茂湛高速公路改擴建施工及交通組織優(yōu)化研究

盧旭

(保利長大工程有限公司,廣東 廣州 510640)

1 引言

我國目前已經(jīng)建成了較為完備的高速公路交通運輸網(wǎng)絡,為人們的日常出行和區(qū)域之間的資源調配提供了便利。但隨著原有道路服務時間的增加及交通量井噴式的增長,部分路段出現(xiàn)了影響路用性能的問題,如路面病害嚴重、通行能力不足、服務水平下降等。相較于新建一條復線高速公路,采用增加車道結合舊路病害處治的改擴建模式可以在拓展現(xiàn)有通行能力的同時,實現(xiàn)資源的優(yōu)化利用,大幅降低建設成本,而且施工周期更短,施工速度更快。

改擴建工程不僅是簡單地拓寬現(xiàn)有道路,往往還涉及舊路病害的處治、新舊道路的整體拼接、互通的改造及交安附屬設施升級等一系列工作,需要占用既有道路,對于既有道路的交通流存在相應的干擾,存在保通與施工的矛盾。因此,改擴建項目往往需要分多個施工階段進行,并且每個階段都伴隨著相應的交通組織工作。

本文主要根據(jù)沈(陽)至海(口)高速茂名至湛江段改擴建項目(以下簡稱茂湛改擴建)施工中遇到的重點難點問題,分析現(xiàn)有管理和技術手段存在的不足,并針對擴建項目的相關特點,結合智慧交通、裝備智能化、節(jié)能環(huán)保等行業(yè)熱點,討論改擴建項目的創(chuàng)新與未來。

2 擴建項目施工重難點

2.1 原建設標準與現(xiàn)有規(guī)范存在差異

(1)原有道路的建設標準和現(xiàn)行的規(guī)范存在明顯的差異,給后期擴建帶來了相當大的技術復雜性。例如茂湛高速分五期建設通車,建成通車時間跨越1999年至2010年,采用的技術標準指標不一,和現(xiàn)有技術標準指標存在較大出入。

(2)新舊路之間的拼接位置是改擴建項目的質量薄弱點。新舊路基拼接后,由于土體性質不同,且固結穩(wěn)定期不一致,如不做處理則易產(chǎn)生不均勻沉降;在新舊橋拼接位置,由于新舊混凝土存在收縮徐變差、沉降差等,容易產(chǎn)生裂縫。且通行情況下,行車荷載會對拼接段混凝土形成擾動,影響拼接帶強度。因此拼接處的拼接處理及罩面是路面施工的重點部位。

(3)現(xiàn)狀路面往往出現(xiàn)了不同程度的路面病害,如裂縫、坑槽等,需要對既有路面采用針對性的舊路面病害處置。為準確甄別舊路病害程度并有效處治,對舊路路面的動態(tài)檢測、舊路病害的處治設計顯得尤為重要。

2.2 交通組織及安全生產(chǎn)壓力大

(1)擴建項目一般是連接重要城市或區(qū)域交通的主干線,例如茂湛高速項目作為連接粵西與珠三角的經(jīng)濟運輸動脈,不僅明顯影響沿線產(chǎn)業(yè)布局和城鎮(zhèn)規(guī)劃,還與沿線居民生產(chǎn)生活環(huán)境密切相關。此外,現(xiàn)有高速公路擴建均要求以“邊通車、邊施工”的模式進行[1],對交通組織的設計與實施提出了更高的要求。

(2)除了總體交通組織外,交通組織還要進行種類眾多的專項交通組織設計,如互通、服務區(qū)等功能區(qū)改造,天橋拆除或頂升加高,路改橋的交通轉換,臨時路側、中分帶開口,臨時交通轉換口等。交通專項組織往往同樣也需要分階段進行多次轉換,就如何減少對主線交通的影響、保證正常行車和施工人員的安全、降低后續(xù)協(xié)調工作量和難度,提前制訂相關方案。

(3)高速道路往往有與通信、電力、能源及鐵路等項目交叉或平行的路段,擴建時需要對兩側進行征地拆遷。受征地拆遷進度的影響,工作界面往往不連續(xù),容易出現(xiàn)進度不統(tǒng)一的情況。

