芜湖-合肥高速公路路基拼宽方式研究

邢 磊 徐娇凤

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司 武汉 430056)

国内高速公路改、扩建多以两侧拼接为主，两侧拼接在常规改扩建中具有独特优势，本文结合芜湖-合肥G5011(以下简称“芜合”)高速改扩建工程两侧拼接和单侧拼接方案对比研究，对扩建方式的适用性进行探讨。

芜合高速公路是安徽省“八五”期间交通基础设施重点建设项目，起自肥东县陇西立交，止于和县雍镇，为全封闭、全立交、控制出入的双向4车道高速公路，设计车速100 km/h。本次扩建范围为林头至陇西立交段，拟对现有道路进行“4扩8”，并将设计车速提升至120 km/h[1]。

1 芜合高速公路现有特点

1) 路基比例大。通过统计，芜合高速试刀山隧道至肥东段长36.054 km，其中桥梁长度556 m,占本段的1.54%。路基比例较大，路基改建方案将显著影响“4扩8”整体改造方案。

2) 路基填筑高度低。原高速公路路基填土高度普遍偏低，该路段共长22.1 km(含浅挖4.004 km)占52.1%，处于低填浅挖状态。过低的填筑高度使得通道净空普遍较小，通道积水严重，阻碍了两侧居民的生产生活。

3) 路基防护系统完整性强。路基以“植草防护为主，偶见浆砌片石满铺和衬砌拱防护”为现状，路基边坡稳定；挖方段以“路堑墙为主，局部可见衬砌拱+护脚矮墙防护”，挖方段边坡稳定，防护效果较好。

4) 超高排水等级低。现超高排水通过原中分带预留过水孔导向非超高侧，运营中导水孔淤堵不畅，后期不得不在积水严重段对中分带开槽处理。

5) 路面现状好。原芜合高速公路采用水泥路面，后于2004年进行“白加黑”大修改造，主要方案为对面板“冲击破裂”并加铺18 cm水泥稳定碎石+18 cm沥青混凝土面层，经检测，既有路面弯沉、平整度、行驶质量评价为优，部分路面病害主要以纵向裂缝和疲劳裂缝为主[2]。

2 扩建方式的比选研究

立足芜合高速公路“填筑高度低、路基比例大、路基防护系统完整性强、超高排水等级低、路面较好”等特点，结合“路线提速、4车道保通”要求，对两侧拼接和单侧拼接进行比选。

2.1 低路堤对改造方案的影响

1) 两侧拼接导致净空进一步降低。两侧拼接后，新拼接路基边缘较老路路基边缘降低18 cm，将导致现有路基填筑高度更低，进一步降低通道净空，方案示意见图1。

图1 两侧拼接新路标高降低

2) 单侧拼接可维持既有净空。在相同路面改造方案前提下，单侧拼接比双侧拼接路面标高高23 cm，具有如下优势：①标高抬升23 cm，可一定程度上改善净空；②改善路基湿度，提高耐久性；③减少换填碎石土厚度0.17 m，体积约5万m3，节约造价693.2万元，方案示意见图2。

图2 单侧拼接提高路堤填筑高度

经论证分析，对于改善既有路堤过低和通道净空方面，推荐单侧拼接方案。

2.2 既有防护系统对改造方案的影响

通过调查，芜合高速试刀山-陇西立交段路基防护现状较好，应尽可能考虑利用。

1) 两侧拼接防护全部废弃。两侧拼接将不可避免地拆除既有路基防护系统，并对防护林进行砍伐、移栽处理，难以充分利用现有防护系统。

2) 单侧拼接防护利用半幅。单侧拼接仅拆除单边既有路基防护系统，并可保护一侧防护林，利用了既有老路资源。

经论证分析，基于充分利用既有防护系统的考虑，推荐采用单侧拼接方案。

2.3 超高改造方案的影响

原老路设计车速100 km/h，本次“4扩8”提高至120 km/h，经统计全线共有超高段31处，合计总长19.19 km，超高规模大、段落长，超高排水改造方案难度大。

