高速公路改扩建工程关键技术研究

王岩

【摘要】高速公路属于城市之间重要的交通枢纽之一，经济保持高速发展的背景下，高速公路建设规模与总里程也不断再创新高，促使高速公路建设的综合技术水平获得快速提高，实现交通运输结构体系的系统优化，对缓解交通运输压力发挥着关键性的影响和作用，同样有效推动中国经济发展以及社会发展进步。高速公路建设过程中，早期阶段由于经济发展、资金等方面因素所形成的制约影响，高速公路建设期间，多以双向四车道为统一标准，而经济发展的持续增速，社会交通运输量的爆发式增长，早期修建完成的高速公路已经接近或是超出设计年限，部分高速公路则存在着超期限服役的情况。

与此同时，由于各类病害问题的快速出现，也对交通安全产生严重影响，运输箱效率以及服务水平明显降低，亟须对高速公路进行改扩建，确保高速公路可以符合正常安全使用标准。鉴于此，高速公路改扩建也成为公路建设行业所关注的焦点，成为高速公路建设良好发展的重要保障。此外，高速公路改扩建工程，应当基于高速公路具体情况，对关键技术做到充分了解掌握，为改扩建工程提供关键技术保障。基于此，本文对高速公路改扩建工程关键技术进行分析探讨。

【关键词】高速公路;改扩建工程;关键技术;研究

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.07.036

引言：

交通运输行业的快速发展，交通需求快速增加，交通总量呈现出爆发式增长，对高速公路发展产生有效的促进作用。早期建设完成的高速公路，由于经济发展、资金等方面因素所形成的影响，高速公路建设标准并不高，以至于难以有效满足当前经济发展与交通运输的基本需求，有必要对高速公路进行改扩建。针对高速公路改扩建工程，同新建工程存在明显区别，平、纵线型需做出准确合理调整，并对新旧路拼接加以重点关注，同样需合理解决交通组织等有关问题。如此，无疑使高速公路改扩建的难度进一步提高，施工表现出明显的复杂性特点。鉴于此，务必对关键技术做到充分了解和深入分析，为高速公路改扩建工程提供技术保障。

1、路基加宽技术

1.1路基临时排水

由于强对流天气所产生的影响，可能引起短时间强降雨，势必对改扩建工程造成严重的额影响损坏、所以，路基施工前，务必对临时排水设施加以重点考虑，并采取合理设置，如急流槽、截水沟与盲沟以及排水沟等。除此之外，针对挖方段路基，以分层方式为主，完成开挖处理。施工过程中，同两端作业面进行对比，中部作业面高度需保持时刻最高，以防出现低洼积水坑的情况。所以，沿纵向方向为主，以此临时排水沟作出合理设置。施工期间，临时排水设置上，同永久排水应当保持结合，并与路基保持同步。

1.2老路基开挖

改扩建路堤施工期间，斜坡位置或是旧路拓宽，应以阶梯形为主，为分层搭接提供基础保障。原路基边坡，以1∶0.5进行挖出，挖成台阶，深度控制在80cm，台阶中心底面向路中心横坡3%，台阶挖至与底面保持平齐，如图1。以新填土方为主，纵向划分成若干段，开展施工期间，同样需存在阶梯，使分层能够形成搭接，并采取压力处理。基于阶梯搭接以及分层压实，确保新老路基能够形成紧密结合，使路堤稳定性得以有效提高。

1.3路基沉降

早期修建完成的高速公路，路基由于自然沉降以及上部荷载形成的作用影响，发生明显固结，同原路堤保持紧密结合，共同形成刚体。如果以两侧加宽方式为主，新建路基自重，对原路基势必会造成一定的影响，具体以偏荷载作用为主，会造成不均匀沉降的情况出现。针对沉降量以及偏荷载作用，同旧路基的实际距离存在直接联系，距离保持较近的情况下，影响也更加严重。如果两侧同时对称拓宽，则沉降量方面，会以盆形分布方式为主。针对旧路基中心，对应最小沉降量，加宽之后的断面心垂线位置，则对应最大沉降量，并向路堤角呈现出减小的趋势。新旧路基沉降曲线，详见图2。为避免路基发生不均匀沉降问题，新旧路基拼接时，路基地面之下，台阶顶面位置，可选用单向钢塑复合土工格栅，并完成合理铺设，以防新旧路基提前不均匀沉降，详见图3。

