二廣高速公路集阿聯(lián)絡線安公段“一改高”升級改造關鍵性技術研究

潘春喜

（華設設計集團股份有限公司，江蘇南京 210014）

1 工程概況

該項目為二廣高速公路集寧至阿榮旗聯(lián)絡線安業(yè)至公主埂段，全段位于內蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟境內，擬將現狀省道S105 一級公路升級改造為高速公路。

項目主線起點位于錫林郭勒盟正鑲白旗安業(yè)村（與烏蘭察布交界處），終點位于正藍旗公主?。ㄅc赤峰交界處）全長178.851km，改造后設計速度120km/h，路基寬度25.5m。全線同步設置一條輔道，總長186.771km，輔道主要采用三級公路標準。

2 總體方案

現狀省道S105 一級公路，設計速度為100km/h，路基寬度為25.5m，修建于2005年，設計依據為《公路工程技術標準》（JTG B01—2003）及相關規(guī)范。

其一，平面：對現狀舊路平面測量后進行擬合分析，舊路平面線形指標較高，基本滿足現行規(guī)范設計要求。

其二，縱斷面：舊路縱斷面線形指標較低，此次升級改造對不滿足最大縱坡、最小凸曲線半徑、最小凹曲線半徑和豎曲線長度的路段進行調整。

3 路基及防護改造方案

“一改高”工程對舊路資源的循環(huán)利用尤為重要，也是新時期交通運輸部關于打造公路水運品質工程的要求，為充分貫徹落實“品質工程、綠色公路”理念，此次升級改造對舊路平面完全利用，僅在緊急停車帶、互通及服務區(qū)等位置對舊路路基進行加寬，其余段落則根據縱斷面指標要求、新增通道及路面加鋪等因素對舊路縱斷面進行調整。

首先，對于僅調整縱斷面的段落，在舊路路基防護、排水工程使用狀況較好的情況下均予以利用。針對縱斷面不同調整區(qū)間，采用不同的路肩邊部改造方案，最大限度利用既有防護設施。具體方案如下：

第一，縱斷面抬升高度△h≤0.4m 時，對既有路肩邊部保留，直接在原土路肩上現澆混凝土調平層以適應縱斷面，維持現狀邊坡及防護設施不變。

第二，縱斷面抬升高度0.4m＜△h≤0.73m 時，現澆混凝土調平層已無法滿足路肩邊部的穩(wěn)定性要求，在路肩設置C30 混凝土護肩墻，以避免對路基進行拼寬，減少拆除防護和路基拼寬工程量，減少占地。

第三，縱斷面抬升高度△h＞0.73m 時，路肩邊部設置護肩墻方案已不經濟，則對原路基進行開挖臺階拼寬，拼寬部分應滿足壓實機械碾壓寬度，保證壓實效果。

其次，對于舊路局部加寬路段，涉及既有防護、排水圬工的拆除及邊坡表土的剝離，對上述拆除的圬工進行重復利用，將其利用至新建防護和排水工程、構造物的基底換填、線外工程等，對路基換填前的耕植土、邊坡表土、取土場表土等剝離后就近堆放，后期用于路基防護、綠化、臨時工程復墾中，做到100%利用。

4 路面改造方案

首先，對于主線縱斷面不需調整的路段，路面加鋪方案的制定主要以路面病害及結構改善為導向，將路面技術狀況相近、病害類型相似的段落劃分為同一路段，并合理選擇路面改建結構形式、混合料類型及原材料。

該項目路段劃分以舊路面表征結構強度的彎沉值L 及表征破損狀況PCI 作為主控指標，同時結合所在路段歷年養(yǎng)護情況、縱斷面指標調整情況、施工期間路面狀況加劇劣化等其他因素綜合考慮。分別采用以下三種處置方案：

第一，對于舊路面彎沉L 代表≤28（0.01mm）且PCI≥70 的路段，該類路段路面整體承載力較高，基層結構完整性較好，路面雖存在較多的縱橫向裂縫和輕微龜裂等病害，但未出現大面積龜裂、塊裂等嚴重結構性病害。路面改造方案應充分利用既有路面結構強度，將面層銑刨并對下承層病害處治后再加鋪罩面。

震動傳感器是報警系統(tǒng)的核心裝置，該傳感器能夠將車輛的靜止或運動狀態(tài)轉化為相應電信號。設計采用SW-420常閉型震動傳感器，該傳感器是一種單滾軸型全方位感應觸發(fā)開關，可以全方位感受傾斜和震動，它具有高穩(wěn)定性，高靈敏度，適應范圍廣等特點。其內部結構如圖3所示。

