对运营中高速公路拓宽改造方案的论述

嘉 捷

（深圳高速工程顾问有限公司，广东深圳518049）

0 前言

随着近年高速公路交通量的迅速增长，特别是超重车辆比例增加，不少高速公路承受着十分繁重的车辆荷载作用，对路面及桥涵造成了不同程度的破坏。为了缓解交通增长带来的运输压力，保障社会经济的可持续发展，必须改造通行能力日趋饱和的现有高速公路，以改善其路面行驶性能，提高行车舒适性，同时更好地满足交通量增长的需要。现状高速公路往往交通繁忙且不能中断，其拓宽改造较新建高速公路复杂，应根据各分项工程技术特点选择合理的实施方案，合理安排工序和工艺，确保工程质量，缩短工期，并且在施工过程中保证主线各个时段通行，减少施工期间对主线交通的影响；同时应尽量减少对地方道路交通集散的干扰，合理疏导现有高速公路交通流，降低车辆通行对于施工的影响。以下将对高速公路改扩建的具体方法、注意事项做进一步论述。

1 路基的改扩建

1.1 设计方案

由于新老路基填土在填料强度、填料压实度、地基强度等多方面存在差异，致使新老路结合部位容易产生纵向开裂和不均匀沉降。为了保证加宽路基与旧路基的良好衔接，避免或减少横向错台和纵向裂缝的产生，应充分考虑处理措施：

（1）将原路基边坡土路肩和硬路肩接合处向下挖成深度100 cm，底宽150 cm的台阶，台阶地面向路中心横坡2%，台阶挖至与原地面齐平。

（2）为防止新旧路基衔接处产生纵向裂缝，在基底和路床顶面各铺设一层土工格栅。

（3）选用符合要求的优质填料，对需要改良的填料通过掺灰等方式进行处理，确保填料强度。

（4）路基压实度执行《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），并在此基础上提高1%。填方路基路面底面以下深度0～80 cm，压实度97%，80～150 cm，压实度95%，150 cm以下压实度94%。零填及挖方路基路面底面以下深度0～80 cm，应翻松碾压，压实度97%。

1.2 实施方案

路基施工在老路的两侧进行，不涉及到路面部分，施工期间对高速公路上的行车干扰较小，部分时段因大型设备调度等可能对高速公路上的交通有暂时的影响，但不会中断交通。

路基拼宽施工应首先清除表土，拆除原路边沟（排水沟）及边坡防护等原路设施，并在原路基边坡上开挖台阶。软土路段先进行地基处理，再填筑新路基。路基填筑选用合格的填料，合理调配土石方，选择经济的取土坑位置，并采用先进的施工机具进行施工，加快施工进度。

2 路面的改扩建

2.1 设计方案

由于沥青混凝土路面具有平整、低噪声、行车舒适、对路基变形能力适应性强、施工养护方便等特点，原水泥混凝土路面改造多采用铺设沥青加铺层的方案。原沥青混凝土路面的改造修复较为简单，因此，以下仅对水泥混凝土路面的改造进行论述。

在旧水泥混凝土面层上铺筑沥青混合料加铺层，是改善旧面层使用性能、提高铺面结构承载力的有效措施。但由于旧水泥混凝土面层存在接缝和裂缝，在环境温度变化和车辆荷载作用下，旧面层接缝和裂缝上方的沥青加铺层会因为出现应力集中而产生反射裂缝。

根据常用反射裂缝减缓措施，结合近年来国内外水泥混凝土路面铺设沥青罩面的经验教训，拟定了两种沥青混凝土加铺方案进行比较。

2.1.1 设置应力吸收层方案

通过在旧混凝土面层和加铺层之间设置橡胶沥青应力吸收层，一种厚度1 cm的橡胶沥青混合料组成的高弹性低劲度软夹层，可以降低旧面层和加铺层之间的粘附阻力，使两者易于蠕动-滑移，从而减少因环境温度变化引起的反射裂缝；同时，由于隔开了裂缝和接缝端部，可以降低加铺层底面的荷载应力。