基于工程概况，新填路基部分，填料需合理选择，以砂砾土或是碎石土等为主，保证强度足够。新路基施工期间，通过冲击碾压，并结合强夯方式，使路基压实度可以得到有效提高，压实度标准上，应超出规范标准范围1-2%。

针对路基部分，填料合理选择，会对路基稳定性产生重要影响作用。同时，针对加宽路基，经过特殊处理之后，可有效防范新老路基不均匀沉降问题。除此之外，有效压实处理，以衔接部分为主，对此采取压实处理，促使新老路基稳定性可以得到有效提高，避免发生开裂的问题。所以，新旧路基拼接，详见图4。

2、路面工程

尽量以原路面为基础，有关改扩建新路面，应当符合严格标准，对原路面采取科学的弯沉检测，基于弯沉值为标准，对原路面作出相应的补强设计。针对弯沉检测，为达到严格标准，对原路面全部挖除，最终以新建或是补强方式为主。拼接部分新建路面，则以沥青混凝土为主。与此同时，重视路面抗裂新技术以及新工艺等，对此采取合理选用，如加筋抗裂材料，不但具有良好的稳定性以及强度，模量相對较高，促使沥青混合料所具有的承载力以及抗裂性获得显著提高。所以，应重视对原道路资源的合理利用，对路面材料再生技术等加以科学应用。

2.1路面病害原因分析

（1）横向裂缝

高速公路发生的主要病害是横向裂缝，裂缝的存在将直接影响车辆的舒适性和安全性，导致跳车现象，水泥稳定碎石是最重要的基础材料，受自然环境的影响，横向裂缝主要是由温度收缩引起的。

（2）不平整

高速公路上下平整存在很多问题，主要是由于沥青混合料拌和面变形严重，包括车辆荷载和道路路线引起的变形。

2.2扩建路面设计原则

（1）分车道设计新建路面结构

通过对改扩建后交通运行情况的分析，中小型车辆主要在中央隔离带向两侧的双向轨道上行驶，车速非常快。该部分设计为轻型轨道;外部车道主要由重型车辆行驶，车辆非常缓慢且重型，改扩建车道8车道运行状态后，现有道路结构设计为轻载车道，新铺路面设计为重载车道，需根据交通运行情况重新设计。

（2）原有路面病害处治

由于原有路面持续时间长，病害也很严重，主要分为表层病害和基层病害，表层主要病害有裂缝、水沟、凹坑等，基层病害主要指结构的倒塌，改扩建工程主要利用原有道路，各种病害发生后需采取处理措施，将病害现场从原道路上拆除，经适当处理后，按新建道路的施工要求进行施工移动，原路面基本构件已严重损坏，必须拆除重建。

（3）路面结构拼接

如果对旧路面进行加固，以充分提高原地基的强度，保证新老路面的路基强度基本一致，则应将现有路面的硬路肩和地路肩拆除。新车道必须符合新路面的行驶要求。实践中，既有路面的标高应调整到30cm的要求，还需要结合实际情况做好玻璃纤维格栅的设置，设置长度为2m。

3、桥梁结构物加宽技术

同路基拼接技术进行对比，桥梁拼接所对应的标准也更加严格，难度有所提高。基于拼接方式为主建成的桥梁，务必对多方面因素采取综合全面考虑，如砼收缩徐变、基础材料选用、地基不均匀沉降以及整体结构受力等。

3.1结构受力分析

基于技术、经济等分析对比，并以新荷载标准完成科学验算，对旧桥采取科学系统的严格准确评估，承载力标符合拓宽改建之后的荷载标准，方可对原桥梁予以保留，位于两侧或是一侧位置，对新桥梁采取有效拼接，以此完成拓宽改建。针对新旧主梁拼接，施工完成后，有可能引起新旧主梁以及拓宽桥梁新旧部分连接面出现承载力降低的情况。桥梁拼接后，为充分保障安全性以及稳定性，拓宽之后桥梁主体，需对主梁以及新旧主梁连接面受力情况加以重点关注和综合考虑。而针对拓宽之后原有桥梁，对其主梁荷载横向分布所具有的变化规律，以及主梁刚度与间距等方面因素，对荷载横向分布所形成的作用影响采取科学分析。

