淺談高速公路擴(kuò)建拼寬工程現(xiàn)有路基、路面評(píng)價(jià)方法

夏友軍 蔣 濤 韓 冬

（江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京 210014）

1、引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，近20年來(lái)，我國(guó)高速公路建設(shè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，大量的高水平高速公路被建設(shè)。近年來(lái)，伴隨交通量的迅速增長(zhǎng)，為繼續(xù)保持良好的服務(wù)水平，越來(lái)越多的高速公路有了擴(kuò)建的需求，高速公路的擴(kuò)建涉及財(cái)務(wù)分析、交通量預(yù)測(cè)、地形圖測(cè)量、橋梁通道檢測(cè)評(píng)定等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)有路基、路面評(píng)價(jià)方法及擴(kuò)建對(duì)策亦是其中之一。高速公路擴(kuò)建方式較多，大體可分為拼寬式和分離式兩大類[1]。筆者就高速公路拼寬擴(kuò)建工程現(xiàn)有路基、路面評(píng)價(jià)方法進(jìn)行闡述，研究對(duì)象是拼寬式公路，路面結(jié)構(gòu)為瀝青路面，研究成果可供國(guó)內(nèi)同類工程提供參考。

2、總體思路

高速公路擴(kuò)建現(xiàn)有路基、路面評(píng)價(jià)方法并非一個(gè)孤立的個(gè)體，而是與擴(kuò)建對(duì)策密切聯(lián)系的整體。具體來(lái)說(shuō)，其一，現(xiàn)有路基、路面的評(píng)價(jià)是為擴(kuò)建對(duì)策的制定服務(wù)的，評(píng)價(jià)的結(jié)果很大程度上影響著路基路面的擴(kuò)建對(duì)策的制定；其二，擴(kuò)建對(duì)策的制定是現(xiàn)有路基、路面評(píng)價(jià)的目的，評(píng)價(jià)的方法受擴(kuò)建對(duì)策制定需求約束，本文的論述中將多出用到《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG H20-2007）[2]，為簡(jiǎn)便起見，下文一律稱為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

目前我國(guó)高速公路路基運(yùn)營(yíng)期檢測(cè)采用評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高速公路技術(shù)狀況進(jìn)行評(píng)定，雖然，擴(kuò)建工程現(xiàn)有路基評(píng)價(jià)方法與運(yùn)營(yíng)期檢測(cè)存在一定的相似之處，但是，由于擴(kuò)建工程自身具備鮮明的特點(diǎn)，二者區(qū)別也就顯得十分明顯?，F(xiàn)有路基、路面評(píng)價(jià)在依賴現(xiàn)有成熟的檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上還需增加部分新的評(píng)價(jià)內(nèi)容。

2.1 路基評(píng)價(jià)總體思路

擴(kuò)建前需要對(duì)老路路基的過去及現(xiàn)狀有全面清晰的認(rèn)識(shí)，因此，現(xiàn)有路基評(píng)價(jià)可以從查明現(xiàn)有路基現(xiàn)狀及現(xiàn)有路基沉降研究?jī)蓚€(gè)方面入手。

（1）查明現(xiàn)有路基現(xiàn)狀。

高速公路擴(kuò)建前查明現(xiàn)有路基現(xiàn)狀有兩個(gè)作用。

其一，查明目前路基的技術(shù)狀況，可以指導(dǎo)高速公路管理者對(duì)老路的養(yǎng)護(hù)和維修。一般來(lái)說(shuō)，在擴(kuò)建工程中，現(xiàn)有路基大部分需要被保留，對(duì)現(xiàn)有路基進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修保證現(xiàn)有路基在擴(kuò)建前始終處于良好的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)有利于擴(kuò)建時(shí)對(duì)現(xiàn)有路基的利用。此外，路基拼寬時(shí)需要去除老路路基浮土，查明浮土厚度可以為設(shè)計(jì)削坡厚度提供參照。

其二，對(duì)現(xiàn)狀存在問題的路基防護(hù)形式及排水形式進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，為擴(kuò)建工程采取何種路基防護(hù)形式及排水形式提供建議。需進(jìn)行擴(kuò)建的高速公路往往已經(jīng)通車運(yùn)營(yíng)較長(zhǎng)的一段時(shí)間，目前高速公路的建設(shè)水平和以前相比往往更為科學(xué)合理，擴(kuò)建時(shí)，在經(jīng)濟(jì)可行的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量根據(jù)現(xiàn)行的高速公路建設(shè)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。再者，隨著時(shí)間的推演，目前高速公路周圍的水系等較新建時(shí)可能已發(fā)生了較大變遷，現(xiàn)有排水及防護(hù)形式是否能夠適合擴(kuò)建后的實(shí)際情況，這一問題需要具體分析來(lái)進(jìn)行解答。

