邢 磊 徐嬌鳳

(中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 武漢 430056)

國(guó)內(nèi)高速公路改、擴(kuò)建多以兩側(cè)拼接為主，兩側(cè)拼接在常規(guī)改擴(kuò)建中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，本文結(jié)合蕪湖-合肥G5011(以下簡(jiǎn)稱“蕪合”)高速改擴(kuò)建工程兩側(cè)拼接和單側(cè)拼接方案對(duì)比研究，對(duì)擴(kuò)建方式的適用性進(jìn)行探討。

蕪合高速公路是安徽省“八五”期間交通基礎(chǔ)設(shè)施重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，起自肥東縣隴西立交，止于和縣雍鎮(zhèn)，為全封閉、全立交、控制出入的雙向4車道高速公路，設(shè)計(jì)車速100 km/h。本次擴(kuò)建范圍為林頭至隴西立交段，擬對(duì)現(xiàn)有道路進(jìn)行“4擴(kuò)8”，并將設(shè)計(jì)車速提升至120 km/h[1]。

1 蕪合高速公路現(xiàn)有特點(diǎn)

1) 路基比例大。通過(guò)統(tǒng)計(jì)，蕪合高速試刀山隧道至肥東段長(zhǎng)36.054 km，其中橋梁長(zhǎng)度556 m,占本段的1.54%。路基比例較大，路基改建方案將顯著影響“4擴(kuò)8”整體改造方案。

2) 路基填筑高度低。原高速公路路基填土高度普遍偏低，該路段共長(zhǎng)22.1 km(含淺挖4.004 km)占52.1%，處于低填淺挖狀態(tài)。過(guò)低的填筑高度使得通道凈空普遍較小，通道積水嚴(yán)重，阻礙了兩側(cè)居民的生產(chǎn)生活。

3) 路基防護(hù)系統(tǒng)完整性強(qiáng)。路基以“植草防護(hù)為主，偶見漿砌片石滿鋪和襯砌拱防護(hù)”為現(xiàn)狀，路基邊坡穩(wěn)定；挖方段以“路塹墻為主，局部可見襯砌拱+護(hù)腳矮墻防護(hù)”，挖方段邊坡穩(wěn)定，防護(hù)效果較好。

4) 超高排水等級(jí)低。現(xiàn)超高排水通過(guò)原中分帶預(yù)留過(guò)水孔導(dǎo)向非超高側(cè)，運(yùn)營(yíng)中導(dǎo)水孔淤堵不暢，后期不得不在積水嚴(yán)重段對(duì)中分帶開槽處理。

5) 路面現(xiàn)狀好。原蕪合高速公路采用水泥路面，后于2004年進(jìn)行“白加黑”大修改造，主要方案為對(duì)面板“沖擊破裂”并加鋪18 cm水泥穩(wěn)定碎石+18 cm瀝青混凝土面層，經(jīng)檢測(cè)，既有路面彎沉、平整度、行駛質(zhì)量評(píng)價(jià)為優(yōu)，部分路面病害主要以縱向裂縫和疲勞裂縫為主[2]。

2 擴(kuò)建方式的比選研究

立足蕪合高速公路“填筑高度低、路基比例大、路基防護(hù)系統(tǒng)完整性強(qiáng)、超高排水等級(jí)低、路面較好”等特點(diǎn)，結(jié)合“路線提速、4車道保通”要求，對(duì)兩側(cè)拼接和單側(cè)拼接進(jìn)行比選。

2.1 低路堤對(duì)改造方案的影響

1) 兩側(cè)拼接導(dǎo)致凈空進(jìn)一步降低。兩側(cè)拼接后，新拼接路基邊緣較老路路基邊緣降低18 cm，將導(dǎo)致現(xiàn)有路基填筑高度更低，進(jìn)一步降低通道凈空，方案示意見圖1。