2.3 路面施工效率受工作面、運輸條件的影響大

(1)采用雙側拼寬的擴建模式,以茂湛項目總體交組為例,大致分為三個施工階段:①兩側路基及路面基層施工,兩側施工至與老路面標高平齊,完成一側新建道路的護欄設施,見圖1。②交通轉換至一側雙向通行,另一側進行封閉,開展新老路面及橋涵結構物拼接施工,見圖2。③交通轉換至另一側雙向通行,封閉進行剩余半幅新老路面及橋涵結構物拼接施工,見圖3。最后實現(xiàn)雙向八車道通行。各階段產(chǎn)能不均勻,再加上路基段落施工的不連續(xù),尤其是在施工兩側拼寬階段,運輸通道及施工作業(yè)面狹窄,產(chǎn)能較低,容易造成機械設備和人員的窩工[2]。

圖1 第一階段交通組織示意圖

圖2 第二階段交通組織示意圖

圖3 第三階段交通組織示意圖

(2)互通、服務區(qū)的臨時匝道、轉換口、中分帶開口、緊急停車帶等需要占用主線路面或新澤西護欄施工的時間與空間,存在現(xiàn)有道路通行與施工的矛盾,以上交通組織個案均需編制專項施工方案,采用導改或封閉的措施,為路面施工提供工作面。而由于涉及路政、交警審批,流程往往很長,影響路面整體施工效率。

3 茂湛改擴建項目采用的優(yōu)化措施

針對上述重難點問題,在安全、高效、經(jīng)濟的前提下,茂湛改擴建項目在實際的施工組織中,考慮項目的特性,積極克服施工中常見的問題,最終保證改擴建的綜合目標,采用以下措施進行施工及交通組織的優(yōu)化。

3.1 強化總體目標管控意識,保障路面施工效率

樹立以路面施工為核心節(jié)點的目標管控意識。因為路面工程是高速公路承載車輛行駛的直接部位,路基橋涵等分項工程施工均為路面施工的緊前工序,改擴建項目每階段進行交通轉換前均需完成對應階段的路面施工,路面施工是改擴建施工的關鍵節(jié)點。同時由于路面施工對碎石備料場及拌和站的標準化要求高、臨建成本高,需要投入大量專業(yè)大型施工機械及配套人員,是影響整個項目效益的關鍵。因此路面施工進度直接影響整個擴建項目的施工安排,是改擴建項目的核心節(jié)點。如何保障路面施工效率,提高整體施工進度,有以下幾個關鍵點:①根據(jù)工期目標編制總體計劃、階段計劃,圍繞路面施工,展開生產(chǎn)布置。②根據(jù)總體、階段計劃,組織工、料、機分項計劃,結合施工段落,合理規(guī)劃臨建布局,利用現(xiàn)有高速,提升運輸工效,做好運輸規(guī)劃。③重視技術閉環(huán)管理,提升交通組織在擴建施工管理組織體系中的地位,以解決保通與施工的矛盾。④利用技術創(chuàng)新手段,高效施工,提升路面施工的連貫性。⑤合理配置施工機械組合,做好關鍵設備故障應對措施。

3.2 動態(tài)設計,優(yōu)化細節(jié)

既有高速公路在建設期間的指導思想與技術標準存在明顯差異,現(xiàn)有路面結構錯綜復雜,給后期擴建帶來了相當大的技術難度。我國高速公路技術標準經(jīng)歷了三次較大規(guī)模的變動,新舊路之間技術標準無法統(tǒng)一,單純地套用新技術標準會造成擴建工程與現(xiàn)有結構無法對接一致,對施工產(chǎn)生很大的阻礙。為此在實際施工中,應對擴建部分進行動態(tài)設計,針對具體問題,適應現(xiàn)場實際情況[3]。如茂湛項目在實際中采用了以下手段:①提升舊路測量精準度,利用雷達掃描技術,做好舊路動態(tài)測量。②統(tǒng)一普通路面結構和橋面鋪裝結構層厚度之間的差別,增加施工的流暢度。③精細化設計,針對特殊情況采用不同功能層,對荷載能力有限橋梁,采用減厚降載的設計。④針對“白加黑路面”拓寬路面形式,進行專題優(yōu)化。

