路桥拓宽技术在公路市政化改造中的应用

周天璧 朱志勇

岳阳市公路桥梁基建总公司

1 引言

目前，随着我国城市化进程的不断加快，城市人口快速增长，私家车辆的数量显著增多，现阶段大多数城市的内部公路交通很难适应当下车辆通行对道路的要求。所以，公路部门需着眼于运输工作要求，从公路工程的角度进行深入分析，有效拓宽公路宽度，大大增加车道通行数量，为人们出行提供便利，提升行车安全保障水平，有效保障我国公路交通建设高质量发展，更好地满足人们的出行需求。

岳阳市又称岳州，是湖南省辖地级市、省域副中心城市、第二大经济体，也是一座有着悠久历史文化的名城。近几年来，岳阳市经济发展迅猛，城市规模不断扩大，很多市内公路由于当时设计的局限性已经不能适应现代社会交通发展的需要，因此对原有的城市道路进行市政化改造势在必行。岳阳市公路桥梁基建总公司在承揽城市道路市政化改造过程中成功应用路桥拓宽技术，起到了非常好的施工改造效果。

2 公路市政化改造的关键点

为有效提高公路市政化改造工程的质量，岳阳市公路桥梁基建总公司在公路市政化改造中合理、科学运用路桥拓宽技术，不但有效保障了公路市政化改造工程项目的顺利开展，还大大改善了路桥改造的效果。在实施公路市政化改造过程中，该公司从路桥拓宽和路桥拼接等关键环节入手，高度重视和关注公路市政化改造的关键点。

2.1 路桥拓宽

市政公路桥梁改造和拓宽工程主要包括两种类型：第一种是对原有的路桥进行拓宽，也可称其为扩建道路或扩充道路；第二种是新建。岳阳市公路桥梁基建总公司在前两种道路扩宽施工的前提下又衍生出更为合理的不同扩建方式，还包括了不同的设计方案。新的设计方案不但包含在道路一旁增设一条新道路，还包含通过拼接、加宽等方式对道路两侧进行拓宽。在开展市政公路拓宽施工前，设计人员应从技术应用和管理等层面进行深入分析，在综合权衡的基础上做出施工决策。

在公路市政化改造施工过程中，技术人员首先要解决好拓宽中易出现的沉降问题。大多数市政道路建成并投入使用多年以后，在行车压力和自身荷载的双重作用之下，基本上已经完成了基础的沉降量。而在原道路基础上开展拓宽施工时，需要进行填方施工，外部重量会对新填入土壤造成严重影响，以至于使拓宽的路面出现非常明显的沉降量，严重的还会导致侧向变形等状况，这一情况还可能会导致原有路基出现附加沉降。若新旧路基之间存在太大沉降差异，则原有路面和新路面之间会生成巨大的弯拉引力，最终导致新路面与原有路面衔接不良，造成路面分离或者路面裂缝等情况，若在夏季多雨季节进行公路市政化改造施工，雨水很有可能渗透到路堤中，从而对路面造成严重损坏，因此，公路市政化改造施工单位在路面拓宽过程中必须高度重视沉降带来的一系列问题。

2.2 路桥拼接

在市政道路拓宽施工中，常存在桥梁和路面拼接的情况，在开展该项工作时，一般情况下会采取一些结构相同或者跨径相同的方式，也就是分别在桥本身的两侧开展拓宽施工，即路桥拼接。在具体施工中，有很多种拼接施工的方式，如上下连接、上下不连接、上下互相连接等。桥梁的基础通常是结合地质情况使用扩大基础或桩基础等形式，在扩建一些使用年限较长的老桥时应注意，这些老桥的结构通常比较大，且结构有一定特殊性，因此最好保持原有的结构状态，在此基础上进行加固和改造，对于老桥拓宽的部分，应尽量采取较为独立的加宽分幅设计。针对一些存在严重病害的桥梁，则可采取拆除重建和加固改造两种方案中的一种进行施工，在选择施工方案过程中要尽量选择经济实惠的一种，然后再决定是否对桥梁进行拆除重建。

3 路桥拓宽技术在公路市政化改造中的应用

3.1 湿喷桩技术

以湖南省岳阳市公路桥梁基建总公司承建的某项目为例，对公路市政化改造中湿喷桩技术的具体应用进行详细论述。在项目拓宽施工中，技术人员主要采取清淤换填的方法彻底清理软土地基，并使用新型湿喷桩施工方法在拼接区域进行操作，有效处理了原有路面中的不良地基。这样的施工方式大大提高了拓宽区域的整体承载水平，有效解决了新旧路基间产生沉降量的问题。对于道路拓宽路基施工而言，处理软土路基具有某些特殊性，不能把沉降量当作主要的施工、设计以及控制的目标，应充分考虑道路新旧路基的控制层面，以确保旧路面与拓宽路面间整个的衔接度。