在铺筑应力吸收层之前，需对旧水泥混凝土面层中出现的断板、错台、接缝碎裂等损坏采取换板、铣刨、开挖修补、压浆填补等措施进行处理，再将水泥混凝土板凿毛使其表面粗糙，然后填平所有接缝和裂缝，再根据需要铺筑整平层。路面结构及厚度组合为：

4 cm SMA-13I，沥青混凝土上面层；

5 cm AC-20I，沥青混凝土中面层；

6 cmAC-25I，调平层；

1 cm橡胶沥青应力吸收层；

凿毛的水泥混凝土板。

2.1.2 破碎固定旧面层方案

应用混凝土破碎机，将面层板分解成尺寸为60～100 cm左右的碎块，随后用重型轮胎在碎块上碾压数遍，使之牢固地坐落在基层上，与基层之间无空隙。由于板块尺寸减小，温度下降时的收缩位移大大降低，从而也降低了加铺层的拉应力；同时，接缝和裂缝两侧板块的弯沉量和弯沉差也随着板块尺寸的减小而降低。

旧水泥混凝土破碎固定后，须消除接缝和裂缝内的松散混凝土和杂物，然后摊铺沥青混合料整平层，填补所有裂缝、接缝，以及不平处，再在其上铺筑加铺层。路面结构和厚度组合为：

5 cm SMA-13I，沥青混凝土上面层；

6 cm AC-20I，沥青混凝土中面层；

8 cm沥青层找平；

破碎固定后的水泥混凝土板。

2.1.3 路面加铺方案比选

设置应力吸收层方案由于充分利用了原有水泥板块的结构承载能力，加铺厚度较小，但对原板块病害处理工艺较复杂，工期较长，耗费较大，同时由于旧面板下的情况难以彻底调查清楚，对于旧路面的处理不可避免会存在隐患。

破碎固定旧面层方案集破碎、稳固于一身，能在一定程度上使板下土基加密，提高其承载能力；通过破碎稳固，混凝土路面块与块之间能紧密嵌锁，保持了原有路面大部分结构强度；破碎稳固旧路面再加铺沥青层效率较高，可以很大程度上缩短工期；同时由于不用丢弃旧水泥混凝土面板，有利于环保及可持续发展。

破碎固定旧面层方案在《梅观高速公路改扩建可行性研究》中也被列为路面改建的推荐方案。

2.2 实施方案

为了在改扩建工程实施中不中断现有高速公路交通，并加快施工进度、缩短工期，路面工程推荐半幅分段封闭、半幅对向行驶的施工组织方案。在路面施工过程中，将梅观高速公路半幅交通间隔式封闭，封闭段通过中央分隔带开口将交通转移至另一侧车道，在另一侧对向行驶。施工期间应作好交通组织管理，完善临时交通引导系统，最大限度地降低交通事故及交通拥堵现象的发生，根据需要可通过互通及临时开口疏导交通。

路面施工应首先对老路路面部分进行处理，应用混凝土破碎机，将面层板分解成尺寸为60～100 cm左右的碎块，用压路机碾压，洒乳化沥青，再进行碾压，施工调平层，调整标高与拼宽部分基层一致，老路路面部处理完毕后，再与路基加宽部分同时施工路面各结构层。

3 桥梁的改扩建

3.1 设计方案

针对不同的桥梁结构，有具体不同的拓宽改建方案，本文不做详细论述，但任何加宽方案都要注意改造后的裂缝防治。旧桥加宽后，运营期间在荷载作用下新旧桥面结合部容易产生纵向裂缝，分析其原因，主要有以下两点：

