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(yùn)輸壓力，保障社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，必須改造通行能力日趨飽和的現(xiàn)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(xiàn)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(fù)雜，應(yīng)根據(jù)各分項工程技術(shù)特點(diǎn)選擇合理的實(shí)施方案，合理安排工序和工藝，確保工程質(zhì)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(yīng)盡量減少對地方道路交通集散的干擾，合理疏導(dǎo)現(xiàn)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(kuò)建的具體方法、注意事項做進(jìn)一步論述。

1 路基的改擴(kuò)建

1.1 設(shè)計方案

由于新老路基填土在填料強(qiáng)度、填料壓實(shí)度、地基強(qiáng)度等多方面存在差異，致使新老路結(jié)合部位容易產(chǎn)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(chǎn)生，應(yīng)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(chǎn)生縱向裂縫，在基底和路床頂面各鋪設(shè)一層土工格柵。

（3）選用符合要求的優(yōu)質(zhì)填料，對需要改良的填料通過摻灰等方式進(jìn)行處理，確保填料強(qiáng)度。

（4）路基壓實(shí)度執(zhí)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003），并在此基礎(chǔ)上提高1%。填方路基路面底面以下深度0～80 cm，壓實(shí)度97%，80～150 cm，壓實(shí)度95%，150 cm以下壓實(shí)度94%。零填及挖方路基路面底面以下深度0～80 cm，應(yīng)翻松碾壓，壓實(shí)度97%。

1.2 實(shí)施方案

路基施工在老路的兩側(cè)進(jìn)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(shè)備調(diào)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(yīng)首先清除表土，拆除原路邊溝（排水溝）及邊坡防護(hù)等原路設(shè)施，并在原路基邊坡上開挖臺階。軟土路段先進(jìn)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(diào)配土石方，選擇經(jīng)濟(jì)的取土坑位置，并采用先進(jìn)的施工機(jī)具進(jìn)行施工，加快施工進(jìn)度。

2 路面的改擴(kuò)建

2.1 設(shè)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(yīng)性強(qiáng)、施工養(yǎng)護(hù)方便等特點(diǎn)，原水泥混凝土路面改造多采用鋪設(shè)瀝青加鋪層的方案。原瀝青混凝土路面的改造修復(fù)較為簡單，因此，以下僅對水泥混凝土路面的改造進(jìn)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(jié)構(gòu)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(huán)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(xiàn)應(yīng)力集中而產(chǎn)生反射裂縫。

根據(jù)常用反射裂縫減緩措施，結(jié)合近年來國內(nèi)外水泥混凝土路面鋪設(shè)瀝青罩面的經(jīng)驗教訓(xùn)，擬定了兩種瀝青混凝土加鋪方案進(jìn)行比較。

2.1.1 設(shè)置應(yīng)力吸收層方案

通過在舊混凝土面層和加鋪層之間設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)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(huán)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(yīng)力。

在鋪筑應(yīng)力吸收層之前，需對舊水泥混凝土面層中出現(xiàn)的斷板、錯臺、接縫碎裂等損壞采取換板、銑刨、開挖修補(bǔ)、壓漿填補(bǔ)等措施進(jìn)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(jù)需要鋪筑整平層。路面結(jié)構(gòu)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(diào)平層；

1 cm橡膠瀝青應(yīng)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(yīng)用混凝土破碎機(jī)，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(shù)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(yīng)力；同時，接縫和裂縫兩側(cè)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(nèi)的松散混凝土和雜物，然后攤鋪瀝青混合料整平層，填補(bǔ)所有裂縫、接縫，以及不平處，再在其上鋪筑加鋪層。路面結(jié)構(gòu)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(shè)置應(yīng)力吸收層方案由于充分利用了原有水泥板塊的結(jié)構(gòu)承載能力，加鋪厚度較小，但對原板塊病害處理工藝較復(fù)雜，工期較長，耗費(fèi)較大，同時由于舊面板下的情況難以徹底調(diào)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(wěn)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(wěn)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度；破碎穩(wěn)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(huán)保及可持續(xù)發(fā)展。

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

2.2 實(shí)施方案

為了在改擴(kuò)建工程實(shí)施中不中斷現(xiàn)有高速公路交通，并加快施工進(jìn)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(zhuǎn)移至另一側(cè)車道，在另一側(cè)對向行駛。施工期間應(yīng)作好交通組織管理，完善臨時交通引導(dǎo)系統(tǒng)，最大限度地降低交通事故及交通擁堵現(xiàn)象的發(fā)生，根據(jù)需要可通過互通及臨時開口疏導(dǎo)交通。

路面施工應(yīng)首先對老路路面部分進(jìn)行處理，應(yīng)用混凝土破碎機(jī)，將面層板分解成尺寸為60～100 cm左右的碎塊，用壓路機(jī)碾壓，灑乳化瀝青，再進(jìn)行碾壓，施工調(diào)平層，調(diào)整標(biāo)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(jié)構(gòu)層。

3 橋梁的改擴(kuò)建

3.1 設(shè)計方案

針對不同的橋梁結(jié)構(gòu)，有具體不同的拓寬改建方案，本文不做詳細(xì)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(yùn)營期間在荷載作用下新舊橋面結(jié)合部容易產(chǎn)生縱向裂縫，分析其原因，主要有以下兩點(diǎn)：