3.3 關注綠色交通發(fā)展,充分利用舊路資源再生

在公路改擴建工程施工中,會產(chǎn)生大量的廢舊材料,部分材料可以實現(xiàn)回收利用,但是在實際中,這項技術應用相對較少,而且存在不少亟待解決的問題,如冷再生材料路用性能不足、廠拌熱再生材料利用率低、廢棄材料排棄不滿足環(huán)保要求等。因此,在針對公路進行改擴建的過程中,應關注綠色交通發(fā)展,對舊路資源再生能力和效率進行優(yōu)化提升,從廢棄物循環(huán)利用和節(jié)能降耗兩方面,加強廢棄物資源化綜合利用技術的研究和示范,帶動相關產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化升級,繼而推動經(jīng)濟的可持續(xù)健康發(fā)展。

4 改擴建工程的創(chuàng)新與展望

4.1 打造智能化交通組織,降低交通組織風險

在擴建過程中,以雙向四車道為例,緊急車道在大部分時間將被占用進行拼寬,留給車輛正常行駛的道路變得非常狹窄,若遇到封閉車道施工或一般交通事故,容易造成交通堵塞。如果形成了智慧型的交通體系,就能很好地避免堵塞情況,智慧交通系統(tǒng)可以根據(jù)施工具體部位提前進行交通分流并通過系統(tǒng)控制進行車速自動降速避險。同時,無人駕駛技術的運用在改擴建工程中也充滿前景,無人駕駛的關鍵能力是感知并傳達其周圍正在發(fā)生的狀況,從而執(zhí)行復雜操作,避免沿途的碰撞,減少因人為意外造成的碰撞損失。此外,由于不需要人員操作,原本為駕駛員提供的誘導提示和安防設施都可以省去,使得施工圍蔽占用的空間大幅減少,施工交通組織費用減少,也可提升運輸效益。

4.2 開發(fā)路基快速成型工藝,提升改擴建階段轉換效率

改擴建項目需要經(jīng)歷多個施工階段,路基施工受征地拆遷、軟基處理、降雨等不利影響,往往工期較長,阻礙下一階段交通轉換的進行。茂湛項目采用直立面板式泡沫混凝土工藝,既加快了路基成型,又減少了支擋結構物及相應的軟基處理措施[4]。

4.3 裝備智能化、定制化升級

目前常見的4改8的改擴建項目在施工時受限于拼接施工場地條件和施工空間,不利于傳統(tǒng)大型機械設備的運轉,而6改8的改擴建項目則面臨更狹窄的施工界面。在施工界面有限制,還要邊通車、邊施工的情況下,利用智能化、定制化的施工設備保障新建部分及新舊路拼接位置的施工質量,是改擴建項目機械設備發(fā)展的方向。茂湛項目針對性地開發(fā)了枕梁縱向銑槽機和臺階銑刨機,克服了施工空間狹小的問題,提升了施工效率。

4.4 利用多元化再生技術生態(tài)集約出實效

改擴建項目需充分利用舊路資源,既節(jié)約材料成本,又減少了廢棄舊路材料對生態(tài)環(huán)境的破壞,如對瀝青面層銑刨料,可采取冷拌、就地熱再生等技術,實現(xiàn)銑刨料循環(huán)利用;特別是就地熱再生技術,節(jié)約銑刨及廢料清理工序,經(jīng)濟又高效[5]。

5 結語

高速公路改擴建項目施工是一個有機系統(tǒng)的工程,需要全面了解項目及其周圍路網(wǎng)運營情況,通過分析比較論證,在減少對現(xiàn)有交通影響的前提下,保障施工作業(yè)的安全、穩(wěn)定、品質、高效。交通組織的優(yōu)化要做到“因地制宜,分流有度,保通有序,效益最佳”[6]。同時要克服施工階段多、施工作業(yè)面狹小且不連續(xù)等施工不利條件,重點關注新舊路拼接質量、重視舊路資源的高效集約使用。通過智慧交通、裝備智能化升級等手段保障改擴建項目施工綜合品質,兼顧保證項目正常施工和運營,降低改擴建對社會通行需求的不利影響,并為后期大規(guī)模改擴建項目施工提供經(jīng)驗。