高速公路改擴(kuò)建既有線路縱坡調(diào)整優(yōu)化研究

伍圣華 韋樓 朱志勤

摘要：高速公路改擴(kuò)建工程在路線布設(shè)時(shí)，通常以充分利用既有工程，降低資源能源消耗為指導(dǎo)核心。但對(duì)于原有高速存在的超限縱坡，仍按照“舊路舊標(biāo)準(zhǔn)”，對(duì)運(yùn)營(yíng)車輛安全行駛、服務(wù)水平、節(jié)能減排難以起到較好效果。文章通過對(duì)縱坡路段實(shí)際情況進(jìn)行分析，提出優(yōu)化調(diào)整措施，使處理后的既有高速公路能提供更舒適安全的運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)也更符合綠色公路建設(shè)的要求。

關(guān)鍵詞：高速公路;改擴(kuò)建;縱坡;優(yōu)化

中圖分類號(hào)：U412.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.004

文章編號(hào)：1673-4874（2019）09-0012-04

0引言

高速公路改擴(kuò)建工程在路線布設(shè)時(shí)，通常以充分利用既有工程，降低資源能源消耗為指導(dǎo)核心。從資源節(jié)約和經(jīng)濟(jì)角度考慮，充分利用舊路是必要的。但舊路往往標(biāo)準(zhǔn)較低，還有部分高速公路按照一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)后改為高速公路，難以滿足新的規(guī)范的要求.舊路縱坡對(duì)運(yùn)營(yíng)車輛在安全及油耗方面影響極大，在長(zhǎng)大陡坡路段，車輛爬坡困難，尤其對(duì)于貨車，爬坡時(shí)車速低，耗時(shí)長(zhǎng)、耗油量大，通行能力與服務(wù)水平下降，特別當(dāng)小型車輛在陡坡路段超車時(shí)，一旦出現(xiàn)緊急情況，易引發(fā)交通事故。本文以柳州（鹿寨）至南寧高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目為對(duì)象，對(duì)原有高速公路六景郁江特大橋南寧岸段K1437+000-KT441+400段舊路狀況進(jìn)行了分析，并對(duì)縱坡優(yōu)化進(jìn)行了研究。

1工程概況

柳州（鹿寨）至南寧高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目受Z1K1439+288六景郁江特大橋采用單側(cè)新建方案制約，六景郁江特大橋南寧岸段（K1437+000-K1441+400）路基采用左側(cè)分離新建四車道方案進(jìn)行擴(kuò)建設(shè)計(jì)。新建的左線Z1K1437+000-Z1K1441+400作為擴(kuò)建后高速公路的左幅車道，而原有高速公路K1437+000-K1441+400段直接作為擴(kuò)建后高速公路的右幅車道，K1441+400后為兩側(cè)拼寬擴(kuò)建。右幅車道的原高速公路K1439+869-K1440+881.752段（縱坡/坡長(zhǎng)：+3.815%/1012.752m）及K1440+881.752-K1441+826段（段縱/坡長(zhǎng)：-3.205%/944.395m）路線技術(shù)指標(biāo)不高，路線起伏較大。

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2014）對(duì)設(shè)計(jì)速度在120km/h路段要求最大縱坡為3%且坡長(zhǎng)≤900m，高速公路受地形條件或其他特殊情況限制時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，最大縱坡值可增加1%?？紤]到六景郁江特大橋建成不足15年，橋梁的健康狀況尚能滿足正常交通荷載的正常運(yùn)營(yíng)，且郁江升級(jí)為一級(jí)航道尚在規(guī)劃中，遠(yuǎn)期郁江實(shí)施一級(jí)航道建設(shè)時(shí)，再拆除重建提升通航凈空，待遠(yuǎn)期舊六景郁江特大橋拆除重建提升通航標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行改造。另一方面，因近年重載汽車的增加，交通流逐年加大，對(duì)六景郁江特大橋承載能力產(chǎn)生了影響，同時(shí)近年的檢測(cè)結(jié)果表明，目前六景郁江特大橋舊橋的吊桿和橋面系狀況在不斷惡化，急需對(duì)舊橋吊桿和橋面系進(jìn)行整體更換。在新六景大橋通車后，舊橋封閉改造，工期約6個(gè)月，這為六景郁江特大橋南寧岸段縱坡調(diào)整帶來契機(jī).K1437+000-K1441+400均已超出了規(guī)范最大縱坡的要求，且具有可予以調(diào)整的條件。

1.1 原有公路路基狀況

原有高速公路六景郁江特大橋南寧岸段K1437+000-K1441+400段路基寬度為28m，設(shè)計(jì)時(shí)速為120km/h，為整體式路基，組成如下：