3.2地基不均匀沉降

针对新旧桥梁地基，由于沉降方面存在相应的差异，有关新旧主梁与连接界面部分，会受到相应的影响，施工期间，务必对不均匀沉降量采取准确仔细观察测量，桩基基底部分，则需对沉淀土厚度做出严格准确控制。新桥施工过程中，桥面浇筑结束之后，应当对新桥所产生的沉降量采取科学准确测定，以此完成桥梁拼接施工。如果沉降量测定数值相对过大，需对具体原因做出科学分析。拼接施工结束之后，湿接缝符合强度标准，则需对新桥所出现的沉降采取重新观察测量，尤其是拼接部位，需读是否发生开裂等问题采取严格仔细检查。

3.3砼收缩徐变

砼收缩徐变现象，会导新旧梁板产生相应的变位差。拼接之后新梁部分，由于收缩现象，导致新旧梁出现弯曲变形的情况。因梁板收缩应力影响，引起砼徐变与应力出现重新分布的情况，若形成的应力明显超出砼抗拉强度标准的情况下，主梁板则会出现横向开裂等情况。除此之外，旧梁会对新梁收缩产生有效的限制作用，拼接缝位置形成剪应力，所形成剪应力若是超出钢筋砼所具有的抗剪强度标准，接缝处则会出现纵向开裂等情况。鉴于此，桥梁拼接期间，对龄期各不相同的砼，需对收缩徐变效应作出科学准确分析，采取合理有效控制。基于此，新桥部分，砼现浇层施工全部结束之后，通过自然沉降作用，以及30-50d范围的砼收缩徐变，再完成拼接处湿接缝施工。

3.4基础材料选用

当前，工程方面，梁板用材料的选择上，多以复合硅酸盐水泥为主，对混合料掺入比例作出合理控制，砼施工能够保证良好的和易性，后期强度提高速度较快，水化热相对较低，均具有良好的经济性与实用性。不过，早期强度相对较低，且耐久性也存在一定的不足，在干燥、严寒等地区，或是大面积施工，又或是对抗渗、强度等方面存在严格标准，则不适宜选用该材料。基于科学试验，以复掺材料比例的合理控制，以此对是否满足特性工程标准作出具体明确。桥梁拼接期间，需尽量选用并为之桥梁结构功能，对工程规模做出合理控制，尽可能降低对交通所产生的影响，所以，可以箱梁拼接方式为主，详见图5。

4、交通安全保障体系

高速公路改扩建工程，以原有高速公路为基础，高速公路保持正常运行，且交通量相对较大，施工作业区域，可能引起拥挤或是堵塞等情况的发生，道路通行能力表现出明显的降低，同样有可能造成交通事故的出现，所以，施工作业区域，安全问题也成为备受关注的焦点。改扩建施工期间，如果预防和避免交通安全事故的出现，保证施工作业区域具有良好的安全性，也成为改扩建施工需重点解决的关键问题。基于高速公路改扩建工程为主，施工区域范围内，以道路特性与车辆运行特性、驾驶人员特性为主，根据引起交通安全事故的关键因素，改扩建施工期间，务必制定科学可行的安全保障体系，详见图6，以此为改扩建施工提供安全可靠保障。

结语：

社会经济与城市建设的快速发展，为充分满足发展形势和需要，高速公路改扩建成为高速公路建设所关注的焦点。同新建工程存在区别，基于改扩建工程具体情况分析，设计标准、规范等方面还需采取进一步的科学优化完善，有关人员务必积极深入探索与实践总结。高速公路改扩建工程建设阶段，应当对关键技术加以充分了解和深入分析，为改擴建工程提供技术保障，以此推进高速公路良好发展。

参考文献：

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