趙景彭

（山西省交通物資供應(yīng)總公司，山西 太原 030006）

山西省部分早期建設(shè)的高速公路至今已運營10多年，隨著山西省經(jīng)濟的高速發(fā)展，很多地區(qū)的高速公路車流量增長遠遠超出了預(yù)測結(jié)果，并在今后一段時期內(nèi)仍將保持較高的增長速度，導(dǎo)致服務(wù)水平逐年降低，個別路段擁堵嚴重，事故頻發(fā)，需要及時進行改擴建。

長邯高速山西段地處黃土高原，溝壑發(fā)育，隧道和橋涵在整個線路中占有很大比例，高速公路的改擴建路線指標要求高，填挖大、構(gòu)造物多且路側(cè)的用地條件差，很難采納和運用平原地區(qū)一般高速公路改擴建設(shè)計的經(jīng)驗，因此本文針對長邯高速公路山西段的特點及特殊環(huán)境，提出山區(qū)改擴建高速公路的主要問題及設(shè)計的控制要點。

1 長邯高速公路改擴建存在的主要問題

1.1 改擴建的總體建設(shè)條件復(fù)雜

長邯高速公路山西段，途經(jīng)太行山區(qū)，現(xiàn)有多處平面、縱面指標僅滿足現(xiàn)行80 km/h設(shè)計車速、四車道高速公路極限指標的要求，2002年貫通至今已運營10余年，基礎(chǔ)設(shè)施老化，病害多發(fā)。與此同時，河北段全程雙向六車道與山西段雙向四車道的不均衡布局，造成了山西段運營壓力較大。改建設(shè)計中存在80 km/h、100 km/h 兩種設(shè)計速度，32 m、39.5 m、33.5 m三種路基寬度；存在雙側(cè)拼寬、分離新建、完全利用等多種改擴建方式，又有高邊坡、橋梁、隧道等多種形式，改擴建難度大。

長邯高速山西段起點至西賈段40.1 km，設(shè)計速度80 km/h，其中東陽關(guān)至黎城北6.150 km改擴建為雙向六車道，路基寬度32.0 m；黎城北至黎城西9.600 km改擴建為雙向八車道，路基寬度39.5 m；其余路段24.35 km利用現(xiàn)有高速公路作為一幅，新建一幅路基寬度采用16.0 m。西賈至終點段13.426 km改擴建為雙向六車道，設(shè)計速度采用100 km/h，路基寬度33.5 m。

1.2 原有道路交通流量大 施工保通困難

長邯高速是晉煤外運的主要通道之一，自2002年建成通車以來，交通量增長迅猛，2007年交通量達22 041輛小客車/日（2012年達到58 167輛/日），全線長約53.5 km，分離新建左幅三車道26.2 km，原有路基兩側(cè)加寬兩側(cè)拓寬改造27.4 km，利用右幅24.4 km。路基及橋梁下部施工期，道路限制速度為60 km/h。服務(wù)水平降至三級，施工期間的道路通行能力10 943輛/日，橋梁上部施工及路面施工期，道路限制速度為40 km/h。服務(wù)水平降至三級，施工期間的道路通行能力為6 509輛/日，顯然施工期間的通行能力遠遠小于實際需求，加之長邯高速公路地形橫坡陡，路線走廊帶狹窄，發(fā)生擁堵后交通疏散較難。

1.3 原有橋隧所處地質(zhì)條件差 改造施工風險大

長邯高速走廊地形河流溝谷發(fā)育，橋隧構(gòu)造物較多。橋梁兩側(cè)拼接加寬方案，兩者的縱、橫向搭接是工程技術(shù)難題。長邯高速改建需接長施做97道涵洞，新老涵洞交接處，很容易發(fā)生不均勻沉降，拼接處開裂導(dǎo)致滲漏水，加之部分地區(qū)涵洞下覆黃土，滲水后又加重了不均勻沉降，甚而導(dǎo)致路面縱向裂縫。

高速隧址區(qū)黃土覆蓋較厚，原有隧道穿越黃土地質(zhì)，采用隧道加寬方案施工風險太大，改造采用新建隧道，新建幾處隧道處于黃土與灰?guī)r區(qū)，存在土石分界及基巖的全—強風化層隧道施工容易發(fā)生掌子面塌方與涌水的可能；新建隧道下穿既有道路，隧道施工容易導(dǎo)致既有道路開裂和損壞；部分新建隧道埋深較淺，地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道開挖度大，大部分隧道洞口均存在黃土，施工時極易由于排水與偏壓問題而導(dǎo)致洞口段坍塌。

