馮鑫樺

（重慶市萬州交通設計院 重慶市萬州區(qū) 404000）

二級公路改建設計關鍵性技術問題與對策

馮鑫樺

（重慶市萬州交通設計院 重慶市萬州區(qū) 404000）

我國對于交通基礎設施建設的投資規(guī)模逐年增加，但是很多公路技術等級低、路面和橋涵破損嚴重，亟需升級改造。二級公路介于高等級公路和低等級公路之間，對交通量的適應性較強。本文首先對二級公路的改建特點進行了介紹，然后對具體的改建設計技術進行了詳細探究。

二級公路；改建設計；技術

1 引言

二級公路質量控制問題十分重要，我國每年在二級公路改建方面需要投入很多資金，這會給國家經(jīng)濟帶來較大損失，制約交通行業(yè)的發(fā)展。因此，加強二級公路改建設計是當前交通行業(yè)發(fā)展的熱點問題。

2 二級公路的改建特點

（1）受早期技術條件的限制，原有道路采用的技術標準偏低，平縱組合不良、視距受限問題較多，形成了事故多發(fā)或黑點路段，需要收集交管部門資料和準確進行勘測，盡量從路線的平縱面上進行優(yōu)化設計，減少交通事故的發(fā)生。

（2）道路沿線經(jīng)過多年發(fā)展，部分路段經(jīng)過聚集發(fā)展成為村莊或集鎮(zhèn)，土地資源珍貴，各地改建工程除局部路段需要改線外，路線設計主要任務是對原有道路進行擬合與優(yōu)化。

（3）改建工程對于測量精度的要求遠高于新建工程，需要獲得準確的公路基礎數(shù)據(jù)，包括平縱橫線位數(shù)據(jù)和構造物定位等；原有道路建設年代較早，其設計資料或竣工資料基本缺失，需要詳細進行調查、勘探、測量和檢測。

（4）原有道路經(jīng)過多年運營和養(yǎng)護，一般存在部分小偏角、長短直線、大縱坡、同向曲線間直線長度不夠或平縱組合不良等問題，改建工程在綜合考慮安全、經(jīng)濟、舒適等原則下，不可避免地需要運用靈活性和寬容性的設計理念，對部分技術指標靈活進行掌握。

（5）城鎮(zhèn)路段一般混合交通量大，施工期間的區(qū)域間交通保障問題難以解決。

3 項目概況

該二級公路是主骨架公路網(wǎng)中的重要組成部分，本項目充分利用現(xiàn)有汽車專用二級公路改造建設成為全立交、全封閉雙向4車道的高速公路。改造后路線全長22.915km，設計速度80km/h，路基寬24.5m。

由于該路沿線地質條件復雜，且受到當時投資狀況、公路等級、服務水平及施工條件的限制，通車后公路病害逐漸暴露出來，主要表現(xiàn)為：路基沉降、沉陷；路面產(chǎn)生裂縫、龜裂，有些甚至完全破損；邊坡局部塌落；排水系統(tǒng)不夠暢通，部分涵洞淤塞、塌陷，橋涵臺背跳車嚴重。近年來，隨著交通量的快速增長，已經(jīng)成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展的“瓶頸”。

4 二級公路改建設計關鍵技術

4.1 對原有道路的評價

（1）對原有公路的安全性評價

公路的安全性評價指的是路線的平縱技術指標的規(guī)范性以及道路運營的安全性問題，通?？梢越挥上嚓P部門進行參考。通過研究，采用的主要措施如下：①改善平縱面線形、注重平縱組合設計，提供順直順暢的線形設計。②對平交口進行優(yōu)化設計，分類別進行渠化或加鋪轉角等設計。③對城鎮(zhèn)路段采用人車分離的城市道路斷面設計，設置人行道及花壇。④在局部改造困難路段設置交通標志、護欄或減速帶來引導、提醒司乘人員。

（2）對路基路面現(xiàn)況進行評價

在二級公路設計過程中，可以通過現(xiàn)場調查、彎沉檢測、路基勘探、資料收集等手段對原有路基路面進行詳細剖析，并且進行定量評價。

（3）對橋涵構造物的調查、檢測與評價

對于年久失修的公路，公路改建設計的關鍵是對橋涵等構造物現(xiàn)狀的檢查和評定，根據(jù)檢查和評定結果，最終確定改建方案。原有橋涵構造物的現(xiàn)狀調查主要包括使用現(xiàn)狀、結構及特征點的幾何尺寸等外觀普查；對巖石、混凝土材料進行強度試驗，同時收集原有橋涵構造物的施工圖文件、竣工圖資料和養(yǎng)護情況等；結合動載、靜載試驗，綜合判斷現(xiàn)有橋涵的承載能力。

4.2 公路路線設計

本項目在現(xiàn)有二級公路基礎上加寬改造為高速公路，路基寬度由16.5m增為24.5m，寬度增加8m，改造后設計速度仍然為80km/h。公路加寬存在單側加寬和兩側加寬兩種形式。