（1）原桥经过十多年的运营，下部沉降已基本完成，而新加宽部分的基础沉降才开始。差异沉降将使旧桥产生附加应力。

（2）原桥上部结构的混凝土收缩、徐变已基本完成，而新桥混凝土的收缩徐变才刚刚开始。新旧桥刚性连接后，旧桥也将由于新建部分的收缩徐变作用产生较大的附加应力。

为了保证桥梁结构的整体稳定和桥面的行车舒适，加宽设计中应采取如下措施防止纵向裂缝的发生：

（1）新加宽桥梁基础尤其是桩基础，须控制施工时桩底回淤值。

（2）新加宽桥梁的基础施工结束后应保证一定的沉降期，在沉降期内暂时不进行盖梁的对接浇筑施工，尽量减少新旧基础之间的差异沉降。

（3）新加宽桥梁的上部结构与跨径尽可能与原桥一致，使新加宽桥的刚度与原桥基本相同，从而减小新旧桥结合部的挠度差。

（4）加强新旧桥梁结合部的横向刚度，使桥面形成整体。

（5）新桥上部梁板预制完成后，要有一定存放期，以完成部分收缩徐变。

3.2 实施方案

为保证质量，节省投资，预应力空心板和T梁建议集中预制，用平板挂车运输。上部构造安装视桥梁跨径大小，可采用起重机、架桥机等可靠方法架设。桥梁加宽部分的上构如需临时堆放在原桥面上，或者起重机吊装上构时车轮或支承点需作用在原桥面上时，必须先验算原桥上构的承载能力和裂缝宽度，验算通过之后，方可进行。

对于连续箱梁采用满堂支架或万能杆件搭设支架等方法施工，施工时有车、船等通行要求的应留足通道。下部构造推荐采用钻孔灌注桩施工，在原扩大基础两侧进行施工时要特别注意新基础对原有基础的影响，应对原有基础采取充分的保护措施。

拼接桥梁按先下构后上构再拼接的工序施工，并与路基工程、路面工程的建设时间充分协调。新建桥梁以集中预制、架桥机逐孔架设的施工方法为主，另外一些特殊结构桥梁可采用整体现浇、钢箱梁拼接等方式施工。

拼接桥梁在下构施工过程中对主线交通基本无影响；上构梁板安装时对主线交通的影响也是十分有限的（拆除外侧护栏、切除部分硬路肩），能保证现有车道通行，但对桥梁路段的通行速度要作适当的限制。拼接桥梁在进行桥面连接施工时需要半幅中断交通，此阶段应与路面施工相结合，利用交通转移的时机进行建设。

4 互通的改扩建

互通的改建不宜降低现有技术标准，尤其是因主线的拓宽，与主线连接的匝道其连接部需进行局部调整的几何设计标准。另外，还需注意以下原则。

4.1 原有工程尽量利用原则

互通改建应尽可能地利用现有工程和用地，以节约工程投资，减少新增用地，缩短改建工期。

4.2 满足远期交通量增长需求原则

互通的改建、扩建应根据远期交通量特征年的预测值，结合路网分析，合理确定改建、扩建方式，包括互通匝道标准的提高、收费站规模的扩大、平交口交通条件的改善、结合路网的分流措施等。

4.3 减轻施工期对地方交通、经济的干扰原则

项目沿线区域经济发展水平较高，地方交通对高速公路依赖性较强的地区，互通改建方式的选择宜考虑在改扩建时尽量地维持地方交通上下高速公路或尽量缩短中断交通的时间，匝道局部改建必须中断交通时应合理选择中断交通的时间段（比如选择深夜地方出行交通较少时），把对地方交通、经济的影响减少到最低程度。

5 交通工程及沿线设施的配合

为了保障施工期的交通安全，必须针对不同阶段的具体需求设置临时交通工程，包括临时管理设施、临时安全设施和临时服务设施。

临时管理设施包括临时的监控、通信，以及道路巡查、纠正交通违法行为，制止施工对交通的恶意干扰，以及随意影响施工的行为，确保工程施工和正常通行的双重目标。为此应制定完善的应急机制，对各类突发事件有有效对策。

在施工阶段，为保证施工的顺利进行同时保证主线上的服务水平，需要采取一定的交通量限制措施，对部分交通通过地方道路分流。

在施工过程中，应设置临时安全设施，如活动护栏、可拆装防炫板等设施；在对向行驶期间增加临时标志牌，如互通位置、交通组织提示等，在中央分隔带设置临时出口预告标志；施工不同阶段、不同路段设置相应限速标志等。

6 结语

随着越来越多高速公路改扩建工程的实施，各专业的设计和施工技术将进一步完善和发展，不断发展和改进的工艺和施工方案对提高改造质量，降低社会成本，促进综合效益具有重要作用。