由行車道（4x 3.75m）、中央分隔帶（3m）、左側(cè)路緣帶（2×0.75m）、硬路肩（2×3.75m含右側(cè)路緣帶）、工路肩（2×0.5m）組成（見圖1）。原有路基整體穩(wěn)定性較好，未發(fā)生大規(guī)?；×页料莸葒?yán)重破壞，局部路段出現(xiàn)過的一般沉陷病害在舊路加鋪改造階段中進(jìn)行了注漿加固設(shè)計(jì)，改擴(kuò)建路基土補(bǔ)充取芯鉆探試驗(yàn)成果表明，注漿路段的壓實(shí)效果較好，含水量較小，與最佳含水量差別不大。原路基處于干燥-中濕狀態(tài)，路基設(shè)計(jì)標(biāo)高滿足最小路基填土高度要求。舊路路基填料大部分較差，多為高液限黏工，局部為砂礫或含礫黏土，主要位于上路床部位.運(yùn)營(yíng)十來年后路基土物理及力學(xué)性能指標(biāo)發(fā)生衰減，主要表現(xiàn)在含水量、壓實(shí)度及CBR值方面。此外舊路硬路肩因未行車，其物理、力學(xué)性能與行車道、超車道還存在差異。因此，舊路路基工狀況整體評(píng)價(jià)相對(duì)較差。

1.2原有路面狀況

柳南高速公路1999-10-01建成通車時(shí)采用的是水泥混凝土路面，行車道及硬路肩均采用同一種路面結(jié)構(gòu)，即24cm水泥混凝土面層+1cm瀝青石屑下封層（施工中取消）+20cm二灰穩(wěn)定碎石基層+16cm飯配碎石底基層、中濕路段底基層為18cm級(jí)配碎石、潮濕路段底基層為20cm級(jí)配碎石。

水泥混凝土面板尺寸一般為（4.5+3.75+3.75）mx 5.0m和（4.5+3.75+2.75）m x 5.0m。在臨近橋梁兩端，與構(gòu)造物端頭相接處，與柔性路面相接處，路面寬度、板厚變化處及凹形豎曲線縱坡變化處均設(shè)置了脹縫，在鄰近脹縫或路面自由端的3條縮縫內(nèi)均設(shè)置傳力桿，對(duì)涵洞頂面的水泥混凝土面板按規(guī)范要求進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。在橋梁兩端設(shè)置鋼筋混凝土過渡板，當(dāng)橋涵與路線斜交時(shí)，在搭板、過渡板銳角設(shè)置了加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)。

柳南高速通車十多年來，由于交通量增長(zhǎng)迅速，車輛超載非常嚴(yán)重，特別是超重車的增加造成水泥混凝土路面出現(xiàn)了一系列的早期損壞。目前主要病害類型有：路面裂縫（斷板、交叉裂縫、板角斷裂）、破碎板、路面坑洞、板底脫空、錯(cuò)臺(tái)、唧泥、縮（脹）縫填縫枓老化、開裂等。

在2010年9月至2011年9月的改擴(kuò)建施工過程中，針對(duì)柳南高速現(xiàn)有水泥混凝土路面的實(shí)際狀況，對(duì)現(xiàn)有水泥混凝土面板各種病害提出了極具針對(duì)性的10種處治、修復(fù)方案，包括裂縫維修、板邊與板角修補(bǔ)、板塊脫空處治、唧泥處理、錯(cuò)臺(tái)處治、沉陷處理、拱起處理、坑洞修補(bǔ)、接縫維修、整塊板更換。在全面完成上述水泥混凝土面板處治修復(fù)后進(jìn)行瀝青路面加鋪施工。加鋪的路面結(jié)構(gòu)見圖2和表1。

K1437+000-K1441+400段中面層采用8cm改進(jìn)型AC-20改性瀝青混凝土，瀝青路面加鋪總厚度為14.0cm;瀝青混凝土表面層采用改性瀝青摻0.3%的木質(zhì)素纖維的SMA-13路面，面層路用碎石采用輝綠巖碎石。

2 縱坡優(yōu)化

K1437+000-K1441+400段舊路縱面采用3.815%/1.012.752m、-3.205%/944.395m，縱坡與坡長(zhǎng)均超出標(biāo)準(zhǔn)極限值。如表2和圖3所示。由于舊路剛進(jìn)行了路面改造不久，挖除舊路工程浪費(fèi)大，施工組織難度大.根據(jù)公路建設(shè)條件困難段縱坡條件可增加1%，為最大限度利用現(xiàn)狀公路，施工圖設(shè)計(jì)維持原縱面，對(duì)長(zhǎng)大上坡段加寬硬路肩提供爬坡車道，提高道路通行能力。

