我國高速公路拓寬的主要方式分析

劉亞男

(山西省壽陽公路管理段，山西壽陽 045400)

近年來，隨著交通運(yùn)輸?shù)娜找娣泵?，特別在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，公路交通壓力逐年增加，這對我國的公路通行能力提出了巨大要求。除新建道路外，舊路拓寬改造提高通行能力也是滿足該需求的重要舉措。隨著20世紀(jì)修筑的公路進(jìn)入大中修期，同時(shí)在“以提高為主”方針指引下，對低等級公路及部分高速公路進(jìn)行改擴(kuò)建將成為我國以后公路發(fā)展的主流。

1 我國公路改擴(kuò)建現(xiàn)狀

在我國，20世紀(jì)90年代及21世紀(jì)初修筑的很多高速公路及干線公路，由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低、超大中修期使用等原因，已難以滿足交通需求。同時(shí)，交通流量和荷載重量的大幅度提高，使得路面破損越來越嚴(yán)重。這些都嚴(yán)重限制了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，先后或即將面臨著改擴(kuò)建的問題。

我國自20世紀(jì)90年代起，開始對公路拓寬的機(jī)理、結(jié)構(gòu)和工程對策等方面進(jìn)行研究，先后組織進(jìn)行了一些道路拓寬工程，取得了不凡的成果。自1997年，沈海高速廣州至佛山支線改擴(kuò)建工程開始，我國陸續(xù)開展了一些高速公路改擴(kuò)建工程項(xiàng)目，如沈海高速沈陽至大連段，滬蓉高速上海至南京段，杭州灣地區(qū)環(huán)線高速滬杭甬段，京港澳高速、連霍高速等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2010年10月～2013年4月的時(shí)間內(nèi)，交通部批復(fù)的高速公路改擴(kuò)建工程就達(dá)11項(xiàng)1 671 km。

2 高速公路拓寬方式

根據(jù)我國的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將路基拓寬方式的分類因素歸納為5點(diǎn)，分別是地形地基、拓寬范圍、填挖形式、邊坡類型及共同作用層的厚度。按照上述的分類因素進(jìn)行歸納，可將我國公路拓寬工程中的新老路基結(jié)合方式分為17類。在本文中，圖1～圖11，均以新路基高于老路基為例作圖示。

1)“老路基挖方+新路基挖方”法，如圖1所示，這是一種適用于山區(qū)非陡坡道路的單內(nèi)側(cè)挖方拓寬方式。選擇使用該法進(jìn)行路面拓寬后，由于新老路基都是由挖方形成的，兩者的地基條件十分相近，在路面投入使用后的不協(xié)調(diào)變形較小。該法存在的主要問題是內(nèi)側(cè)道路挖方所造成的排水不良問題。

2)“老路基挖方+新路基填方”法，如圖2所示，這是一種適用于山區(qū)非陡坡道路的單外側(cè)填方拓寬方式。在施工中使用該法進(jìn)行路面拓寬時(shí)，由于老路基使用的是全路塹的形式，自然放坡形成的新路基填料一般就近使用老路基的挖方體。這就形成了新老路基在填料類型、壓實(shí)度等不同方面存在著差異的問題。

3)“老路基半填半挖+新路基挖方”法，如圖3所示，這是一種適用于山區(qū)非陡坡道路的單內(nèi)側(cè)挖方拓寬方式。當(dāng)選擇使用該法進(jìn)行路面拓寬時(shí)，使用半填半挖的方式進(jìn)行老路基處理，由挖方形成新路基，存在著與方式1)相類似的問題。

圖1 老路基挖方+新路基挖方

圖2 老路基挖方+新路基填方

4)“老路基半填半挖+新路基填方”法，如圖4所示，這是一種適用于山區(qū)非陡坡道路的單外側(cè)填方拓寬方式。在路面拓寬工程中選擇使用該法時(shí)，由于老路基使用半填半挖的方式，當(dāng)受到固結(jié)作用和行車荷載時(shí)，老路基的變形不大。新路基通過填方方式形成，在固結(jié)和行車荷載的共同作用下，潛在變形較大。

圖3 老路基半填半挖+新路基挖方

圖4 老路基半填半挖+新路基填方

5)“老路基填方+新路基挖方”法，如圖5所示，這是一種適用于山區(qū)非陡坡道路的單內(nèi)側(cè)挖方拓寬方式。在路面拓寬中選擇使用該法時(shí)，由于新老路基結(jié)合薄弱的問題，使得新老路基性能有著較大的差異。

