胡豐玲

(中設(shè)設(shè)計集團(tuán)，江蘇 南京 210005)

1 引 言

截至2018年年底，國內(nèi)高速公路通車總里程已達(dá)14.26萬km，位居全球第一。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速增長，汽車保有量逐年增加，部分早期建成的高速公路，有些路段擁堵嚴(yán)重，已無法滿足日益增長的交通需求和沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。自1999年廣佛高速公路完成拓寬改造后，國內(nèi)陸續(xù)有滬杭甬、沈大、滬寧、京港澳等高速公路進(jìn)行了拓寬改造?？梢灶A(yù)見，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，高速公路改擴(kuò)建工程建設(shè)將在今后一段時期內(nèi)，成為交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要工程內(nèi)容之一。

高速公路改擴(kuò)建工程較新建工程要復(fù)雜很多，受制約的因素更多。不僅需要處理好與沿線地形地貌、國土規(guī)劃、生態(tài)紅線等關(guān)系，還需協(xié)調(diào)好新老路間的關(guān)系，處理好工程方案與施工組織及交通組織的關(guān)系。本文以京滬高速公路改擴(kuò)建工程沂淮江段為例，針對改擴(kuò)建工程出現(xiàn)的新問題、新困難，總結(jié)介紹了四新技術(shù)在改擴(kuò)建工程中的具體應(yīng)用。

2 項目概況

京滬高速公路沂淮江段是京滬高速公路重要組成路段，是江蘇省“五縱九橫五聯(lián)”高速公路網(wǎng)的重要組成部分。改擴(kuò)建工程起自京滬高速公路蘇魯省界，止于京滬高速公路正誼樞紐北側(cè)，全長約259.6 km?，F(xiàn)狀道路為雙向四車道，道路寬度為28 m，2000年建成通車。全線按雙向八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)建，采用沿既有公路兩側(cè)拼寬為主、局部分離為輔的總體擴(kuò)建方案，設(shè)計時速為120 km/h。整體式路基寬度為42 m，雙側(cè)分離式加寬段新建分離式路基單側(cè)寬度為13.25 m。項目路途經(jīng)徐州、宿遷、淮安、揚(yáng)州四市，地質(zhì)情況變化大，跨越多個地震烈度區(qū)，需跨越多條重要河道、航道、鐵路及公路，控制因素多，建設(shè)條件復(fù)雜；交通量大、重載車多，工程方案復(fù)雜，建設(shè)期施工組織、交通組織難度大。

3 四新技術(shù)應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，一些新技術(shù)、新材料在實(shí)體工程中得到嘗試應(yīng)用和不斷改進(jìn)。高速公路改擴(kuò)建工程相對于新建項目，需面對一些新的問題和困難，可以借助四新技術(shù)很好的解決，新技術(shù)如對正常運(yùn)營老路進(jìn)行快速高精度測量技術(shù)、對老路路基路面及構(gòu)造物進(jìn)行無損檢測技術(shù)、老路拆除料再生利用技術(shù)、BIM技術(shù)、VR技術(shù)等，新材料如泡沫輕質(zhì)土、巖瀝青、高模量瀝青、不粘輪瀝青、勁性樁等。

3.1 工程測量新技術(shù)

相對于新建高速公路，改擴(kuò)建工程需擬合老路平面及縱斷面線形、對既有構(gòu)造物進(jìn)行拼接，因此需補(bǔ)充老路路面測量、既有構(gòu)造物細(xì)部測量等內(nèi)容。該部分測量工作精度要求高，測量時對老路通行影響要小，作業(yè)安全還應(yīng)有保障。采用傳統(tǒng)常規(guī)測量手段，很難滿足上述要求，因此可借助機(jī)載激光雷達(dá)航空測量、車載移動激光掃描測量等新技術(shù)。