在盡量利用既有工程、小型構(gòu)造物的前提下，改善縱面線型。對(duì)K1439+578.865-K1441+400段落進(jìn)行縱坡優(yōu)化，優(yōu)化后縱面最大填高約為1m，最大挖深1.2m。其中，K1439+869-K1440+881.752段，縱坡由原設(shè)計(jì)的+3.815%/1.012.752m優(yōu)化至-3.0%/890m，滿足規(guī)范要求;K1440+881.752-K1441+826.147段，原縱坡設(shè)計(jì)為-3.205%/944.395m，考慮到本坡段位于右幅，車輛加速下坡，對(duì)運(yùn)行速度無影響，盡量減少調(diào)整長(zhǎng)度，最大限度利用現(xiàn)狀公路，本段縱坡仍維持-3.205%，將坡長(zhǎng)由944.395m優(yōu)化至690.234m。

實(shí)施該段縱坡調(diào)整將具有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）柳州至南寧高速公路在廣西以及東盟各國(guó)影響重大，縱坡技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)化符合項(xiàng)目的定位。本次縱坡調(diào)整通過插入一個(gè)變坡點(diǎn)，調(diào)低前坡的坡度和坡長(zhǎng)，盡量縮短了后坡超限縱坡的坡長(zhǎng)，均衡了平縱面組合，大大改善了行車舒適性，從而大幅提升公路服務(wù)水平。

（2）從柳南改擴(kuò)建項(xiàng)目《事故多發(fā)路段安全設(shè)施優(yōu)化設(shè)計(jì)專題報(bào)告》對(duì)交通狀況的分析結(jié)果得知，K1440段為事故多發(fā)路段，K1440+200處汽車實(shí)際運(yùn)行速度偏低，K1439+869-K1441+826段運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性差。在改擴(kuò)建時(shí)，采取工程措施改善線形，提高道路線形的連續(xù)性、均衡性，有利于改善行車條件，消除事故黑點(diǎn)，從而避免交通事故的發(fā)生。

（3）現(xiàn)該路段為事故多發(fā)路段，為了減少交通事故，需要增設(shè)大量的交通安全設(shè)施，不僅增加了建設(shè)成本，同時(shí)也增加了運(yùn)營(yíng)設(shè)施更換、維護(hù)費(fèi)用，因更換、維護(hù)工作的開展也造成對(duì)安全行車的干擾。而實(shí)施該段縱坡調(diào)整將降低公路運(yùn)營(yíng)成本。

（4）K1440段處于六景特大橋橋頭段，每發(fā)生交通事故即造成該路段交通擁堵，橋上大量壓車，對(duì)橋梁安全造成重大威脅。實(shí)施該段縱坡調(diào)整，將大大降低該路段交通事故的發(fā)生率，減小對(duì)六景特大橋的通行影響，可更好地保障六景郁江特大橋橋梁運(yùn)營(yíng)安全。

（5）調(diào)坡施工對(duì)行車無新增干擾。由于舊的六景郁江特大橋在新橋建成通車后，對(duì)舊橋進(jìn)行更換吊桿和橋面系的加固施工，封閉舊路的交通。調(diào)坡施工可利用舊橋加固施工時(shí)同時(shí)實(shí)施，不產(chǎn)生額外的行車干擾。

（6）在縱坡3%的情況下，按運(yùn)營(yíng)初期日均貨車1.5萬(wàn)輛，每輛貨車平均節(jié)約0.08L柴油計(jì)算，全年節(jié)約44.3kL柴油;同時(shí)能進(jìn)一步提高行車安全性，改善行車條件，提升公路服務(wù)水平，降低了汽車爬坡能耗，從而可降低公路運(yùn)營(yíng)社會(huì)總能耗，符合國(guó)家節(jié)能減排要求，落實(shí)貫徹綠色交通發(fā)展理念，也有效促進(jìn)了高速公路與道路使用者的和諧共享。

3 結(jié)語(yǔ)

在高速公路改擴(kuò)建施工“保通車、保施工”的同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)既有高速公路縱坡進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)高速公路運(yùn)行車輛安全、服務(wù)水平、節(jié)能減排等均能取得顯著效果。在施工過程中需注意，縱面發(fā)生了變化，路基工程及各構(gòu)造物工程高程均要按新的平面及高程控制，在施工中應(yīng)加強(qiáng)復(fù)核。施工工程中，應(yīng)加強(qiáng)坡體周邊巡查，密切注意施工安全，做好安全事故應(yīng)對(duì)預(yù)案，完善地表水，地下水的排放。邊坡開挖應(yīng)盡量避開雨季，并對(duì)已開挖邊坡采取有效的臨時(shí)排水措施。