圖1 兩側(cè)拼接新路標(biāo)高降低

2) 單側(cè)拼接可維持既有凈空。在相同路面改造方案前提下，單側(cè)拼接比雙側(cè)拼接路面標(biāo)高高23 cm，具有如下優(yōu)勢(shì)：①標(biāo)高抬升23 cm，可一定程度上改善凈空；②改善路基濕度，提高耐久性；③減少換填碎石土厚度0.17 m，體積約5萬(wàn)m3，節(jié)約造價(jià)693.2萬(wàn)元，方案示意見圖2。

圖2 單側(cè)拼接提高路堤填筑高度

經(jīng)論證分析，對(duì)于改善既有路堤過(guò)低和通道凈空方面，推薦單側(cè)拼接方案。

2.2 既有防護(hù)系統(tǒng)對(duì)改造方案的影響

通過(guò)調(diào)查，蕪合高速試刀山-隴西立交段路基防護(hù)現(xiàn)狀較好，應(yīng)盡可能考慮利用。

1) 兩側(cè)拼接防護(hù)全部廢棄。兩側(cè)拼接將不可避免地拆除既有路基防護(hù)系統(tǒng)，并對(duì)防護(hù)林進(jìn)行砍伐、移栽處理，難以充分利用現(xiàn)有防護(hù)系統(tǒng)。

2) 單側(cè)拼接防護(hù)利用半幅。單側(cè)拼接僅拆除單邊既有路基防護(hù)系統(tǒng)，并可保護(hù)一側(cè)防護(hù)林，利用了既有老路資源。

經(jīng)論證分析，基于充分利用既有防護(hù)系統(tǒng)的考慮，推薦采用單側(cè)拼接方案。

2.3 超高改造方案的影響

原老路設(shè)計(jì)車速100 km/h，本次“4擴(kuò)8”提高至120 km/h，經(jīng)統(tǒng)計(jì)全線共有超高段31處，合計(jì)總長(zhǎng)19.19 km，超高規(guī)模大、段落長(zhǎng)，超高排水改造方案難度大。

1) 兩側(cè)拼接超高排水施工難度大。超高排水系統(tǒng)需增設(shè)“縱向集水溝+集水井+橫向排水管+急流槽”系統(tǒng)，原老路并無(wú)橫向排水管可供接長(zhǎng)，因此需通過(guò)開槽或頂管施工增加橫向排水管。采取開槽施工路面破壞很大，采取頂管施工又非常困難，施工示意見圖3。

圖3 兩側(cè)拼接超高橫向排水管示意圖(單位：cm)

2) 單側(cè)拼接超高排水施工便利。單側(cè)拼接時(shí)，由于另外半幅路面需全部新建，可將橫向排水管直接埋設(shè)其下，不需要對(duì)老路路面開槽或頂管施工，對(duì)于超高段落占38.7%的蕪合高速而言具有很大優(yōu)勢(shì)，單側(cè)拼接施工示意見圖4。

圖4 單側(cè)拼接超高橫向排水管示意圖(單位：cm)

經(jīng)論證分析，基于保護(hù)老路路面和降低施工難度提高施工效率的考慮，推薦采用單側(cè)拼接方案。

2.4 路面利用方案的影響

現(xiàn)狀蕪合路面強(qiáng)度大、平整度高，需考慮充分利用既有路面[3]。

1) 兩側(cè)拼接需挖除硬路肩，老路利用率低。通過(guò)對(duì)既有路基路堤檢測(cè)，現(xiàn)有硬路肩下路床為弱膨脹土填筑，壓實(shí)度為89%～94%，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；同時(shí)，8車道改擴(kuò)建采取“分車道設(shè)計(jì)，3、4車道行駛大中型車輛為主”，拼接車道主要行駛重載車輛，若不挖除極易產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致路面開裂，兩側(cè)拼接方案見圖5。