（2）路基沉降情況進(jìn)行研究

如何控制新老路基的差異沉降是高速公路路基擴(kuò)建的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。新老路基不均勻沉降易造成路基應(yīng)力集中從而開裂，進(jìn)而導(dǎo)致路面開裂[3]。因此，查明現(xiàn)有路基的軟基處理方式、路基填料種類及沉降歷史是十分必要的。從老路通車運(yùn)營(yíng)到擴(kuò)建開始，往往已經(jīng)經(jīng)歷了較長(zhǎng)一段時(shí)間（一般在10年以上），老路沉降趨于穩(wěn)定，而新路基必將存在較大的沉降量。查明老路地基處理方式、路基填料種類以及沉降歷史可以為新路的相關(guān)設(shè)計(jì)提供參考。

2.2 路面評(píng)價(jià)總體思路

現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)經(jīng)過多年的使用，由于車輛荷載和溫度荷載的反復(fù)作用，路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了不同程度的病害。在高速公路擴(kuò)建之前需要查明現(xiàn)有路面的路況，以便指導(dǎo)擴(kuò)建方案。然而，擴(kuò)建工程的原路面層尤其是上面層，一般不直接作為擴(kuò)建后的上面層，通常的做法是要么加鋪要么翻修。因此，需要制定有針對(duì)性的評(píng)價(jià)方案以適應(yīng)擴(kuò)建工程的需要。此外，擴(kuò)建工程路面評(píng)價(jià)方法與運(yùn)營(yíng)期檢測(cè)評(píng)定的最大區(qū)別在于緊急停靠帶的評(píng)價(jià)，緊急停靠帶是日常檢測(cè)評(píng)定的薄弱點(diǎn)卻是擴(kuò)建工程評(píng)價(jià)的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，在緊急?？繋Э傮w狀況良好的情況下可以對(duì)其進(jìn)行部分利用，將會(huì)大大提高環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

從上面的分析不難看出，路面評(píng)價(jià)的關(guān)鍵在于查明目前超、行車道及緊急?？繋У穆访娆F(xiàn)狀，其具體作用如下：

一方面，查明路面現(xiàn)狀可以指導(dǎo)高速公路管理者對(duì)老路的養(yǎng)護(hù)和維修。高速公路在擴(kuò)建施工時(shí)通常不會(huì)完全封閉，而是預(yù)留部分車道分步進(jìn)行施工，這會(huì)使得單車道上的車流量增大，加速路面損壞。因此，保證老路在擴(kuò)建前處在良好的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)顯得尤為重要。同時(shí)，可以評(píng)價(jià)現(xiàn)有路面各結(jié)構(gòu)層合理與否，為擴(kuò)建時(shí)路面各結(jié)構(gòu)層的去留提供依據(jù)。

另一方面，查明路面現(xiàn)狀還可以為擴(kuò)建提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，如基層頂部回彈模量等。

2.3 老路利用總體思路

高速公路擴(kuò)建過程中面臨的關(guān)鍵問題之一是如何考慮最大限度、盡量合理地利用原有老路，使得整個(gè)擴(kuò)建工程經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可靠。然而老路利用必須

遵循“從下到上”的原則，即下部結(jié)構(gòu)層需處理的，上部結(jié)構(gòu)層必須處理，上部結(jié)構(gòu)層需處理的，下部結(jié)構(gòu)層若不須處理則可以保留，總體思路如圖2-1所示。

圖2-1 老路利用總體思路圖

3、評(píng)價(jià)方法

以上一章確定的總體思路為依據(jù)，對(duì)高速公路擴(kuò)建現(xiàn)有路基、路面的評(píng)價(jià)方法分兩部分進(jìn)行闡述。

3.1 現(xiàn)有路基評(píng)價(jià)方法

高速公路擴(kuò)建工程現(xiàn)有路基評(píng)價(jià)方法主要涉及現(xiàn)有路基現(xiàn)狀查明和路基沉降分析兩個(gè)方面。

3.1.1 路基現(xiàn)狀查明

路基現(xiàn)狀查明主要包含路基技術(shù)狀況調(diào)查和路基防護(hù)及排水效果調(diào)查兩個(gè)部分，需要說(shuō)明的是，由于排水是從路面到路基的連續(xù)過程，因此排水效果調(diào)查納入路基現(xiàn)狀查明范疇。

（1）路基技術(shù)狀況調(diào)查

路基技術(shù)狀況調(diào)查按評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的類型和內(nèi)容進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，提供路基破損各類型每公里匯總、破損率、每公里的路基技術(shù)狀況SCI。根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)路基的典型病害的特點(diǎn)、形成原因等進(jìn)行分析。

（2）路基防護(hù)及排水效果調(diào)查

路基防護(hù)及排水效果調(diào)查目的在于查明現(xiàn)有老路的防護(hù)及排水形式，并對(duì)這些防護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，效果較好的可以考慮在新路建設(shè)時(shí)沿用，效果不好的可以考慮變?yōu)樾Ч玫嘏潘胺雷o(hù)形式。此外，由于新老路建設(shè)一般存在較大的時(shí)間間隔，由于人為或者自然因素，周邊水系可能與老路建設(shè)期間存在較大差異，應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)階段路基防護(hù)及排水設(shè)施的合理性及適用性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