1.4 改造拆遷工程量大 環(huán)境保護差

長邯高速公路拓寬擴建時，采用兩側(cè)加寬原有路基于構(gòu)筑物，拆除工程量大，拆下的瀝青、鋼鐵、石塊材料再生或循環(huán)利用成本高，一般均作廢棄物處理。長邯高速存在較多挖方地區(qū)，本身黃土邊坡較高，拓寬產(chǎn)生的邊坡更高，故挖方產(chǎn)生棄渣基本均廢棄，導(dǎo)致水土流失大，污染多，此外長邯高速通過濁漳河、西流地下水源準保護區(qū)，大量的拆除工程和水土流失不利于水源保護，環(huán)境保護差，不利于國土的均衡開發(fā)和沿線地方經(jīng)濟的發(fā)展。

2 改擴建設(shè)計要點

對原有長邯高速公路山西段進行改擴建，則面對新老路結(jié)合利用、施工期間交通組織、區(qū)域環(huán)境保護等諸多不利條件，故而提出針對路線、路基、路面、排水、橋隧、交通組織等設(shè)計要點。

2.1 路線

路線平面設(shè)計應(yīng)充分利用老路段，盡量在原路布設(shè)線位；對于原路繞行距離較長、設(shè)計標準低、與區(qū)域發(fā)展規(guī)劃沖突較大時，采用新建左右幅，應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)、地物條件和大橋、互通、隧道的較佳位置進行路線設(shè)計。

全線區(qū)分兩種舊路利用情況，即局部長大縱坡段，利用舊路為右幅段共長24.35 km；舊路兩側(cè)加寬段共長29.176 km（貫通），路線均沿舊路中心布設(shè)。為擬合舊路，對全線利用舊路段，都進行了點位實測和平面擬合分析，按平面擬合精度±10 cm控制，擬合線位與分中點位偏差絕對值在0.1 m以內(nèi)的點位數(shù)占94.79%，施工圖路線平面設(shè)計線位與舊路中心線擬合良好、可行。路線的縱面設(shè)計應(yīng)考慮與橋梁、路線交叉、路面設(shè)計、濕陷性黃土處理、沿線隧道管理站與服務(wù)設(shè)施改造方案等，保證工程方案高程協(xié)調(diào)性，濕陷性黃土路段要盡可能維持現(xiàn)有路基高程，避免產(chǎn)生新的不均勻沉降。

2.2 路基、路面

根據(jù)新建路的平面位置，調(diào)查原有路基的修建歷史、老路基的狀況（填挖方邊坡坡率、設(shè)置擋墻的情況、路基填料組成、密實度、含水量等）、路面的使用情況，并應(yīng)進行路面強度及路面使用狀況的檢測和評價。

2.2.1 新舊路基拼接的主要設(shè)計理念

a）填筑加寬前原路邊坡挖除松土和基底耕植土各30 cm，后按1∶1.25坡率削坡。b）加寬部分進行基底處理。c）原路基邊坡自下而上挖臺階與填筑同步。要求路床壓實度不小于96%，上路堤95%，下路堤94%。d）填土高度大于8 m路段分別按施工長度采用沖擊碾壓或滿夯補強。e）路堤高4～8 m路段路床內(nèi)設(shè)1層土工格柵，填高大于8 m時路床內(nèi)設(shè)2層土工格柵。f）原路肩擋墻路段，填至路床底面時拆除擋墻上部至路床底面。路堤擋墻路段，填至路堤墻頂時對墻頂原邊坡削坡、開挖臺階。路肩、路堤墻頂鋪設(shè)1層土工格室。老擋墻段路堤填料采用石渣或4%石灰土填筑。老路肩擋墻段拼接路基坡腳設(shè)置矮墻。g）分離新建與舊路合并段原路邊坡進行拆除防護、排水工程和清坡、挖臺階等處理。

2.2.2 路面設(shè)計理念

據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTJ D50—2006）要求，應(yīng)根據(jù)路面破損情況調(diào)查和強度測試情況，分別選擇路面外觀及強度好、中、差的典型使用狀況，進行分層鉆芯或探坑取樣，采集瀝青混合料和基層、底基層、土基的樣品試驗，分析路面破壞原因，判斷其破壞層位及各結(jié)構(gòu)層是否可以利用。

