劉高啟

（開封市杞縣公路管理局， 河南 開封 475200）

由于早期建設(shè)的高速公路多為雙向四車道，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國家高速發(fā)展發(fā)展的要求，因此，我國大部分地區(qū)的很多高速公路都因交通量快速增長而面臨著改擴(kuò)建問題，但是如何在充分利用老路面資源和在有限的資金情況下最大程度上改善和優(yōu)化道路的通行能力，是一個(gè)值得探討的問題。路面拼接施工方法現(xiàn)在大規(guī)模的運(yùn)用在道路的改擴(kuò)建當(dāng)中，該方法經(jīng)過實(shí)際的應(yīng)用，在施工過程常運(yùn)用預(yù)留拼接臺(tái)階和新型材料的方法，確保了路面拓寬拼接部位的施工質(zhì)量，路面拼接施工方法具有可解決交通壓力、避免破壞環(huán)境和能節(jié)約投入成本，由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被越來越多的參建單位認(rèn)可和大力推廣的施工工藝[1-3]。

1 改擴(kuò)建工程概況

某高速公路于2000 年建成通車，全長300km，為雙向四車道瀝青路面，路基寬度 26 m，自通車后交通量迅速增長，據(jù)統(tǒng)計(jì)2009年末，該高速公路斷面平均交通量已高達(dá) 41265 pcu/d，據(jù)工程可行性報(bào)告，到2035年該高速公路交通量預(yù)計(jì)將達(dá)12319 pcu/d，因此該道路的改擴(kuò)建問題迫在眉睫。為滿足交通的需要，經(jīng)業(yè)主和政府部門商定于 2017 年初對(duì)該該路段的4車道擴(kuò)建為8車道。該高速現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)形式:上面層為4 cm 的AC—13瀝青混凝土，中面層為6 cm AC—20瀝青混凝土，下面層為8 cm AC—25瀝青混凝土， 基層為20 cm 水泥穩(wěn)定碎石，底基層為30 cm的 石灰土。在改建過程中為合理地利用原有路面結(jié)構(gòu)所以采用了加鋪補(bǔ)強(qiáng)的方法，在原路面的基礎(chǔ)上進(jìn)行加鋪結(jié)構(gòu)形式為：上面層為4 cm SBS 改性瀝青 SMA—13; 拼寬路面結(jié)構(gòu)形式為上面層：4 cm SBS 改性瀝青 SMA —13 ，中面層： 6 cm SBS 改性瀝青 AC －20C ，中面層 ：+8 cm AC －25，基層 為34 cm水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層，底基層為 20 cm 低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層。

2 改擴(kuò)建施工工藝

2.1 拼接工藝原理

在對(duì)高速公路改擴(kuò)建的過程中，為了提高對(duì)原有交通道路的利用率，往往會(huì)采用單側(cè)加寬或者雙側(cè)加寬的技術(shù)方案。當(dāng)采用單側(cè)加寬的方案時(shí)，將會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生的干擾相對(duì)較小，即使在進(jìn)行施工時(shí)，也可以保證該道路的交通暢通，而且采用該方法可以保證新老路基之間的沉降差異較小。但在施工中需對(duì)原有道路和橋梁進(jìn)行橫行的調(diào)整，并需要對(duì)原有道路上方的上跨橋梁進(jìn)一步改造或?qū)⑵洳鸪亟?。一般情況下為了使交通系統(tǒng)更加完善，還需增加的中央分隔帶，這必將增加拆遷的難度，同時(shí)也會(huì)相應(yīng)的造成一些不必要的嚴(yán)重資源浪費(fèi)。 如果采用雙側(cè)加寬的方案，在施工過程中不需對(duì)線路的中線調(diào)整，從而可以保持該高速公路原有線型，充分利用率了原有高速公路的中央分隔帶、排水布置、地下管道等。另外目前的大部分的高速公路紅線距離路肩有較大的距離，在改擴(kuò)建當(dāng)中采用合理的措施可以很大程度上減少拆遷征地費(fèi)用，降低了施工成本，本項(xiàng)目加寬路段采用雙側(cè)加寬方案。

高速公路路面拼接是指將新舊路面的面層、基層和底基層等沿這道路縱向進(jìn)行銜接，保證道路在橫縱斷面可以消除新舊路面標(biāo)高差，因此必須要采用合理的處置辦法及施工工藝，使新舊路面各層結(jié)之間在拼接處能夠具有足夠的強(qiáng)度，進(jìn)而在幾何形態(tài)及整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上形成一個(gè)整體。在高速公路改擴(kuò)建中最大的難點(diǎn)也是質(zhì)量的控制關(guān)鍵點(diǎn)就是路面的拼接，路面拼接施工質(zhì)量的優(yōu)良性，直接決定了改擴(kuò)建之后道路的服務(wù)質(zhì)量和使用壽命。改擴(kuò)建之后的路面通常會(huì)因?yàn)椴痪鶆虺两岛蛙囕v荷載的綜合作用，在新的路面拼接部位產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，從而導(dǎo)致新舊面交接部位產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)病害。為確保新老路面拼接之后成為一個(gè)整體，提高拼接部位的強(qiáng)度從而抵擋路面變形，通常拼接部位采用挖臺(tái)階、鋪土工格柵和局部補(bǔ)強(qiáng)等措施來解決局部剪切應(yīng)力多大的問題，以提升道路的使用性能。本項(xiàng)目在路面拼接部位采用臺(tái)階錯(cuò)縫的形式拼接，該方法可以使路面垂直方向應(yīng)力分散的范圍更加廣，應(yīng)力峰值降低。