3.2 台阶施工

岳阳市公路桥梁基建总公司在实施市政道路工程扩宽的过程中，使用5%～8%的石灰材料作为道路拓宽施工的材料，利用石灰材料能有效提升整个路面的压实程度，还能对原路面拼接环节实施台阶处理。在实际施工过程中，整个台阶设置的宽度要在1m以上，该种方式的设置能保证原有路面与台阶之间保持充分的衔接，确保新路面与旧路面构成一个整体，防止在后续使用过程中出现裂缝等情况。在对台阶进行施工的过程中，施工单位要结合台阶施工特点严格把控施工质量，根据工程施工有关规范严格要求，不可出现人为性的施工过程失误，确保拓宽施工的质量。

3.3 路桥拼接施工

在岳阳市公路桥梁基建总公司承建的某项目中，整个工程的全长是50km，拓宽改造共牵涉到高粱结构10座，其中有2座桥梁工程规模较大。技术人员对改造工程进行了整体设计，该大桥的主桥梁运用的是变截面连续性箱梁，桥梁的宽度是15m，桥面中有1.5%施工坡度。要想对该大型桥梁实施有效地拼接和拓宽改造，首先要实施整个桥面的铺设工作，并应结合桥梁的具体结构实施整体设计分析，把整个桥梁栏杆全部改换为防护栏，另外在原桥梁右侧建设一个相同宽度的新桥梁，两座桥梁之间的相互距离应保持在1m左右。

4 公路市政化改造拓宽工程实践

4.1 工程背景

下面以合肥阜阳路改造拓宽工程为例，阐述一下路桥拓宽技术在公路市政化改造中的应用。合肥是一座全国有名的园林风景城市，近年来城市规模不断扩大，机动车数量增长迅猛。合肥大部分修建于20世纪六七十年代的桥梁都不同程度地出现了损坏，桥面宽度和荷载设计都无法满足不断增长的交通量需要。合肥阜阳路位于荣事达路上，于20世纪的70年代修建完成，承担着连接新旧城区交通的主干道作用，主跨是净跨为50m的双曲拱桥，矢跨与主跨之间的比例为8：1，矢高为6.25m。边跨为净跨为17.6m的肋板拱，矢跨比例是1：8，桥梁宽度是20m，长度是98m，其中，两侧人行道都是2.5m，机动车道的宽度是15m。设计桥梁的荷载是汽车-15级、挂车-80级。因为阜阳路桥是合肥主干道上，随着城市发展进程的日益加快，交通压力较大。目前该桥出现局部桥面损坏严重，纵梁、立柱、拱肋等受力构件也不同程度地出现了破损。另外，因为阜阳路桥实行非机动车、机动车混行，桥上交通非常混乱，尤其是上下班高峰期，有行人有车辆，交通堵塞时常发生，在安全方面存在很大隐患，所以，需要对阜阳路桥进行改造。改造阜阳路桥主要分为两部分，即：旧桥的加固和新建拓宽桥梁。阜阳路桥经改造后，设计荷载为城市-A级，设定成机动车专用桥梁，双向开辟6车道。在旧桥两侧都拓宽新增一座桥梁，设置桥宽12m，布置的桥面为0.5m护栏+4.0m机动车道+3.5m慢车道+4.0m人行道，新桥和旧桥之间的距离3m。

4.2 拓宽设计

一是桥梁拓宽的总体设计。因为新、旧桥梁之间的距离只有3.0m，旧桥使用的是箱肋拱桥和双曲拱，所以，布置拓宽桥梁的桥跨时不能对老桥的存在不重视，另外，若完全使用与老桥一样的结构形式同样不可取，在反复对中承式、上承式、下承式拱桥、连续梁桥、斜拉桥以及V型刚构桥等桥梁造型进行论证的基础上，兼顾美学的要求，建成后使新旧桥梁在视觉上能够统一，相互协调，确定阜阳路桥最终使用变体V形刚构桥，跨径组合是26m+52.2m+26m，采取与旧桥相同的跨径布置，外部线性全部都拟合旧桥外观的尺寸，即：主梁梁底线性和中跨斜腿都跟旧桥主桥悬链线型相拟合，主梁梁底线性和边跨斜腿都跟旧桥边跨圆弧线相拟合。桥梁的上部结构箱梁使用的是直腹板变截面双室单箱预应力箱梁，单幅箱梁顶板的宽度是12.0m，顶板的厚度是0.3m，底板的厚度约为0.25m～0.3m，底板的宽度是8.0m，腹板的厚度是0.5m。中跨是拟合旧桥线形，边跨箱梁的梁底线形更加圆弧变化，与旧桥相一致，跨中的梁高是1.0m。端部配重梁段的尺寸是2.0m×4.0m，边跨端部的梁高是1.3m，箱梁使用C55号混凝土。桥梁的下部结构桥墩使用了直径为1.8m的3根钻孔灌注桩，根据嵌岩桩进行设计，最里边的侧桩基距旧桥基础外侧是5.0m，在新桥下部进行施工时保证不会对旧桥基础安全造成不良影响。承台使用的是C40号混凝土，桩基使用的是C30号混凝土。桥台设计成轻型肋式桥台，桩基设计成嵌岩桩。