6)“老路基填方+新路基填方”法，如圖6所示，這是一種適用于山區(qū)非陡坡道路的單外側(cè)填方拓寬方式。使用該法進(jìn)行路面拓寬后，由于新老路基的填筑年代不同，存在著填料、壓實(shí)度和固結(jié)程度上的差異，這使得路面投入使用后出現(xiàn)的工后不協(xié)調(diào)變形較大，應(yīng)注意新路基的工后沉降控制。

圖5 老路基填方+新路基挖方

圖6 老路基填方+新路基填方

7)“老路基挖方+新路基兩側(cè)拓寬”法，如圖7所示，這是一種適用于山區(qū)非陡坡道路的雙側(cè)拓寬方式。使用該法進(jìn)行路面拓寬，采用挖方方法進(jìn)行老路基處理，新路基則采用的是一側(cè)挖方方式，另一側(cè)填方方式，使得該法兼具填方拓寬和挖方拓寬的特點(diǎn)。

8)“老路基半填半挖+新路基兩側(cè)拓寬”法，這是一種適用于山區(qū)非陡坡道路的雙側(cè)拓寬方式，在老路基內(nèi)側(cè)采用挖方拓寬的方式，老路基外側(cè)則采用自然放坡填方的拓寬方式。使用該法進(jìn)行路面拓寬后，從圖8可以看出，在地基橫斷面上形成四種不同的路基類型，分別是挖方形成的新路基、挖方形成的老路基、填方形成的老路基和填方形成的新路基。在這四種路基方式下，由于路基材料、路基壓實(shí)度及固結(jié)程度各不相同，這使得路基發(fā)生不協(xié)調(diào)變形的可能很大。

圖7 老路基挖方+新路基兩側(cè)拓寬

圖8 老路基半填半挖+新路基兩側(cè)拓寬

9)“老路基填方+新路基兩側(cè)拓寬”法，如圖9所示，這是一種適用于山區(qū)非陡坡道路的雙側(cè)拓寬方式。使用該法進(jìn)行路面拓寬兼具挖方拓寬和填方拓寬的特點(diǎn)。老路基采用了填方路基，老路基內(nèi)側(cè)通過使用挖方路塹的方式拓寬，外側(cè)通過自然放坡填方的方式拓寬。

10)“路塹老路基+新路基單側(cè)挖方”法，如圖10所示，這是一種適用于山區(qū)全路塹老路基的單側(cè)拓寬方式。在選擇使用該法進(jìn)行路面拓寬時(shí)，由于新老路基均是采用了挖方路塹的方式進(jìn)行拓寬，這使得兩者的地基條件差異不是很大，但需注意導(dǎo)致的路基路面排水問題。

圖9 老路基填方+新路基兩側(cè)拓寬

圖10 路塹老路基+新路基單側(cè)挖方

11)“路塹老路基+新路基雙側(cè)挖方”法，如圖11所示，這是一種適用于山區(qū)全路塹老路基的雙側(cè)拓寬方式。在工程設(shè)計(jì)中選擇使用該法進(jìn)行拓寬時(shí)，由于新路基采用的是挖方拓寬的方式，這就需要重新設(shè)置邊坡防護(hù)。與方式10)相比，僅是從單側(cè)拓寬方式變?yōu)殡p側(cè)拓寬方式，使該法的邊坡防護(hù)工程量要比方式10)大得多。

12)“路塹老路基+外側(cè)拓寬”法(見圖12)，這是一種適用于山區(qū)陡坡的單外側(cè)拓寬方式。當(dāng)使用該法進(jìn)行路面拓寬時(shí)，由于老路基使用了挖方方式，在拓寬處需要設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)、棧橋結(jié)構(gòu)或是填土放坡來確保路基性能。當(dāng)使用設(shè)置擋墻的方式時(shí)，擋墻自身穩(wěn)定就成為了確保工程質(zhì)量一個(gè)關(guān)鍵，需重視墻背填料的施工質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)對路基工后差異沉降的有效控制。使用棧橋形式進(jìn)行路面拓寬時(shí)，病害通常較少，但成本比較高。在外側(cè)拓寬處采用放坡時(shí)，由于對原地面施加了大量的土石方，產(chǎn)生的附加荷載加大，極易產(chǎn)生差異沉降，導(dǎo)致路面病害的發(fā)生。

