山區(qū)高速公路擴(kuò)建工程總體設(shè)計(jì)策略分析

摘要 山區(qū)高速公路擴(kuò)建是提升山區(qū)高速公路通行能力的重要手段，相較于平原地區(qū)的高速公路改擴(kuò)建工程，山區(qū)高速公路改擴(kuò)建工程受制于地質(zhì)、地形條件，施工難度，施工復(fù)雜度較高。文章以某山區(qū)高速公路擴(kuò)建工程為依托，分析擴(kuò)建的原則、擴(kuò)建方式，總結(jié)山區(qū)公路擴(kuò)建設(shè)計(jì)技術(shù)策略，可為同類(lèi)工程設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞 山區(qū)公路;擴(kuò)建項(xiàng)目;總體設(shè)計(jì);策略分析

中圖分類(lèi)號(hào) U418.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）12-0160-03

收稿日期：2022-04-15

作者簡(jiǎn)介：肖先友（1987—），男，本科，工程師，從事公路路面施工與管理工作。

0 引言

山區(qū)高速公路改建、擴(kuò)建，是改善山區(qū)鄉(xiāng)村交通條件的重要手段。項(xiàng)目實(shí)施階段，如何處理擴(kuò)建工程與現(xiàn)有工程的關(guān)系，在不中斷交通的條件下，高質(zhì)量、低成本地完成山區(qū)公路擴(kuò)建施工，是亟須解決的問(wèn)題[1]。該文依托具體工程，對(duì)山區(qū)高速公路擴(kuò)建工程總體設(shè)計(jì)策略展開(kāi)研究，對(duì)提升國(guó)內(nèi)山區(qū)高速公路擴(kuò)建工程質(zhì)量具有重要意義[2]。

1 工程概況

某高速公路是連接福建、江西、湖南等地的干線公路，該文所依托工程是該道路改擴(kuò)建項(xiàng)目工程的一個(gè)組成部分，該公路風(fēng)霜嶺隧道段，采用兩側(cè)分離擴(kuò)建;過(guò)風(fēng)霜嶺隧道至紅星路段，采用兩側(cè)拼寬方式擴(kuò)建;紅星至大龍山路段，經(jīng)南靖互通接319國(guó)道，主干道采用兩側(cè)拼寬方式擴(kuò)建，大龍山隧道段采用兩側(cè)分離擴(kuò)建;過(guò)大龍山隧道至金山鎮(zhèn)，采用左側(cè)分離新建下行線方式擴(kuò)建，設(shè)金山互通與319國(guó)道銜接。線路全長(zhǎng)32.477 km。

2 擴(kuò)建原則與方式

2.1 擴(kuò)建原則

高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

（1）合理規(guī)劃線路，減少土地占用，減少征地拆遷。

（2）增加現(xiàn)有工程利用，節(jié)約項(xiàng)目成本。

（3）通過(guò)改擴(kuò)建施工，消除現(xiàn)有公路病害缺陷，提升現(xiàn)有公路通行性能、通行能力。

（4）科學(xué)進(jìn)行施工交通組織設(shè)計(jì)，降低對(duì)施工段的交通影響。

（5）注意保護(hù)環(huán)境，加強(qiáng)景觀設(shè)計(jì)。

2.2 擴(kuò)建方式

老路改擴(kuò)建、新建復(fù)線是高速公路改擴(kuò)建的常用形式。老路擴(kuò)建根據(jù)擴(kuò)建形式不同，又分為單、雙側(cè)拼接加寬，單、雙側(cè)分離加寬，交錯(cuò)拼寬等形式[3]。

該工程作為山區(qū)高速公路擴(kuò)建工程，線路地質(zhì)、地形條件復(fù)雜，又需穿越隧道，不具備全線兩側(cè)拼寬擴(kuò)建的工程條件。結(jié)合線路實(shí)際條件，主干道路采取兩側(cè)拼寬擴(kuò)建為主，配合單側(cè)分離擴(kuò)建的形式進(jìn)行擴(kuò)建，隧道路段采用兩側(cè)分離的方式擴(kuò)建。

3 高速公路擴(kuò)建設(shè)計(jì)技術(shù)策略分析及應(yīng)用

3.1 注重原有道路的資料收集與分析

高速公路擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)階段，加強(qiáng)原有道路設(shè)計(jì)資料的收集、整理和分析，為擴(kuò)建工程方案設(shè)計(jì)、方案優(yōu)化調(diào)整提供參考。

（1）分析原設(shè)計(jì)資料，明確原路線設(shè)計(jì)線位情況、設(shè)計(jì)意圖，規(guī)避原方案淘汰設(shè)計(jì)，優(yōu)化擴(kuò)建方案。

（2）收集原路線地質(zhì)勘測(cè)資料，調(diào)查道路運(yùn)營(yíng)期養(yǎng)護(hù)情況、病害分布、病害類(lèi)型信息，掌握路段病害特征，為擴(kuò)建道路養(yǎng)護(hù)方案設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