二是主要参数。钢绞线。预应力钢绞线全部使用ASTMA416-92标准里的270级钢绞线。混凝土。路桥的上部结构都使用的是C55混凝土，桩基础使用的是C30水下混凝土，承台使用的是C40混凝土。温度荷载。根据有关公路桥涵设计的通用规范取用温度基数，整体桥梁降温、升温都按照20℃进行考虑。边跨配重材料。根据容重45kN/m3进行计算。在计算过程中对以下荷载组合进行充分考虑：第一种组合：汽车+恒载；第二种组合：汽车+恒载+升温+人群；第三种组合：汽车+恒载+降温+人群；第四种组合：挂车+恒载。

三是设计特点。V型连续刚构桥。着眼于城市未来发展的视角，展现城市现代发展气息，增强视觉上的冲击力。桥梁结构主体的景观，体现了桥梁和桥墩整体的造型，桥梁结构下缘的曲线根据原来双曲拱桥的曲线进行拟合，能够将旧桥桥梁和新桥桥梁保持一致，自然美观，桥梁中部挖空，造型通透有形，另外还能满足水位升高过水的作用。由于拟合旧桥外形轮廓的需要，因此对结构受力性能导致不利影响，尽量通过有效措施弥补结构受力性能不足问题，因桥梁边跨不长，只是中跨的0.498倍，在边跨端部设计时添加了2.5m高的配重块，中间填满铁砂混凝土，以防止由于边跨太短造成的不平衡性。因为斜腿的根部高度过低，刚度太大，造成温度变化等诱发二次内力不能释放，可能会导致箱梁出现开裂，所以把承台以下15m长度的桩基设计成自由桩基，可以有一定变形，以能很好地释放结构的二次内力，以保证结构安全。

5 路桥拓宽技术在公路市政化改造中的应用总结

5.1 道路拓宽技术应用要点总结

一是在实施道路拓宽改造工程前，必须先全面掌握该道路的病害发生程度、发展状态以及道路现状，这是开展道路拓宽改造施工的前提。二是对可能影响道路拓宽的各种主要因素进行全面掌握，其中包括交通适应性、路网总体布局和规划、周边用地条件、建设投资费用、地质条件、路网管线布局、环境状况等。三是选择道路拓宽的方式不单单涉及技术方面的问题，还应从投资、管理、社会影响等多方面考虑道路拓宽方式，在权衡利弊的基础上再做决策。四是要重点考虑道路拓宽工程中差异沉降的问题，并在设计中通过多种方式进行综合防治。五是道路拓宽工程容易出现沉降差异的问题，因此在设计过程中应重点通过提高路基整体性和强度、提升地基承载力、设置排水系统以及设置分隔墙等多种措施来加以有效控制。路基还可以放行车载碾压，让其自然沉降。

5.2 桥梁拼接技术应用要点总结

一是深入开展实地调查活动，对原有桥梁的孔径孔数、结构形式、通航规划和现状等进行调查，实地测量桥梁特征点标高、平纵面位置。尽量搜集老桥竣工时的资料，同时将现场测量的数据与竣工资料进行认真比对，准确定位老桥的几何形状。二是对老桥检测结论进行认真分析，若桥梁需提高承载力，最好选择工艺成熟、已推广使用、经济合理的加固技术，如贴钢板、局部更换薄弱构件、贴碳纤维等。三是结合具体实际选择拼接方式。若沉降差较小、地质条件较好，新桥旧桥可选择上、下部结构均连接的方式；若新桥、旧桥的拼接在侧分带、中分带，可选择上、下部结构不连接的方式。通常情况下选择下部不连接、上部连接的方式。

6 结束语

近几年来我国经济发展迅速，城市化建设加快，很多原有的城市道路已经无法很好地适应现代城市发展对于城市道路的要求。为更好地满足社会发展和人们对于城市道路建设的要求，需要对城市原有的路桥进行拓宽改造。在开展路桥拓宽改造工程过程中，有关施工部门要认真研究新旧路面之间的衔接问题，使新旧路面地基保持相同的沉降量，避免出现路面渗水或者路面裂缝情况的出现，以提升市政道路整体工程的质量。