高速公路舊路加寬研究

王永青

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司)

1 引 言

我國(guó)大部分早期修建的高速公路，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展，公路所需要承載的交通流量大規(guī)模增長(zhǎng)，導(dǎo)致高速公路的通行能力和服務(wù)水平嚴(yán)重下降，也對(duì)行車安全造成了一定的威脅。我國(guó)目前在高速公路舊路加寬方面的研究還處在起步階段，近幾年也完成了部分高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)上也取得了一定的突破。在高速公路舊路加寬工程中由于其施工難度大，施工環(huán)境和工藝較為復(fù)雜，所以保證工程質(zhì)量是一個(gè)難點(diǎn)。特別是在新舊路基搭接的位置處縱向裂縫是常見(jiàn)病害形式，究其原因主要是因?yàn)樾屡f路基的不均勻沉降造成的，所以解決好舊路加寬的質(zhì)量問(wèn)題直接關(guān)系到了改擴(kuò)建之后高速公路的使用壽命。

2 高速公路路基拼接技術(shù)

在高速公路舊路加寬改造過(guò)程中，新老路基的搭接位置時(shí)一個(gè)極為薄弱的環(huán)節(jié)，受制搭接位置不便于施工的限制，部分大型機(jī)械難以到邊到角，所以在通常之后，如果拼接位置直接承受外部荷載作用容易發(fā)生穩(wěn)定性破壞，這就導(dǎo)致路基發(fā)生不均勻沉降。路基沉降就是因?yàn)槁坊鶑?qiáng)度不足導(dǎo)致的，主要是因?yàn)閷?duì)搭接位置處的路基處治不當(dāng)，未設(shè)置合理的臺(tái)階開(kāi)挖方式和加筋方式等。所以解決好新老路基的搭接問(wèn)題是關(guān)系到舊路加寬改造工程的重中之重。

2.1 臺(tái)階開(kāi)挖

在高速公路舊路加寬中主要有了兩種常見(jiàn)的臺(tái)階開(kāi)挖形式，一種是首先進(jìn)行削坡，在按照臺(tái)階的形式進(jìn)行開(kāi)挖，另外一種是直接按照設(shè)計(jì)的臺(tái)階尺寸進(jìn)行開(kāi)挖，直接開(kāi)挖臺(tái)階的形式可以選擇從上到下開(kāi)挖也可以選擇從下到上開(kāi)挖。開(kāi)挖臺(tái)階的主要目的是增加新老路基之間的接觸面積，從而增加兩者之間的相互摩阻力和提高路基的抗剪切能力。一般開(kāi)挖臺(tái)階的高度控制的80 cm 左右。另外也要結(jié)合高速公路舊路路基的填筑材料和壓實(shí)度等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，開(kāi)挖臺(tái)階一般設(shè)置一個(gè)2%～4%的內(nèi)傾角，設(shè)置內(nèi)傾角的目的是增加新老路基兩者之間的嵌鎖作用，更好的銜接新老路基。

2.2 路基填料及壓實(shí)

路基填料是關(guān)系到路基壓實(shí)度的一個(gè)重要因素，嚴(yán)格控制填料質(zhì)量能夠更好的減小新老路基之間存在的差異性沉降。其中最好的方式是根據(jù)老路路基的填料狀況，選擇與其一樣的填筑材料，同時(shí)提高新填筑路基的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，尤其是針對(duì)銜接部位要重點(diǎn)進(jìn)行壓實(shí)。選擇的路基填筑材料要具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)要便于碾壓，其工后沉降要小。目前在高速公路舊路加寬改造工程中選擇的填料形式一是材料要具有較好的透水性，避免路面滲水在路基內(nèi)部聚集，另外路基填筑材料要選擇輕質(zhì)材料，以通過(guò)減輕路基自重的方式來(lái)降低新路基產(chǎn)生的沉降量。