（3）分析既有道路技術(shù)資料，掌握既有道路技術(shù)性能不足，深化擴(kuò)建道路技術(shù)設(shè)計(jì)，克服既有道路擴(kuò)建技術(shù)缺陷，滿足擴(kuò)建道路公路視距、超高緩和曲線長(zhǎng)等技術(shù)性能要求。

3.2 路線總體方案設(shè)計(jì)策略

3.2.1 把握路線布設(shè)關(guān)鍵因素，統(tǒng)籌兼顧，合理確定總體擴(kuò)建方案

（1）總體方案設(shè)計(jì)：強(qiáng)化線路關(guān)鍵因素統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，確保新建橋梁、隧道等構(gòu)造物與既有線路構(gòu)造物、沿線環(huán)境景觀的整體協(xié)調(diào)性。

（2）既有道路高邊坡處理：遵循“寧填勿挖”原則，盡量避免二次開(kāi)挖，降低對(duì)老路路基的擾動(dòng)。

（3）既有道路軟基路段處理：1）通過(guò)橋、路方案比選、優(yōu)化，降低軟基路段偏寬長(zhǎng)度;2）根據(jù)軟基路段土體構(gòu)成，采取針對(duì)性軟基加固措施，降低擴(kuò)建路段工后沉降，保證拼寬路面平穩(wěn)度。

3.2.2 細(xì)化整體式路基平縱設(shè)計(jì)，優(yōu)化分離路段比選

（1）路基平縱設(shè)計(jì)：收集、分析既有線路路基測(cè)量資料，掌握既有路基平縱線形指標(biāo)，深化擴(kuò)建路線路基設(shè)計(jì)[4]。

（2）路基標(biāo)高控制思路：以原路線標(biāo)高為控制標(biāo)高，試驗(yàn)段路基處理工后沉降數(shù)據(jù)為控制指標(biāo)，控制擴(kuò)建路基與原路基標(biāo)高差，避免新建路基工后沉降影響路面平整度。

3.2.3 協(xié)同橫斷面，消除老路弊端

隨拼寬擴(kuò)建路面道路車(chē)道數(shù)量、路基寬度增加，原有道路視距、緩和曲線超高程度等技術(shù)指標(biāo)，難以滿足擴(kuò)建公路技術(shù)要求。擴(kuò)建路線線型設(shè)計(jì)階段，可通過(guò)協(xié)同橫斷面設(shè)計(jì)，消除原有道路視距、緩和曲線超高程度不足等弊端。

該文依托擴(kuò)建工程，原定采用分離式路基方案。通過(guò)原有路基線形設(shè)計(jì)線位擬合分析，發(fā)現(xiàn)原有路線平面半徑、超高過(guò)渡緩和曲線長(zhǎng)度不足，無(wú)法滿足擴(kuò)建后新道路的視距緩和曲線長(zhǎng)度要求。

設(shè)計(jì)階段，針對(duì)原有路線部分路段技術(shù)缺陷，通過(guò)維持原中央分隔帶，細(xì)化加寬部分路段路基，滿足了擴(kuò)建道路視距、緩和曲線長(zhǎng)度要求，解決了原定分離式路基方案、原路線線型設(shè)計(jì)的弊端。擴(kuò)建方案見(jiàn)圖1。

3.3 兼顧安全、土石平衡的主線、互通協(xié)同設(shè)計(jì)

原位擴(kuò)建兩側(cè)拼寬道路，路線縱坡方案設(shè)計(jì)受原路線縱坡設(shè)計(jì)限制，難以實(shí)現(xiàn)土石方平衡。通過(guò)主線、互通協(xié)同設(shè)計(jì)，優(yōu)化匝道布置，調(diào)整標(biāo)段主線、互通區(qū)土石方偏差，實(shí)現(xiàn)標(biāo)段工程的土石方平衡[5]。

（1）該高速公路擴(kuò)建工程，包含豐田、金山兩座互通，在原位擴(kuò)建的總體方案下，通過(guò)統(tǒng)籌主線、互通段平縱設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)段整體土石方平衡。

（2）豐田互通：1）A型方案：主線欠方;主線右側(cè)存在高邊坡、小型山包等不利地質(zhì)，施工階段、道路運(yùn)營(yíng)階段，易受施工擾動(dòng)、環(huán)境作用誘發(fā)滑坡災(zāi)害;2）B型方案：避開(kāi)主線右側(cè)高邊坡，優(yōu)化閘道布置，挖除原有小型山包，補(bǔ)足主線路段欠方;3）經(jīng)對(duì)比，B方案消除小型山包可避免施工期、運(yùn)營(yíng)期安全隱患，彌補(bǔ)主線段欠方問(wèn)題，兼顧安全性、土石方平衡，決定采用B型方案。

（3）金山互通：1）主線路段左側(cè)分離的擴(kuò)建方案：主線線位受地形限制，調(diào)節(jié)難度大，欠方問(wèn)題嚴(yán)重;互通區(qū)原分流匝道縱坡大，不利于行車(chē)安全;2）降低主線路段縱坡方案：通過(guò)合理降低擴(kuò)建縱斷，彌補(bǔ)標(biāo)段欠方，減小原分流匝道縱坡，見(jiàn)圖2;3）決定采用降低主線縱坡方案，替換原定左側(cè)分離擴(kuò)建方案，兼顧主線、互通段土石方平衡、道路運(yùn)營(yíng)安全。

