一級公路改擴建工程路線設(shè)計及安全技術(shù)研究

紀孝團

摘 要：在我國各地區(qū)公路網(wǎng)基本已經(jīng)形成，但是由于部分地區(qū)公路等級較低，隨著日益增加交通量，車輛擁堵現(xiàn)象越來越嚴重，對于低等級公路改擴建成一級或高速公路的需求越來越多，因此改擴建中路線設(shè)計及安全技術(shù)的研究也越來越重要。本文針對實際工程中一級公路改擴建拼寬問題做具體研究，通過影響路線設(shè)計的因素、單側(cè)拼寬、雙側(cè)拼寬以及安全保證技術(shù)的研究對拼寬原理及受力進行了分析，為改擴建工程在實際操作中提供參考。

關(guān)鍵詞：公路;改擴建;路線設(shè)計;安全技術(shù)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和交通流量的增加，公路建設(shè)出現(xiàn)了一個待解決的問題：已建成的公路和現(xiàn)有交通流量不匹配，甚至不能滿足人們的出行需求。拆除重建的方法存在一定弊端，如工程投資較大，環(huán)境污染嚴重，人材機消耗較高。為解決這類問題我國對道路進行了改擴建以及安全保證技術(shù)研究[1]。在改擴建工程路線設(shè)計中主要受到地形的影響如：巖溶、滑坡、陡崖、泥石流等。環(huán)保政策和土地規(guī)劃如：基本農(nóng)田和林地的使用。所以本文詳細說明了改擴建工程中路線的設(shè)計方法方式以及安全保證技術(shù)的實施。

1 改擴建路線設(shè)計的影響因素

1.1 斷裂構(gòu)造

斷裂構(gòu)造的基本類型有斷層、裂隙、節(jié)理。斷裂構(gòu)造能夠降低巖體的穩(wěn)定性，強度和承載力并且可以使巖石破裂。節(jié)理形成、裂隙發(fā)育地段的巖體承載能力低，穩(wěn)定性差，在該地層布設(shè)橋梁時不能將其做為橋梁樁基的持力層，斷層地段地質(zhì)復(fù)雜，更不宜布設(shè)橋梁樁基[2]。

1.2 巖溶

巖溶是在水的作用下，易溶性巖石被化學(xué)溶蝕，水流沖蝕以及潛蝕的過程。巖溶按形態(tài)可分為隱伏巖溶和裸露巖溶兩種，路線設(shè)計時可選擇繞過裸露巖溶，而隱伏巖溶分布廣，危害大且很難進行判斷，湖南，貴州，江西等地在公路建設(shè)過程中巖溶地區(qū)均有過路基沉降和塌陷的危害。使隧道、橋梁、路基的安全性得不到保證，對施工進度和施工組織造成了極大的影響。路線設(shè)計時應(yīng)充分考慮隱伏巖溶的危害以及分布，盡可能避讓巖溶路段[3]。

1.3 高液限土

高液限土有含水量高、穩(wěn)定性差、強度低的特點，按常規(guī)的施工方法設(shè)計規(guī)定的壓實度標準達不到，經(jīng)常出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。因此在路基施工時應(yīng)對高液限土進行處理后方可進行路基填筑，處治高液限土的造價相對較高，如果將其做為棄土?xí)黾咏璺綌?shù)量以及取棄土場的利用，所以將高液限土做為棄方或者進行處理都會比一般路基造價高。雨期高液限土吸水膨脹，飽水后強度和穩(wěn)定性均會降低，從而出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。因此在路線設(shè)計時應(yīng)綜合考慮高液限土的利用。

2 改擴建路線設(shè)計分析

2.1 工程概況

本文依據(jù)的是某一級公路的改擴建項目，主線全長約32.3公里，其中新建段長約7.2公里，利用老路拓寬改造段長約25.1公里。

2.2 路線設(shè)計難點分析

本工程路線較長，穿越的地貌單元較多，且項目部分路段走廊帶已城鎮(zhèn)化，沿線村鎮(zhèn)和企業(yè)分布較多，特別集中在幾個節(jié)點位置，局部路線需深入和細致的優(yōu)化，從而較少挖方量和征地拆遷，降低工程實施難度，節(jié)約工程造價。本項目技術(shù)重難點主要為以下幾個方面。