3.1.2 路基沉降分析

現(xiàn)有路基沉降分析通過查明老路不良地質(zhì)路段、地基處理方法及沉降觀測(cè)資料等，對(duì)老路的地基處理效果，沉降情況作出評(píng)價(jià)，為拼寬路基的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。此外，控制新老路堤的差異沉降是路基沉降分析的重點(diǎn)，可以采取模型試驗(yàn)或者數(shù)值模擬的方法對(duì)新路的地基處理、路基壓實(shí)及施工措施等提出建議并對(duì)新老路堤差異沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3.2 現(xiàn)有路面評(píng)價(jià)方法

以上一章路面評(píng)價(jià)的總體思路為基礎(chǔ)，路面評(píng)價(jià)可從路面破損狀況評(píng)價(jià)、車轍評(píng)價(jià)及路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)等五方面入手。

3.2.1 路面破損情況評(píng)價(jià)

按照評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的類型和內(nèi)容進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，內(nèi)容包括裂縫類破損（包括龜裂、塊狀裂縫、縱向裂縫和橫向裂縫等）；變形類破損（包括車轍、沉陷、波浪擁包等）；松散類破損（包括松散、坑槽等）；其他類型破損（包括泛油、修補(bǔ)等）。評(píng)價(jià)時(shí)可以按照調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分段。這樣做的目的在于能夠更直觀的反映老路路面的狀況，區(qū)別較好和較差段落，方便設(shè)計(jì)時(shí)著重考慮。需要說(shuō)明的是，評(píng)價(jià)路段的長(zhǎng)度不宜小于100m，目的在于方便路面維修時(shí)的施工作業(yè)，評(píng)價(jià)范圍為超車道及行車道。

3.2.2 車轍評(píng)價(jià)

車轍是瀝青路面特有的一種損壞現(xiàn)象。一般表現(xiàn)為在汽車荷載重復(fù)作用的輪跡帶上產(chǎn)生豎直向下的永久變形，較嚴(yán)重時(shí)兩側(cè)通常伴有隆起變形。

瀝青混凝土路面開放交通之后，在行車荷載反復(fù)作用下，車轍的形成過程可分為開始的壓密、瀝青混合料的流動(dòng)、礦質(zhì)骨料的重排及礦質(zhì)骨料的破壞等三個(gè)階段，車轍一般可分為結(jié)構(gòu)性車轍和流動(dòng)性車轍兩類[4]。

車轍的產(chǎn)生往往被認(rèn)為從中面層開始，而中面層在擴(kuò)建工程中一般予以保留，因此需要對(duì)老路車轍進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)范圍為超車道及行車道。

3.2.3 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)

路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是路面確定路面是否能夠滿足使用要求的重要指標(biāo)，可以用彎沉測(cè)試確定老路的路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并與設(shè)計(jì)彎沉值對(duì)比，評(píng)價(jià)老路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，評(píng)價(jià)方法可參照評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。此外，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試可以提供老路基層頂部回彈模量值，為設(shè)計(jì)提供必要的參數(shù)，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)范圍為超車道、行車道及緊急?？繋?。

3.2.4 路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度完整性評(píng)價(jià)

常規(guī)的路面調(diào)查很難探明中下面層及基層底基層的病害，而上面層以下的病害無(wú)法通過路面調(diào)查獲得，可采用探地雷達(dá)對(duì)路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)病害進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)價(jià)方法可參照《探地雷達(dá)技術(shù)在京滬高速公路路面結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究》的成果進(jìn)行，該評(píng)價(jià)方法將路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)病害分為松散、層間粘結(jié)不密實(shí)、富水及脫空四種，該方法的優(yōu)點(diǎn)為快速、無(wú)損、連續(xù)，評(píng)價(jià)范圍是超車道、行車道及緊急?？繋?。

3.2.5 瀝青路面物理力學(xué)性能評(píng)價(jià)

擴(kuò)建工程行車道及超車道往往經(jīng)過翻修和加鋪，而緊急?？繋访鎰t很少進(jìn)行維修，瀝青路面相對(duì)較老，可以通過鉆芯取樣觀察芯樣成形情況，并通過馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)等對(duì)目前瀝青路面的穩(wěn)定度和老化程度等做出評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)范圍是行車道及緊急?？繋?。

4、結(jié)語(yǔ)

本文分路基、路面兩部對(duì)高速公路擴(kuò)建拼寬工程現(xiàn)有路基、路面的評(píng)價(jià)思路和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了論述。現(xiàn)有路基、路面的評(píng)價(jià)對(duì)擴(kuò)建拼寬工程老路的利用、拼接的形式等有著十分重大的意義，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有路基、路面評(píng)價(jià)方法的研究能夠使擴(kuò)建工程在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上更為合理，對(duì)擴(kuò)建工程建設(shè)起到良好的推動(dòng)作用。

[1]張和義.公路改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):17-19

[2]中華人民共和國(guó)交通部.JTG H20-2007.公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社,2008

[3]張勇,鄭鳳曲,甘磊,張世平.高速公路改擴(kuò)建工程路基拼接方案研究[J]湖南交通科技.2011,37 (3):9-41

[4]王旭.高速公路瀝青路面病害成因及預(yù)防[J]科技資訊.2011(30):113