結合沿線地形、地質條件及既有構造物位置、數(shù)量、運營狀況等，特別是結合路基、橋涵等病害處治措施，采用定性和定量辦法綜合分析比較，分段研究采用雙側加寬還是單側加寬方案，以達到舊路利用率高、工程量省、施工方便的目的。對于存在大中橋的路段，考慮到單側加寬需重新形成路拱，部分橋面板需拆除后重新安裝，實施難度大，基本采用了雙側加寬的方案；對于路基一側存在高邊坡、高路堤、護面墻等大型構造物地段，多利用另外一側單側加寬；對于路基兩側地形平緩、邊坡低、僅有小型構造物段，多采用雙側加寬方案。雙側加寬約占全線的60%，單側加寬約占全線的40%。

4.3 路面設計的問題以及處理措施

（1）重新形成路拱。對于單側加寬路段，路面需重新形成路拱。對于利用舊路的一側，距離中央分隔帶邊緣3m范圍內(nèi)存在著0～12cm的三角帶，設計采用面層混凝土料進行填補，使之重新形成路拱。對于加寬的一側，由于設計高程抬高，距離中央分隔帶邊緣3.25m范圍內(nèi)現(xiàn)有路面與新鋪路面標高存在21cm的高差，若直接加鋪15cm路面后，尚存在6cm的高差需要找平，并且新舊路面存在著粘結問題，加寬部分與原路面存在橫向接縫問題，尤其是基層與面層在橫向直接相接，施工質量難以保證，通車后容易出現(xiàn)病害。設計采用挖除3.25m范圍內(nèi)路面面層、基層找平、新鋪4+5+6cm面層的處理方案，該種處理方案基層找平厚度為16cm，可以滿足基層的最小施工厚度，通過與加寬部分基層一起施工，可以有效地保證各層面的充分銜接。

（2）基層補強對于二類路面，挖除面層會使部分基層遭受破壞，因此需要對基層進行補強，當基層補強厚度小于15cm時，或局部路段出現(xiàn)坑槽破壞時，壓實度難以保證，一般采用素混凝土找平，以保證施工質量。

（3）路面橫向銜接為了保證新舊路面的整體穩(wěn)定性，在中面層結合部頂面鋪設3m寬玻纖網(wǎng)，以加強新舊路面的橫向銜接。

4.4 橋涵改造設計關鍵技術

（1）植筋技術的應用。植筋是在原有構造物上打孔、栽植法向鋼筋，利用縱橫向鋼筋與法向鋼筋形成一層鋼筋混凝土，通過植入的鋼筋承接和傳導彎矩引起的剪力，使新舊混凝土形成有機整體，從而達到提高梁體承載能力、增大結構物尺寸、有效利用原有結構物的目的。在本設計中廣泛地采用了植筋技術，主要應用在橋面鋪裝連接、舊橋伸縮縫U型鋼筋的更換與固定、墩臺蓋梁、臺身、基礎與舊橋結構的連接等部位。通過植筋技術的應用，提高了舊橋的技術等級，加強了新舊橋梁的結合。

（2）新舊混凝土界面處理技術。新舊混凝土由于收縮、徐變、溫度效應不協(xié)調以及車輛所產(chǎn)生的疲勞荷載作用，界面很容易破壞。在設計過程中：①對原混凝土表面進行鑿毛、粗糙處理，使新舊混凝土產(chǎn)生摩擦作用；②在結合面涂抹界面膠，使新舊混凝土產(chǎn)生粘結作用；③原混凝土表面植筋，通過產(chǎn)生銷釘作用和界面力學約束，提高混凝土之間的粘結及塑性抗力，防止裂縫延伸。用界面膠處理的混凝土結合面抗拉強度不低于該標號混凝土設計抗拉強度。

（3）鋼纖維混凝土橋面鋪裝技術。為加強橋面鋪裝與主梁的連接，同時為減少混凝土收縮，設計中橋涵均采用了鋼纖維混凝土橋面鋪裝技術。鋼纖維混凝土鋪裝層厚9cm，鋼纖維摻量0.8%（體積率）。

（4）新舊結構連接技術。本次改造設計中橋墩臺蓋梁、系梁、臺身、基礎與舊橋部分的連接采取了多項措施：①鑿除原結構端頭混凝土，使主筋出露，與加寬部分主筋對應焊接；②在素混凝土內(nèi)植筋以加強連接，涂抹界面膠以增強粘接力；③加寬部分，混凝土采用干硬性混凝土或摻入微膨脹劑以減少收縮，并加強養(yǎng)護。

5 結語

綜上所述，對于二級公路改建設計，首先需要綜合考慮工程的實際情況，然后明確設計思路，并且對相關技術進行研究，提出合理的解決對策。在公路運營多年后，不可避免的會出現(xiàn)各種病害。建設年代較早的二級公路承擔著繁重的交通任務，在改建設計過程中，應該對老路的現(xiàn)況進行全面調查，嚴格要求測量精度，注重細節(jié)設計和方案論證，這就是二級公路改建設計成功的重要保證。

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