（1）本項目起終點均與其他正在設(shè)計的項目相接，需實時動態(tài)交流。（2）沿線村莊較為密集，涉及較多村莊拆遷，且需綜合考慮現(xiàn)狀村民的出行。（3）減少本項目對現(xiàn)狀高挖方邊坡、現(xiàn)有上跨結(jié)構(gòu)物等的影響，降低實施難度。（4）合理優(yōu)化交叉口交通組織，保證交通快速轉(zhuǎn)換需求。（5）城鎮(zhèn)化路段設(shè)置輔道，重視輔道上交通的組織設(shè)計。（6）棄方量較大，合理優(yōu)化總體設(shè)計較少棄方量。（7）本項目由于利用現(xiàn)狀公路，個別路段指標較低，合理優(yōu)化該路段的交安設(shè)施設(shè)置。

對于改擴建工程路線設(shè)計主要受原設(shè)計線位限制，舊路線位往往運營時間比較長，原設(shè)計線位周邊情況較為復(fù)雜，尤其是涉及到市政道路改擴建，各種管線埋設(shè)較多拆遷難度大，改建項目對周邊村民出行影響往往也制約著改擴建選擇的形式。

2.3 單側(cè)拼寬

改擴建中高速公路拼寬方式有多種形式，通常采用完全拼寬、分離式拼寬、不完全拼寬三種拼寬形式，完全拼寬又分為單側(cè)和雙側(cè)兩種拼寬形式。

選用完全拼寬的改擴建方式，多數(shù)由于原道路建成通車若干年后，隨著交通量的增加，原道路無法滿足現(xiàn)有交通量，經(jīng)常出現(xiàn)擁堵、交通事故等一系列問題，采用加寬形式對原有舊路進行升級改造。采用單側(cè)加寬形式通常是由于靠近建筑物、管線等地形條件有限制的情況下采用，單側(cè)加寬由于改變原有道路的行車中線，原有道路受力發(fā)生了改變，因此該方法對于道路使用受力較為復(fù)雜。

本項目K4+000～K4+800段路線布置受地形影響較嚴重，對左側(cè)高20 m挖方邊坡再進行開挖，施工難度較大，工期不易控制;山周邊分布有民宅，施工期間對居民生活影響較大，施工時需考慮對左側(cè)山頂寺廟的保護措施，因此采用單側(cè)加寬方案。

2.4 雙側(cè)拼寬

路基雙側(cè)拼寬是較為常用的高速和一級公路改擴建方式，雙側(cè)拼寬對原路基受力影響較小。由于老路荷載使路基處于受壓狀態(tài)稱為第一階段老路的加載期;雙側(cè)拼接道路對老路作用，使老路產(chǎn)生偏心受壓荷載，此時老路和新路之間就會產(chǎn)生不均勻沉降，這種拼寬后形成荷載超過老路能承受受拉荷載時，老路就容易產(chǎn)生開裂，該過程是老路受力第二階段;隨著路面施工，上部荷載不斷加大，路基中心線逐漸受壓，與新拼接道路作用力相互抵消，老路受力平衡，處于穩(wěn)定狀態(tài)是老路受力的第三階段。

本項目在不受地形條件限制影響的段落采用雙側(cè)拼寬，拼寬處理方式與單側(cè)拼接方式相同。

3 地基應(yīng)力變化分析

在老路荷載作用下，老路地基基本沉降穩(wěn)定，但是新路直接搭接老路拼寬，地基將再次產(chǎn)生孔壓和附加應(yīng)力的變化。

假設(shè)新路荷載瞬時作用在老路上，拼寬完成后由圖1、圖2分析知，超壓孔在新舊路堤下面都會產(chǎn)生，對新路影響深度較大，新路附加應(yīng)力在坡腳處較為集中，受力影響范圍在0 m～10 m左右，由圖可以看出水平作用范圍影響深度較淺。以下是孔隙水壓力和水平附加應(yīng)力影響范圍圖。

4 結(jié)語

本文對一級公路改擴建注意事項和影響因素做了具體分析，通過影響因素的分析可知公路在改擴建過程中面臨很多復(fù)雜問題，需要進行綜合考慮才能進行路線的擬合。本文還對拼寬路基基本形式及特點做簡單分析，單側(cè)拼寬和雙側(cè)拼寬對就路基的影響以及舊路受力分析，總結(jié)地基受力全過程的變化以及受力方式，通過對拼寬路基孔隙水壓力和水平附加力在拼寬路基的作用分析，直觀明了的體現(xiàn)這兩種力的影響范圍及深度。通常情況下保證路基拼寬整體穩(wěn)定性采用加筋土結(jié)構(gòu)進行處理。

參考文獻：

[1]汪浩.新老高速公路結(jié)合部處治技術(shù)研究[D].南京：東南大學(xué)，2004.

[2]孫四平，侯蕓，郭忠印.舊路加寬綜合處治技術(shù)的模型試驗研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004（5）：513-517.

[3]張誠厚，袁文明，戴濟群.高速公路軟基處理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997：45-56.