該路段采用路面結構Ⅰ型：在既有路面病害妥善處理基礎上，設置一層橡膠瀝青應力吸收層SAMI，再加鋪8cm90#石油瀝青AC-25C 下面層+5cm 改性瀝青AC-20C 中面層+4cm 改性瀝青AC-13C 上面層。

第二，對于舊路面彎沉L 代表≤28（0.01mm）且PCI＜70 或28（0.01mm）＜L 代表≤40（0.01mm）的路段，該類路段路面整體承載力較高或有一定衰減，路面病害較為嚴重，存在密集的縱橫向裂縫、修補不良或塊裂等病害，基層同樣存在較嚴重病害，應對結構強度進行完善，以提高承載力和恢復路面使用性能。

該路段采用路面結構Ⅱ型：在既有路面病害適當處理的基礎上，加鋪一層20cm 水穩(wěn)碎石基層補強，再加鋪三層面層（同路面結構I 型的面層）。

第三，對于舊路面彎沉L 代表＞40（0.01mm）的路段，該類路段路面龜裂、塊裂等結構性病害嚴重，結構承載力已發(fā)生顯著喪失，舊路面基層、底基層病害較多、完整性差、承載力不足，需對既有路面進行深層次處治并進行補強。

該路段采用路面結構Ⅲ型：銑刨舊路面7cm 面層及20cm 基層，加鋪一層20cm 低劑量水穩(wěn)碎石底基層+20cm 水穩(wěn)碎石基層補強，再加鋪三層面層（同路面結構I 型的面層）。

其次，對于主線縱斷面抬高或下挖段，以及互通服務區(qū)變速車道、新增港灣式停車帶的段落，采用新建路面結構：4cm 改性瀝青AC-13C 上面層+5cm 改性瀝青AC-20C 中面層+8cm90#石油瀝青AC-25C 下面層+20cm 水泥穩(wěn)定碎石基層+36cm 低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層。

5 通道及橋梁改造方案

5.1 通道橋增設方案

該項目升級改造為高速公路后，將取消現狀一級公路所有平交口，沿線農牧民橫向的交通出行、放牧等生產、生活將受到較大影響。為滿足沿線橫向通行及放牧需求且不影響原有的出行方式，需在既有平交口附近增設天橋或通道，天橋或通道的選擇應結合縱斷面改造、建設條件及牧戶需求等因素綜合分析。

第二，對于原有平交口位置路基填方高度較低（2m 以下）的段落，采用天橋上跨高速的方案，橋下凈空按5.5m 控制，同時考慮牧區(qū)放牧的需求及牛羊不上天橋的實際情況，天橋附近需同步設置一處小型放牧通道。

第三，對于主線填方高度在2～3m 左右的位置設置天橋或者通道時，需從縱斷面調整對主線影響段落、工程規(guī)模、地形條件等方面對天橋方案與通道方案進行比選分析。通過對全線八個典型路段定性、定量分析比選發(fā)現，采用主線增設通道方案更具優(yōu)勢。

5.2 既有橋梁改造方案

該項目升級改造中，受舊路縱斷面指標不滿足規(guī)范要求、路面加鋪及排水要求等多種因素影響，現狀舊路縱斷面需進行不同程度抬升，而縱斷面調整對沿線既有橋梁改造方案影響較大。針對不同的路段，縱斷面調整在滿足設計指標的前提下，尚需適應既有橋梁的利舊改造方案。對于既有橋梁路段縱斷面指標滿足現行規(guī)范需求的情況下，不宜對舊路縱斷面進行大幅調整，縱斷面的設計需適應路橋銜接過渡。該項目針對路橋銜接過渡段的方案進行比選論證如下（見表1）：

表1 路橋銜接過渡段改造方案比選

方案一（橋頭段路基路面下挖過渡）：該方案維持原橋梁不動，僅對橋面鋪裝進行銑刨重鋪。橋頭兩側各按0.3%進行高差過渡。過渡方案為挖除原路面結構到路床，對路床處理后，加鋪水穩(wěn)基層及瀝青面層。該方案對既有橋梁影響小，對橋頭過渡段施工要求高，總體工程規(guī)模相對較小。

方案二（頂升橋梁上部結構，加高墊石）：將既有橋梁上部板梁頂升至設計標高位置處，加高支座墊石并更換支座。頂升后的橋梁為滿足橋梁抗震要求，需對既有臺帽進行加寬處理。該方案施工技術成熟，總體工程規(guī)模小，適用于單孔橋梁改造及路面加鋪厚度不大的情況。