機(jī)載激光雷達(dá)航測技術(shù)可準(zhǔn)確獲取地形三維信息、影像數(shù)據(jù)，快速制作大比例尺數(shù)字線劃圖、數(shù)字正射影像及數(shù)字高程模型。車載移動激光掃描測量技術(shù)是集激光掃描、全球定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、攝影測量、計算機(jī)等技術(shù)于一體的一種新型道路測繪數(shù)據(jù)采集技術(shù)，改擴(kuò)建工程可用其測量老路路面。測量時對老路干擾小、安全性高，老路路面測量數(shù)據(jù)平面精度可優(yōu)于±5 cm、高程精度優(yōu)于±2 cm。根據(jù)車載測量數(shù)據(jù)對機(jī)載點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并與之融合，可生成高精度的數(shù)字高程模型(圖1)，方便設(shè)計人員獲取道路全斷面數(shù)據(jù)，大大提高了效率。

圖1 數(shù)字高程模型(DEM)

3.2 基于BIM技術(shù)的可互動式交通組織設(shè)計

對日益繁忙的高速公路進(jìn)行改擴(kuò)建，需在保持運(yùn)營狀態(tài)下實(shí)施。施工路段保通方案，應(yīng)與各專業(yè)改擴(kuò)建方案密切結(jié)合，而改擴(kuò)建工程方案非常復(fù)雜，具體有主線一般路段、主線特殊路段(如路基改橋、橋梁拆除重建、縱斷面抬升等)、出入型互通式立交路段、樞紐型互通式立交路段、服務(wù)區(qū)路段、支線上跨橋拆除新建路段等多種情況，不同路段、不同施工階段交通組織方案不同，但均需要獲得路政、交警的認(rèn)可，實(shí)施時建設(shè)單位也需與路政、交警等多部門聯(lián)合辦公進(jìn)行保障，因此過程中需要與他們多次溝通協(xié)調(diào)。

針對施工期交通組織涉及部門廣、協(xié)調(diào)多、溝通難等問題，項目路自主研發(fā)了可互動式交通組織設(shè)計軟件，在BIM模型上直接進(jìn)行施工期交通組織設(shè)計。不僅非常直觀的表達(dá)出不同施工階段、不同路段的交通組織方案，方便路政、交警等管理人員更好的理解方案；而且溝通時針對路政、交警等提出的調(diào)整建議，可實(shí)現(xiàn)“隨時修改即時展示”的功能，大幅提高了溝通和決策效率。

3.3 泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用

在高速公路改擴(kuò)建工程中，為減小新老地基不均勻沉降、降低工程造價、減少拆遷，在縱斷面抬升路段、深厚軟土路段、高填方但無軟土或硬殼層較厚路段、臨塘或鄰近廠房路段，可考慮采用泡沫輕質(zhì)土。

泡沫輕質(zhì)土作為一種新型路基填筑材料，具有容重小、施工便捷、固化后自立性好等優(yōu)點(diǎn)。在工程中其容重一般控制在500～800 KN/m3，約為常規(guī)路基填料的1/3，大幅降低了填土荷載、減小地基附加應(yīng)力。澆筑后具有高流動性和填充自密實(shí)特性，施工作業(yè)面小、施工時不需機(jī)械碾壓和振搗，故施工便捷，適合改擴(kuò)建工程空間受限或工期受限等段落；澆筑固化后具有自立性，因此當(dāng)路側(cè)臨近有建筑物時可減少用地及拆遷。

泡沫輕質(zhì)土澆筑時應(yīng)根據(jù)設(shè)備產(chǎn)能合理劃分澆筑區(qū)，澆筑區(qū)內(nèi)單個澆筑層可在初凝時間內(nèi)澆筑完畢，單個澆筑層澆筑方量不超過200 m3。一般采用水平分層澆注施工，上層澆注層僅當(dāng)下層澆注層終凝6～8 h時間后方可澆注施工。

3.4 路面新材料——中面層改性劑

近些年，車轍已成為高速公路瀝青路面的主要病害之一，與之相關(guān)的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用占比較高。車轍發(fā)生的外部因素主要為高溫、重載、長上坡、施工質(zhì)量等，而內(nèi)部因素主要為中面層設(shè)計，因為瀝青路面車轍變形的50%以上來自于路面頂面以下6～12 cm的中間層位。高速公路改擴(kuò)建后，一般采用分車道運(yùn)營，三、四車道主要承受重交通甚至特重交通。因此三、四車道中面層的結(jié)構(gòu)組合、材料性質(zhì)和配合比設(shè)計對抑制車轍問題至關(guān)重要。