圖5 兩側(cè)拼接挖除硬路肩

2) 單側(cè)拼接保留硬路肩，老路利用率高。單側(cè)拼接時(shí)，既有老路硬路肩“一側(cè)為擴(kuò)建后硬路肩，另一側(cè)為中分帶位置”，即利用了原硬路肩路面，且新老路面受中分帶分割，無(wú)沉降差影響，路面完整性高，具體施工方案見圖6。

圖6 單側(cè)拼接保留硬路肩

經(jīng)論證分析，考慮提高老路路面利用率，推薦采用單側(cè)拼接方案。

2.5 路面拼接方案影響

改擴(kuò)建中路面改造方案將顯著影響整體造價(jià)，對(duì)比如下。

1) 路面改造。由于單側(cè)拼接半幅路面采取全部新建，路面整體性顯著高于兩側(cè)拼接方案，并且新建路面結(jié)構(gòu)不受老路路面方案制約，薄于兩側(cè)拼接方案，造價(jià)低，其數(shù)量對(duì)比見表1。

表1 每延米路面數(shù)量對(duì)比表

通過(guò)計(jì)算,單側(cè)拼接路面方案造價(jià)低于兩側(cè)拼接方案，經(jīng)比選推薦單側(cè)拼接。

2) 超高路面的施工。蕪合高速受提速影響，有約19 km處于超高調(diào)整路段，受路面攤鋪厚度和寬度的影響，需對(duì)路面需采取分區(qū)、分層銑刨，分層攤鋪處理，施工較為繁瑣；單側(cè)拼接，僅對(duì)老路超高側(cè)進(jìn)行處理，可壓縮需要調(diào)整的段落；而兩側(cè)拼接必須處理全部超高段，提高了施工難度。

2.6 交通組織和施工便利對(duì)擴(kuò)建方案的影響

單側(cè)拼接可在不干擾老路交通流前提下施工新路，可有效緩解擴(kuò)建時(shí)交通組織壓力，當(dāng)新路修建完成時(shí)，交通轉(zhuǎn)移至新路并對(duì)老路進(jìn)行改造，交通組織單一，施工場(chǎng)地集中、便利、安全，交通導(dǎo)改3次即可全部通車[4-5];兩側(cè)拼接由于需對(duì)老路路面挖臺(tái)階，不可避免地壓縮老路通行斷面，降低通行效率，發(fā)生交通擁堵，交通導(dǎo)改次數(shù)增多，組織協(xié)調(diào)困難，且老路施工場(chǎng)地分散在公路兩側(cè)，施工不便，難以發(fā)揮機(jī)械設(shè)備性能,因此推薦采用單側(cè)拼接方案。

3 對(duì)比結(jié)果

通過(guò)以上比較，單側(cè)拼接更適合現(xiàn)蕪合高速擴(kuò)建，匯總結(jié)果見表2。

表2 拼接方式對(duì)比表

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析研究，當(dāng)老路具有 “線型標(biāo)準(zhǔn)低、路基比例大、交通量大、通道凈空低、橋梁病害多”等現(xiàn)狀特點(diǎn)時(shí)，擴(kuò)建時(shí)宜采用單側(cè)拼接；當(dāng)老路存在“線型標(biāo)準(zhǔn)高、構(gòu)造物比例大、互通多、橋梁可利用”等特點(diǎn)時(shí)，擴(kuò)建時(shí)宜采用兩側(cè)拼接。

[1] 沈成敏.蕪合高速公路初步設(shè)計(jì)說(shuō)明[Z].武漢：中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，2016.

[2] 范植煜.蕪合高速公路路面檢測(cè)報(bào)告[R].武漢：中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，2016.

[3] 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG D50-2017[S].北京：人民交通出版社，2006.

[4] 陳亞振.蕪合高速公路交通組織[Z].武漢：中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，2016.

[5] 董華均,黃婷婷,羅蓉,等.一種改進(jìn)的土工格柵處治橋頭過(guò)渡段路基的設(shè)計(jì)方法[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版),2016,40(6):1014-1018.