3.4 適應(yīng)地形，兼顧地方需求的隧道擴(kuò)建平縱設(shè)計(jì)

受山地地貌條件限制，隧道出入口前后段，地形特征差距較大。隧道擴(kuò)建平縱設(shè)計(jì)，須適應(yīng)擴(kuò)建地段實(shí)際地形條件，節(jié)約工程成本[6]。在保證路線指標(biāo)的前提下，兼顧地方需求。

（1）風(fēng)霜嶺隧道、大龍頭山隧道均采用兩側(cè)分離擴(kuò)建。

（2）風(fēng)霜嶺隧道進(jìn)出口路段，左側(cè)山勢(shì)較高，附近分布機(jī)耕通道，周?chē)l(fā)育沖溝等嚴(yán)重不利地質(zhì)構(gòu)造，采取從山凹部抬高縱斷的方案擴(kuò)建隧道，留足通道凈空，保證隧道擴(kuò)建施工、后期運(yùn)營(yíng)安全。

（3）大龍頭山隧道，進(jìn)出口路段山勢(shì)呈左低右高，通過(guò)抬高右線新建隧道出口縱斷，適應(yīng)隧道進(jìn)出口山勢(shì)地形。

（4）新建右線隧道，采用“人字坡”的斷面設(shè)計(jì)方案，通過(guò)合理壓低出口段標(biāo)高，兼顧適應(yīng)山勢(shì)地形、滿足平衡水源的設(shè)計(jì)要求，詳見(jiàn)圖3。

3.5 隨形就勢(shì)，協(xié)調(diào)景觀的縱坡設(shè)計(jì)策略

工程設(shè)計(jì)階段，深化原路線的既有構(gòu)造物、景觀的利用設(shè)計(jì)，減少新建構(gòu)造物、景觀工程支出，節(jié)約項(xiàng)目成本;既有構(gòu)造物、景觀無(wú)法利用時(shí)，遵循隨行就勢(shì)的設(shè)計(jì)策略，加強(qiáng)新建公路構(gòu)造物、景觀設(shè)計(jì)，保證改造后路段構(gòu)造物、景觀的整體協(xié)調(diào)性[7-8]。

該項(xiàng)目大龍頭山出隧道口至金山段工程，采用左側(cè)分離新建下行線擴(kuò)建方案，通過(guò)合理壓低新線縱坡的擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)，形成了沿山梯級(jí)分布的格局，滿足了新舊線整體協(xié)調(diào)的要求，詳見(jiàn)圖4。

3.6 考慮施工期交通組織的總體設(shè)計(jì)

擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)階段，科學(xué)設(shè)計(jì)施工交通組織方案，減少工程施工對(duì)沿線交通的不利影響。

（1）總體方案比選階段，在兩側(cè)拼寬方案、其他方案工程量、施工成本相當(dāng)?shù)那闆r下，優(yōu)選兩側(cè)拼寬方案，降低順坡拼接施工難度，減小工程施工對(duì)交通的不利影響[9]。

（2）互通擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)的合理性，關(guān)乎互通保通目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)：1）項(xiàng)目整體規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，加強(qiáng)施工交通組織實(shí)施可行性探討，優(yōu)化總體方案設(shè)計(jì)，落實(shí)“邊擴(kuò)建，邊通車(chē)”的施工交通組織目標(biāo);2）保通匝道設(shè)計(jì)階段，根據(jù)既有匝道工況、擴(kuò)建道路實(shí)際需求，科學(xué)確定匝道標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化平縱面線形設(shè)計(jì)，保證新舊匝道的有效銜接;3）項(xiàng)目實(shí)施階段，做好既有涵洞通道、匝道路面材料的回收利用，節(jié)約項(xiàng)目成本[10]。

（3）互通施工組織總體設(shè)計(jì)，可采用“由外向內(nèi)”的設(shè)計(jì)理念：1）工程實(shí)施階段，先進(jìn)行外圍工程修建施工;2）外圍工程交付驗(yàn)收后，將交通引入外圍已建道路，保障道路通行;3）結(jié)合實(shí)際情況，優(yōu)化內(nèi)部工程、既有道路改建施工組織，有序?qū)嵤┦Ｓ喙こ绦藿?，?jiàn)圖5。

4 結(jié)論

綜上所述，改擴(kuò)建工程總體方案設(shè)計(jì)，對(duì)后續(xù)工程建設(shè)整體質(zhì)量、施工安全、道路投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)安全等具有深遠(yuǎn)影響。高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)階段，應(yīng)深刻把握改擴(kuò)建工程要素，加強(qiáng)新建線路、既有線路統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，結(jié)合原有道路的資料、線路調(diào)查情況，深化方案設(shè)計(jì)，為后續(xù)改擴(kuò)建工程施工有序展開(kāi)奠定良好基礎(chǔ)。

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