1) 两侧拼接超高排水施工难度大。超高排水系统需增设“纵向集水沟+集水井+横向排水管+急流槽”系统，原老路并无横向排水管可供接长，因此需通过开槽或顶管施工增加横向排水管。采取开槽施工路面破坏很大，采取顶管施工又非常困难，施工示意见图3。

图3 两侧拼接超高横向排水管示意图(单位：cm)

2) 单侧拼接超高排水施工便利。单侧拼接时，由于另外半幅路面需全部新建，可将横向排水管直接埋设其下，不需要对老路路面开槽或顶管施工，对于超高段落占38.7%的芜合高速而言具有很大优势，单侧拼接施工示意见图4。

图4 单侧拼接超高横向排水管示意图(单位：cm)

经论证分析，基于保护老路路面和降低施工难度提高施工效率的考虑，推荐采用单侧拼接方案。

2.4 路面利用方案的影响

现状芜合路面强度大、平整度高，需考虑充分利用既有路面[3]。

1) 两侧拼接需挖除硬路肩，老路利用率低。通过对既有路基路堤检测，现有硬路肩下路床为弱膨胀土填筑，压实度为89%～94%，不满足现行规范要求；同时，8车道改扩建采取“分车道设计，3、4车道行驶大中型车辆为主”，拼接车道主要行驶重载车辆，若不挖除极易产生不均匀沉降，导致路面开裂，两侧拼接方案见图5。

图5 两侧拼接挖除硬路肩

2) 单侧拼接保留硬路肩，老路利用率高。单侧拼接时，既有老路硬路肩“一侧为扩建后硬路肩，另一侧为中分带位置”，即利用了原硬路肩路面，且新老路面受中分带分割，无沉降差影响，路面完整性高，具体施工方案见图6。

图6 单侧拼接保留硬路肩

经论证分析，考虑提高老路路面利用率，推荐采用单侧拼接方案。

2.5 路面拼接方案影响

改扩建中路面改造方案将显著影响整体造价，对比如下。

1) 路面改造。由于单侧拼接半幅路面采取全部新建，路面整体性显著高于两侧拼接方案，并且新建路面结构不受老路路面方案制约，薄于两侧拼接方案，造价低，其数量对比见表1。

表1 每延米路面数量对比表

通过计算,单侧拼接路面方案造价低于两侧拼接方案，经比选推荐单侧拼接。

2) 超高路面的施工。芜合高速受提速影响，有约19 km处于超高调整路段，受路面摊铺厚度和宽度的影响，需对路面需采取分区、分层铣刨，分层摊铺处理，施工较为繁琐；单侧拼接，仅对老路超高侧进行处理，可压缩需要调整的段落；而两侧拼接必须处理全部超高段，提高了施工难度。

2.6 交通组织和施工便利对扩建方案的影响

单侧拼接可在不干扰老路交通流前提下施工新路，可有效缓解扩建时交通组织压力，当新路修建完成时，交通转移至新路并对老路进行改造，交通组织单一，施工场地集中、便利、安全，交通导改3次即可全部通车[4-5];两侧拼接由于需对老路路面挖台阶，不可避免地压缩老路通行断面，降低通行效率，发生交通拥堵，交通导改次数增多，组织协调困难，且老路施工场地分散在公路两侧，施工不便，难以发挥机械设备性能,因此推荐采用单侧拼接方案。

3 对比结果

通过以上比较，单侧拼接更适合现芜合高速扩建，汇总结果见表2。

表2 拼接方式对比表

4 结语

通过以上分析研究，当老路具有 “线型标准低、路基比例大、交通量大、通道净空低、桥梁病害多”等现状特点时，扩建时宜采用单侧拼接；当老路存在“线型标准高、构造物比例大、互通多、桥梁可利用”等特点时，扩建时宜采用两侧拼接。

[1] 沈成敏.芜合高速公路初步设计说明[Z].武汉：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，2016.

[2] 范植煜.芜合高速公路路面检测报告[R].武汉：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，2016.

[3] 公路沥青路面设计规范：JTG D50-2017[S].北京：人民交通出版社，2006.

[4] 陈亚振.芜合高速公路交通组织[Z].武汉：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，2016.

[5] 董华均,黄婷婷,罗蓉,等.一种改进的土工格栅处治桥头过渡段路基的设计方法[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2016,40(6):1014-1018.