（1）原橋經(jīng)過十多年的運(yùn)營，下部沉降已基本完成，而新加寬部分的基礎(chǔ)沉降才開始。差異沉降將使舊橋產(chǎn)生附加應(yīng)力。

（2）原橋上部結(jié)構(gòu)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(chǎn)生較大的附加應(yīng)力。

為了保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和橋面的行車舒適，加寬設(shè)計中應(yīng)采取如下措施防止縱向裂縫的發(fā)生：

（1）新加寬橋梁基礎(chǔ)尤其是樁基礎(chǔ)，須控制施工時樁底回淤值。

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

（3）新加寬橋梁的上部結(jié)構(gòu)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(jié)合部的撓度差。

（4）加強(qiáng)新舊橋梁結(jié)合部的橫向剛度，使橋面形成整體。

（5）新橋上部梁板預(yù)制完成后，要有一定存放期，以完成部分收縮徐變。

3.2 實(shí)施方案

為保證質(zhì)量，節(jié)省投資，預(yù)應(yīng)力空心板和T梁建議集中預(yù)制，用平板掛車運(yùn)輸。上部構(gòu)造安裝視橋梁跨徑大小，可采用起重機(jī)、架橋機(jī)等可靠方法架設(shè)。橋梁加寬部分的上構(gòu)如需臨時堆放在原橋面上，或者起重機(jī)吊裝上構(gòu)時車輪或支承點(diǎn)需作用在原橋面上時，必須先驗算原橋上構(gòu)的承載能力和裂縫寬度，驗算通過之后，方可進(jìn)行。

對于連續(xù)箱梁采用滿堂支架或萬能桿件搭設(shè)支架等方法施工，施工時有車、船等通行要求的應(yīng)留足通道。下部構(gòu)造推薦采用鉆孔灌注樁施工，在原擴(kuò)大基礎(chǔ)兩側(cè)進(jìn)行施工時要特別注意新基礎(chǔ)對原有基礎(chǔ)的影響，應(yīng)對原有基礎(chǔ)采取充分的保護(hù)措施。

拼接橋梁按先下構(gòu)后上構(gòu)再拼接的工序施工，并與路基工程、路面工程的建設(shè)時間充分協(xié)調(diào)。新建橋梁以集中預(yù)制、架橋機(jī)逐孔架設(shè)的施工方法為主，另外一些特殊結(jié)構(gòu)橋梁可采用整體現(xiàn)澆、鋼箱梁拼接等方式施工。

拼接橋梁在下構(gòu)施工過程中對主線交通基本無影響；上構(gòu)梁板安裝時對主線交通的影響也是十分有限的（拆除外側(cè)護(hù)欄、切除部分硬路肩），能保證現(xiàn)有車道通行，但對橋梁路段的通行速度要作適當(dāng)?shù)南拗啤Ｆ唇訕蛄涸谶M(jìn)行橋面連接施工時需要半幅中斷交通，此階段應(yīng)與路面施工相結(jié)合，利用交通轉(zhuǎn)移的時機(jī)進(jìn)行建設(shè)。

4 互通的改擴(kuò)建

互通的改建不宜降低現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是因主線的拓寬，與主線連接的匝道其連接部需進(jìn)行局部調(diào)整的幾何設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。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(yīng)盡可能地利用現(xiàn)有工程和用地，以節(jié)約工程投資，減少新增用地，縮短改建工期。

4.2 滿足遠(yuǎn)期交通量增長需求原則

互通的改建、擴(kuò)建應(yīng)根據(jù)遠(yuǎn)期交通量特征年的預(yù)測值，結(jié)合路網(wǎng)分析，合理確定改建、擴(kuò)建方式，包括互通匝道標(biāo)準(zhǔn)的提高、收費(fèi)站規(guī)模的擴(kuò)大、平交口交通條件的改善、結(jié)合路網(wǎng)的分流措施等。

4.3 減輕施工期對地方交通、經(jīng)濟(jì)的干擾原則

項目沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，地方交通對高速公路依賴性較強(qiáng)的地區(qū)，互通改建方式的選擇宜考慮在改擴(kuò)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(yīng)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(jīng)濟(jì)的影響減少到最低程度。

5 交通工程及沿線設(shè)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(shè)置臨時交通工程，包括臨時管理設(shè)施、臨時安全設(shè)施和臨時服務(wù)設(shè)施。

臨時管理設(shè)施包括臨時的監(jiān)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(biāo)。為此應(yīng)制定完善的應(yīng)急機(jī)制，對各類突發(fā)事件有有效對策。

在施工階段，為保證施工的順利進(jìn)行同時保證主線上的服務(wù)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(yīng)設(shè)置臨時安全設(shè)施，如活動護(hù)欄、可拆裝防炫板等設(shè)施；在對向行駛期間增加臨時標(biāo)志牌，如互通位置、交通組織提示等，在中央分隔帶設(shè)置臨時出口預(yù)告標(biāo)志；施工不同階段、不同路段設(shè)置相應(yīng)限速標(biāo)志等。

6 結(jié)語

隨著越來越多高速公路改擴(kuò)建工程的實(shí)施，各專業(yè)的設(shè)計和施工技術(shù)將進(jìn)一步完善和發(fā)展，不斷發(fā)展和改進(jìn)的工藝和施工方案對提高改造質(zhì)量，降低社會成本，促進(jìn)綜合效益具有重要作用。