在選擇好路基填筑材料的同時(shí)要做好路基的壓實(shí)工作，保證好路基的壓實(shí)度是關(guān)系到路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，這也是整個(gè)路基施工規(guī)程中關(guān)鍵程序。在進(jìn)行路基碾壓過(guò)程中要對(duì)路基土的含水量進(jìn)行檢測(cè)，嚴(yán)格控制填筑材料的最佳含水量，同時(shí)控制好壓實(shí)的松鋪厚度和選擇合理壓實(shí)機(jī)具組合。通過(guò)試壓來(lái)確定壓路機(jī)的碾壓次數(shù)和碾壓速度等關(guān)鍵性指標(biāo)。對(duì)于新舊路基的結(jié)合位置，大型壓路機(jī)難以發(fā)揮作用，可以采用二步填筑方法進(jìn)行施工，二步填筑方法是一種間歇式的新老路基結(jié)合部施工方法，其施工方法為首先的離老路基一定范圍外填筑部分新路基，使得新老路基之間形成一定距離的空隙，再填筑空隙范圍內(nèi)的路基。另外在新老路基施工過(guò)程中沖擊碾壓和強(qiáng)夯也較為常用，強(qiáng)夯可以重點(diǎn)針對(duì)新老路基結(jié)合部位進(jìn)行作業(yè)。做好新老路基結(jié)合部位的防水也是一道關(guān)鍵程序，可以避免路面滲水沿結(jié)合部的縫隙下滲。

2.3 土工材料的應(yīng)用

土工合成材料作為常用的巖土工程材料，近年來(lái)在高速公路舊路拓寬和新建項(xiàng)目中都有廣泛的應(yīng)用，土工合成材料能夠在路面結(jié)構(gòu)中起到加筋作用、排水作用和隔離作用等。在舊路加寬路基施工中主要是利用土工材料的加筋作用，常用的材料為土工格柵，重點(diǎn)是針對(duì)新老路基的結(jié)合部位要設(shè)置土工格柵，能夠有效的提高新老路基之間的相互連接，減小新老路基之間的側(cè)向位移，控制差異性沉降的產(chǎn)生。

3 高速公路路面拼接技術(shù)

路面直接承受車輛的外部荷載，是舊路加寬中另一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)，做好新料路面結(jié)構(gòu)之間的縱向搭接是路面拼接施工中的關(guān)鍵，在路基施工過(guò)程中主要控制的是新老路基之間的差異性沉降，對(duì)于路面拼接就需要做好拼接位置處的整體受力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

3.1 舊路加寬對(duì)老路面要求

兩側(cè)拼寬方案原路中央分隔帶向外第一、第二、第三車道為老路面改建利用車道，其中第一車道為老路面超車道改建的小型車道，交通量組成主要為小客車、大客車和小貨車;第二車道為老路面行車道改建的中、小型車道，交通量組成主要為小客車、大客車、小貨車和中貨車;第三車道主要為老路面硬路肩改建的大型車道，交通量組成主要為大貨車和拖掛車。由此可見(jiàn)，對(duì)兩側(cè)拼寬方案，第一、二車道做為小型車道，現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)只要是非病害路段均能滿足要求，只需要對(duì)老路面進(jìn)行正常養(yǎng)護(hù)維修即可，而第三車道做為大型車道，需要承載重型交通，原硬路肩的強(qiáng)度能否滿足要求需要檢測(cè)確定。

