪合高速公路交通組織[Z].武漢：中交第二公路勘察設計研究院有限公司，2016.

[5] 董華均,黃婷婷,羅蓉,等.一種改進的土工格柵處治橋頭過渡段路基的設計方法[J].武漢理工大學學報(交通科學與工程版),2016,40(6):1014-1018.