2.3 排水

2.3.1 路肩排水

土路肩采用厚6 cm C20混凝土硬化。挖方段路肩下設(shè)置碎石盲溝，收集路面滲水通過邊溝內(nèi)壁的預(yù)留PVC排水管排入路塹邊溝。

2.3.2 路面表面排水

填方路段在路肩設(shè)攔水帶，匯水經(jīng)邊坡急流槽排入路堤邊溝；老路超高路段排水方式為中央分隔帶過水明槽，完全利用路段，超高方式不變；加寬六車道路段，原10 m間距開口明槽間增設(shè)一道；加寬八車道超高路段，在中央分隔帶側(cè)采用縱向集水溝和集水井，經(jīng)橫向排水管和邊坡急流槽排水入路堤邊溝。挖方段時，經(jīng)橫向排水管排路面水入加深的路塹邊溝。

2.3.3 中央分隔帶排水

兩側(cè)加寬段原中央分隔帶采用的底部設(shè)縱向盲溝和橫向排水管排水方式不變，采用接長老路的橫向排水管。老路完全利用原段中央分隔帶排水不變。

2.3.4 部分通道排水不暢處治措施

a）適當調(diào)整通道處改路縱坡，減少地表水進入通道。b）通道附近有低洼地時，開挖排水溝或埋置管涵引雨水入低洼地。

2.3.5 水源準保護區(qū)排水

路線經(jīng)濁漳河、西流地下水源準保護區(qū)路段，匯集橋面，路面雨水經(jīng)油水分離池凈化處理后排入橋下邊溝。

2.4 橋涵、隧道

2.4.1 橋梁

按照長邯高速山西段 2010、2011、2012、2013 年的定期檢測報告，以及部分橋梁的動靜載報告，存在以下情況及加固方案：

a）按照各橋各部件最新的定期檢測病害情況、進行了承載能力驗算、動靜載試驗，并做一定的病害原因分析。改建設(shè)計應(yīng)緊密結(jié)合定期檢測成果，逐橋進行有針對性的加固維修設(shè)計。

b）部分既有橋梁體腹板上存在豎向裂縫（迎賓、長興等大橋），且腹板裂縫與底板裂縫貫通，應(yīng)進一步核實腹板裂縫的寬度，對于腹板開展較大的裂縫，除進行裂縫壓力灌漿外，還應(yīng)進行粘貼鋼板或粘貼碳纖維布（板）等局部補強處理。

c）加寬橋梁的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量采用與原有橋梁相同的結(jié)構(gòu)型式，同時需加強截面的研究，截面剛度不要相差過大，應(yīng)對舊有鋼筋混凝土空心板做承載能力、正常使用評價外，對拼接后的整體結(jié)構(gòu)還應(yīng)做既有和新拼接部分的變形協(xié)調(diào)方面的分析。既有橋梁伸縮縫的處理與現(xiàn)有橋梁伸縮縫的設(shè)置應(yīng)進行專項分析。

對于橋涵構(gòu)造物的加固利用，在實施過程中可能會發(fā)現(xiàn)新的病害，施工中設(shè)計應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場情況，及時動態(tài)核查、調(diào)整設(shè)計。

2.4.2 隧道

在設(shè)計中考慮應(yīng)急救援、逃生距離、工程實施難度以及類似工程運營與建設(shè)經(jīng)驗，結(jié)合交通量、車輛組成、縱坡等因素，進行了綜合論證。提出新建段采用“單洞三車道+縱向救援通道”,隧道建筑限界：凈寬14.0 m，限高5.0 m；救援通道建筑限界：凈寬5.0 m，限高5.0 m。利用既有隧道建筑限界：凈寬9.75 m，限高5.0 m。

表1 原有隧道設(shè)置一覽表

表2 新建隧道設(shè)置一覽表

2.5 交通組織

根據(jù)交通分析，施工期間的交通很難滿足交通需求，因此施工時要重點做好交通疏導(dǎo)，交通信息及時預(yù)告、實時告知。拼接路基施工期間，在路側(cè)護攔外設(shè)置彩鋼隔離板隔離施工，設(shè)置臨時警示標志，不影響主路交通。路面施工期間，采用半幅、分段交替施工，設(shè)置相應(yīng)的限速、疏導(dǎo)等臨時標志，保證四車道通行。橋梁施工期間，一幅拼接時，另半幅并道通行；另半幅施工時，拼接完成半幅強度達標后可以通行。新建涵洞施工采用封閉一幅，通行另一幅的方法進行疏導(dǎo)。

3 結(jié)語

本文根據(jù)長邯高速公路山西段原有道路特殊工程地質(zhì)條件、工程改擴建的特點，探討了山區(qū)高速公路改擴建設(shè)計的要點，以期在安全、經(jīng)濟、環(huán)保等設(shè)計指標滿足合理統(tǒng)一的要求。以上是筆者的一些淺見，不當之處，請各位前輩及同仁批評指正。