單側(cè)加寬(包括單側(cè)拼寬、單側(cè)分離)需要將原老路的雙向四車道改為單向四車道或五車道。如果改為單向四車道，則其中內(nèi)側(cè)道路行駛方向改變，第一車道為老路面硬路肩改建的小型車道，交通量組成主要為小客車、大客車和小貨車;第二車道為老路面行車道改建的中、小型車道，交通量組成主要為小客車、大客車、小貨車和中貨車，老路超車道做為右側(cè)硬路肩;外側(cè)道路行駛方向保持不動(dòng)，第三、四車道分別為老路面的行車道和超車道，交通量組成主要為大貨車和拖掛車;服務(wù)區(qū)和互通立交位置中央分隔帶需要封閉，做為第一、二車道出入的變換車道。如果改為單向五車道，則同樣內(nèi)側(cè)道路行駛方向改變，將老路面的右側(cè)硬路肩做為左側(cè)硬路肩，第一、二車道為老路面的行車道和超車道，交通量組成主要為小客車、大客車、小貨車和中貨車，第三車道為老路的中央分隔帶封閉改建的大型車道，第四、五車道為老路面的行車道和超車道，后三個(gè)車道交通量組成主要為大貨車和拖掛車。由此可見(jiàn)，對(duì)單側(cè)四車道方案，第一車道為原路硬路肩，第三、四車道為大型車道，均需要對(duì)該部分原路強(qiáng)度進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè);對(duì)單側(cè)五車道方案，第一、二車道做為小型車道，現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)只要是非病害路段均能滿足要求，只需要對(duì)老路面進(jìn)行正常養(yǎng)護(hù)維修即可，第三、四車道為大型車道，同樣需要進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)。

3.2 臺(tái)階開(kāi)挖

與路基施工相類似，在路面拼接施工過(guò)程中也需要進(jìn)行開(kāi)挖臺(tái)階，開(kāi)挖臺(tái)階能夠有效的減少由于新老路面拼接部位線形的差異而產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)變形，設(shè)置臺(tái)階主要影響的事臺(tái)階上部各結(jié)構(gòu)層所承受的剪應(yīng)力。面層的臺(tái)階開(kāi)挖可以結(jié)合路面結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定臺(tái)階的寬度，一般控制在20 cm 左右就能夠滿足施工要求。施工過(guò)程中要重點(diǎn)做好搭接位置處的面層材料的碾壓。如果不對(duì)基層底部脫空對(duì)路面結(jié)構(gòu)受力造成的影響，增加臺(tái)階的寬度對(duì)路面的整體受力改善和減小結(jié)構(gòu)變形沒(méi)有明顯的影響。拼接結(jié)構(gòu)受力及變形無(wú)明顯影響?？梢酝ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)減小新老路面銜接部位的不協(xié)調(diào)變形，從而來(lái)改善拼接路面結(jié)構(gòu)受力狀況的目的。

3.3 中央分隔帶處理

對(duì)于舊路加寬過(guò)程中中央分隔帶的處理，可以拆除老路現(xiàn)有的中央分隔帶，將這部分范圍鋪筑成路面，劃設(shè)路面標(biāo)線將其劃分為行車道。也可以在互通式立交或者服務(wù)區(qū)等有車輛進(jìn)出高速公路的路段，封閉老路的中央分隔帶，將路面和橋梁聯(lián)結(jié)處理。初期修建的高速公路其中央分隔帶寬度一般較小，一般為1.5～3 m，對(duì)于中央分隔帶的處理按照常規(guī)做法采用半剛性混合料基層及底基層，其壓實(shí)度難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)中央分隔帶范圍內(nèi)的基層及底基層可以采用C15現(xiàn)澆水泥混凝土進(jìn)行澆筑，瀝青層結(jié)構(gòu)采用同老路行車道一致的新加鋪層結(jié)構(gòu)，瀝青層與水泥混凝土層之間滿鋪土工布，起到防水和防止反射裂縫的作用?？紤]到改造后的老路仍采用雙向橫坡，為使改造后的中央分隔帶范圍內(nèi)線形平順，利于行車。

4 結(jié) 語(yǔ)

高速公路舊路加寬作為目前公路建設(shè)中的一種趨勢(shì)，其在延保證路網(wǎng)活力，改善和提高高速公路服務(wù)水平和通行能力方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到高速公路舊路加寬施工的復(fù)雜性，要積極借鑒國(guó)內(nèi)外的成功經(jīng)驗(yàn)，不斷完善和發(fā)展舊路加寬工程的整個(gè)體系。

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