13)“老路基半填半挖+外側(cè)拓寬處設(shè)擋墻”法，這是一種適用于山區(qū)陡坡的單外側(cè)拓寬方式。由于老路基半填半挖，則在填方部位采用放坡或是設(shè)置擋墻的方式。當(dāng)老路基填方部分采用的是在外側(cè)放坡的方式時(shí)(見圖13)，則對在新路基外側(cè)拓寬處設(shè)置擋墻是非常有利的。對于發(fā)現(xiàn)的老路基填方邊坡存在穩(wěn)定性不足和施工質(zhì)量問題時(shí)，應(yīng)將擋土墻盡可能的深埋。當(dāng)老路基填方部分采用的是設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)時(shí)，則需要將新設(shè)擋墻建的更高。當(dāng)在路面拓寬工程中選擇使用該法時(shí)，由于新老擋墻間的墻背填筑不易壓實(shí)，拓寬部位易發(fā)生工后壓密變形。

圖11 路塹老路基+新路基雙側(cè)挖方

圖12 外側(cè)拓寬放坡

14)“老路基半填半挖+外側(cè)放坡拓寬”法，這是一種適用于山區(qū)陡坡的單外側(cè)拓寬方式。使用該法進(jìn)行路面拓寬的特點(diǎn)是，老路基采用半填半挖的方式，填方部分在路基外側(cè)設(shè)置擋土墻或采用放坡方式，而新路基則均在外側(cè)使用放坡方式進(jìn)行路面拓寬。當(dāng)路面拓寬工程中選擇使用該法時(shí)，老路基填方部分使用的是在外側(cè)設(shè)置擋墻，則在新路基拓寬工程中的，需要填筑的土石方量是相當(dāng)巨大的。這就使得地基受到的附加荷載增加，工后差異沉降也就大。老路基填方部分使用的是放坡方式時(shí)(見圖14)，這會(huì)使得新路基拓寬的寬度不大，但深度較大，形成一個(gè)狹長形的填筑體，存在著施工難度大、壓實(shí)度難以保證的問題。

圖13 老路基放坡（一）

圖14 老路基放坡（二）

15)“填方老路堤放坡+填方新路基放坡”法，這是一種適用于平原地區(qū)的公路路面拓寬方式。該法的特點(diǎn)是，老路基使用的是全填方放坡的方式，而新路基則使用的是單、雙側(cè)填方放坡拓寬的方式(見圖15)。在施工中選擇使用該法進(jìn)行路面拓寬時(shí)，由于平原地區(qū)軟弱地基較為普遍，為避免二次沉降對路面的破壞，可在新老路基結(jié)合部路表面位置設(shè)置一些容許差異沉降的分隔帶。

圖15 雙側(cè)拓寬

圖16 填方新路基設(shè)擋墻

16)“填方老路堤擋墻+雙側(cè)填方新路基”法，這是一種適用于平原地區(qū)的路面拓寬方式。在路面拓寬工程中選擇使用該法，老路使用填方路基方式，在兩側(cè)設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)(見圖16)，使用向老路兩側(cè)填方拓寬新路基。在路面拓寬工程中選擇使用該法時(shí)，能夠充分利用老路基擋土墻直立的特性，將新老路基沉降過渡的范圍縮小至幾乎沒有。工程實(shí)踐表明，在老擋墻與新路基交界位置容易產(chǎn)生沉降突變，導(dǎo)致縱向裂縫的出現(xiàn)的這一問題也不容忽視。

17)“老路基填方+新路基單側(cè)填方”法，如圖17所示，這是一種適用于平原地區(qū)的路面拓寬方式，該法的主要特點(diǎn)是通過在路面中央設(shè)置分隔帶，從而形成新老路基不協(xié)調(diào)變形的緩沖帶。但新老路基之間的二次沉降也不容忽視。

圖17 老路基擋墻＋新路基擋墻

3 改擴(kuò)建工程亟待解決的問題

在我國的高速公路改擴(kuò)建工程與管理中，目前存在著一些宏觀技術(shù)政策性問題亟待落實(shí)和解決。

在我國，各地自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等條件迥異，交通格局和路網(wǎng)分布差異很大，高速公路可擴(kuò)建的技術(shù)條件各不相同，各地在實(shí)施的公路改擴(kuò)建工程中存在著建設(shè)理念與指導(dǎo)原則不統(tǒng)一、建設(shè)方式差別較大、對關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的理解有異議、改擴(kuò)建實(shí)施期間公路服務(wù)水平不同等問題。

自2012年起，我國開始組織《高速公路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)規(guī)范》和《高速公路交通工程改擴(kuò)建設(shè)計(jì)規(guī)范》的編寫工作，這將為我國的公路擴(kuò)建工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提供依據(jù)。

［1］張和義.公路改擴(kuò)建工程中路基拓寬的主要方式［J］.內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2011(5):35-36.

［2］應(yīng)榮華.新老路基結(jié)合部處治技術(shù)［D］.長沙:長沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院，2007.