方案三（既有橋梁更換上部板梁）：對既有橋梁上部結構板梁進行更換，下部結構橋臺臺帽、背墻拆除后重新澆筑。通過新建上部結構、支座墊石及臺帽進行調整以滿足橋面標高提升的要求。該方案總體工程規(guī)模較大，適用于兩側橋頭路面加鋪厚度較大的情況。

方案四（既有橋梁解除鉸縫后提升）：對既有橋梁上部結構板梁橋面鋪裝層進行拆除，對鉸縫、抗震錨栓解除后，對所有梁體進行單梁提升至設計標高，然后重新澆筑支座墊石，并對抗震錨栓、鉸縫進行植筋施工，最后鋪設橋面現澆層。該方案對既有橋梁結構有一定影響，施工過程中需做好既有橋梁監(jiān)測工作，總體工程規(guī)模一般。

通過施工難度、工程規(guī)模、適用范圍等多方面因素綜合比選分析，該項目對主線既有小橋的改造推薦采用方案二，即對上部板梁進行頂升，并對支座墊石進行加高;對主線既有大、中橋的改造推薦采用方案一，即橋頭段路基路面下挖后進行過渡。

6 沿線設施改造方案

該項目沿線分布既有服務區(qū)3 處，根據項目路前后段落總體分析，升級改造后全線設置4 處服務區(qū)，為合理控制服務區(qū)新增占地，新建服務區(qū)優(yōu)先利用既有服務區(qū)進行改造，從而有效控制新增服務區(qū)占地面積及建設規(guī)模。

7 輔道設置方案

此次升級改造后，將取消現狀一級公路的平交口，為滿足道路沿線蘇木、嘎查的農牧民東西向短途交通出行及正常的生產、生活需求，在主線單側同步建設一條東西向貫通的輔道。

輔道方案除需考慮自身技術指標及工程規(guī)模外，還需結合主線舊路資源、通道設置、地質條件及沿線牧民意見等因素綜合比選分析。

7.1 合理制定技術標準

輔道作為沿線農牧民短途交通出行的基本保障型道路，采用的技術標準不宜過高。過高的技術標準將造成占地面積及總體工程規(guī)模的大幅增加，同時也會對高速公路交通流量及運營效益產生分流。因此，除局部段落與G510 和G207 共線段采用二級公路標準建設外，輔道其余段落均采用三級公路標準建設，設計速度40km/h，路基寬8.5m。

7.2 合理選擇線位

7.2.1 避免切割牧區(qū)草場

草場是牧民的生存之本，該項目大部分段落位于錫林郭勒盟牧區(qū)。早期建成的集通鐵路及S105 一級公路，均為東西走向，對原有部分牧戶的草場已造成兩次切割，極大地影響了牧民的生產、生活。在充分踏勘沿線地形條件、征求沿線牧戶意見后，采用S105一級公路舊路當年施工留下的施工便道進行布線，即將輔道線位與主線高速并行，從而大幅減少主線與輔道之間的夾心地，避免輔道對草場的再次切割。

7.2.2 避讓沿線設施

該項目位于錫林郭勒盟南部高平原風吹雪雪害重度區(qū)，且大部分段落位于渾善達克沙地腹地，防雪、防沙要求高。S105 建成后至今，已在道路兩側建成相對完善的防雪、防沙設施。輔道設置應遵循自然地形地貌，不應對既有的防雪、防沙設施造成破壞。故輔道線位的選擇在減少對草場切割的同時，應盡量避讓已成型的固沙植被防護、積雪積沙平臺、防雪網等設施。

7.2.3 預留遠期規(guī)劃條件

對主線、輔道并行路段，需合理分析主線與輔道間距。一是要對沿線各類設施進行避讓，二是要滿足主線及輔道防雪、輸雪平臺要求，三是預留道路遠期改擴建的空間。遠期主線高速存在四車道改六車道需求，而輔道存在三級公路升級為二級公路的需求。通過綜合分析研究后，主線與輔道的間距控制為土路肩間距20m。

8 結語

作為公路建設者，設計是公路建設的靈魂，設計的優(yōu)劣直接決定著工程實施的難易，尤其“一改高”公路項目，在靈活運用設計指標時，需綜合考慮既有一級公路的資源條件，做到舊路資源不浪費、設計方案合理可行、公路出行安全舒適。通過西部荒漠地區(qū)“一改高”項目的實際設計經驗，研究了一系列關鍵性技術問題，為從事類似公路升級改造的建設者提供可借鑒的工程經驗。