為改善特重交通下三四車道車轍等病害問題，項目路各選取一些典型標(biāo)段作為路面試驗路段，在三、四車道中面層中分別添加了巖瀝青和高模量瀝青改性劑。

高模量瀝青混合料是一種由低標(biāo)號硬質(zhì)瀝青或用較低標(biāo)號瀝青加高模量外加劑，與連續(xù)級配的集料組成的瀝青混合料。項目路因路線長，南北環(huán)境差異大，故分別選取了一個交通量較大的路段(交通量為92 637 pcu/d、123 752 pcu/d)，摻入高模量外加劑使得瀝青的黏度變大、軟化點(diǎn)提高、針入度降低，進(jìn)而提高了瀝青混合料的模量。

巖瀝青是一種天然的改性劑，它軟化點(diǎn)高，可顯著提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性；含氮量高，可提高瀝青路面的抗水損害能力；抗老化性強(qiáng)，耐久性好。用巖瀝青中的灰分替代部分礦粉和細(xì)集料以及瀝青，能充分發(fā)揮高灰分作用，著重改善膠漿，增強(qiáng)膠漿的粘附性和高穩(wěn)定性。項目路選擇在地質(zhì)相對較好、交通量在省內(nèi)高速公路具有代表性的路段，作為巖瀝青路面試驗段。

圖2 瀝青熱再生利用 圖3 波形梁護(hù)欄再利用

3.5 老路拆除料再利用技術(shù)

高速公路改擴(kuò)建工程不可避免會產(chǎn)生大量的拆除舊料廢料，如路基工程的削坡土、老路邊溝及圬工防護(hù)的拆除料、 路面面層及基層的銑刨料、 拆除橋梁的混凝土、老路標(biāo)志牌、護(hù)欄等，應(yīng)本著“零廢棄”的設(shè)計理念，積極嘗試新技術(shù)，盡可能使其高附加值再利用。

路基工程的圬工拆除料，通過合理安排標(biāo)段內(nèi)施工工序，可將其再利用于便道填筑、河塘清淤回填、河塘坡面防護(hù)、新建路基護(hù)腳墻等工程。路基清表土、削坡土，可再利用于互通區(qū)地形整治、擴(kuò)建后中分帶及土路肩培土、便道填筑等。老路路面面層銑刨料可通過乳化瀝青再生技術(shù)或泡沫瀝青再生技術(shù)，用于新建路面上基層、柔性基層的下基層、底基層等部位；老路路面基層銑刨料一般采用水泥廠拌冷再生技術(shù)，用于新建路面的底基層或路床填筑。對于因功能性或結(jié)構(gòu)性不滿足要求需拆除的橋梁，可采用混凝土破碎技術(shù)，生成混凝土再生骨料，并將其消納于路面底基層水穩(wěn)、管樁頂?shù)乃槭瘔|層。老路既有的交安設(shè)施，交通標(biāo)志牌可通過翻新作為永久性標(biāo)志牌利用或改造為交通組織的臨時標(biāo)志進(jìn)行使用；老路波形梁護(hù)欄，可通過加高加密立柱、護(hù)欄板由一層改為上下兩層等改造措施，并通過碰撞試驗驗證滿足規(guī)范要求后進(jìn)行利用。

4 結(jié) 語

改擴(kuò)建工程相對于新建高速公路，受限條件較多，需要解決的問題也很多，因此需充分重視專題、專項和科研工作，為科學(xué)制定改擴(kuò)建方案提供可靠的基礎(chǔ)資料和技術(shù)支撐。同時，也應(yīng)積極嘗試應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝，解決好改擴(kuò)建工程面臨的一系列新挑戰(zhàn)、新難題，深入貫徹落實(shí)“品質(zhì)工程、綠色公路”建設(shè)理念，打造新時期高質(zhì)量的高速公路改擴(kuò)建精品工程。