2.2 施工準(zhǔn)備工作

需先全面檢查道路的作業(yè)區(qū)域，清除舊路肩上不良土體與垃圾，確保路面的施工標(biāo)高。提前調(diào)查或者測(cè)量出原路面標(biāo)高，因?yàn)楹笃谝迷访娴目v斷面高程來控制是新舊路面的施工，之后調(diào)查原路面路質(zhì)情況，決定保留哪個(gè)車道路面，保留到哪一個(gè)結(jié)構(gòu)層次，對(duì)此進(jìn)行拼接，才能保證路面的施工質(zhì)量和使用質(zhì)量下，達(dá)到經(jīng)濟(jì)最大化，最后根據(jù)需要對(duì)路面施工標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

在進(jìn)行路面拼接之前，必須對(duì)舊路內(nèi)側(cè)路緣帶標(biāo)進(jìn)行全面復(fù)測(cè)，每隔一定距離測(cè)一個(gè)點(diǎn)，之后設(shè)計(jì)單位根據(jù)復(fù)測(cè)結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)，最終確定出設(shè)計(jì)標(biāo)高，施工單位再按照最終的設(shè)計(jì)標(biāo)高和調(diào)整方案進(jìn)行路面拼接施工。在設(shè)計(jì)和施工過程中路面拼接之后的縱斷面高程是利用調(diào)整各結(jié)構(gòu)層的厚度來實(shí)現(xiàn)，在調(diào)整的時(shí)候要仔細(xì)研究是否可以在底基層的頂面、基層的頂面和瀝青中面層的頂面上進(jìn)行調(diào)整，盡量在瀝青面層以下進(jìn)行調(diào)整，從而可以盡可能的降低工程造價(jià)。橫向調(diào)整的范圍應(yīng)盡可能在第二、三車道內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，新拼接的第四車道和硬路肩應(yīng)設(shè)計(jì)基本保持一致。舊路面的銑刨作業(yè)應(yīng)盡量運(yùn)用舊路超車道各結(jié)構(gòu)層，行車道中上面層全部刨除，下面層部分利用，最后在舊路上應(yīng)新加鋪一層上面層。銑刨作業(yè)時(shí)也應(yīng)按照拼接要求做成一定幾何尺寸的臺(tái)階，臺(tái)階及拼接部位不允許有松動(dòng)的粒料和灰塵，也不得有因機(jī)械造成缺角、啃邊和松散等情況不平整狀況出現(xiàn)。不論縱向還是橫向拼接縫，線型必須要順直，拼接部位的壓實(shí)度要滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)瀝青混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范規(guī)定，新舊路面在拼接施工過程中宜采用搭接方式，搭接的寬度不宜小于0.3m，為了探究不同搭接寬度下路面的力學(xué)響應(yīng)，本文根據(jù)實(shí)際狀況鋪筑了1km試驗(yàn)段，根據(jù)新舊路面所采用的結(jié)構(gòu)建立有限元模型并計(jì)算分析。在不同搭接寬度狀況下，設(shè)置搭接寬度之后的路面比不設(shè)搭接寬度的路面的最大拉應(yīng)力急速降低，隨著搭接寬度的逐漸增大，中面層的最大拉應(yīng)力緩慢增長。在拼接過程中中面層不設(shè)搭接寬度的最大拉應(yīng)力約為設(shè)搭接寬度 2倍左右，當(dāng)采用300cm搭接寬度時(shí)的最大拉應(yīng)力較搭接寬度為 30cm 時(shí)最大拉應(yīng)力僅增長 15%左右。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是由于不設(shè)搭接寬度時(shí)會(huì)導(dǎo)致接縫部位出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，隨搭接寬度的增加，應(yīng)力集中的現(xiàn)象會(huì)有所緩解。當(dāng)采用不同搭接寬度時(shí)，中面層所承受的剪應(yīng)力最大，設(shè)置搭接寬度的中面層較不設(shè)搭接寬度路面的所產(chǎn)生最大剪應(yīng)力有明顯的降低，隨著搭接寬度的增大，最大剪應(yīng)力不斷降低。當(dāng)搭接寬度采用 0.3m、1.2m、3.0m 時(shí)比不設(shè)搭接寬度時(shí)中面層所產(chǎn)生最大剪應(yīng)力分別降低了 10%、17%和18. %。主要是由于設(shè)置搭接寬度之后可以有效降低應(yīng)力集中顯現(xiàn)，因此路面基層承受了較大的剪應(yīng)力，且會(huì)隨著搭接寬度的增大，應(yīng)力分布將會(huì)更加均勻。綜合上述可知增大搭接寬度有助于改善路面的應(yīng)力狀態(tài)。

2.3 瀝青路面基層拼接施工工藝

瀝青路面基層拼接施工時(shí)的拼接尺寸和標(biāo)高是瀝青路面拼接時(shí)的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，當(dāng)基層厚度大于20 cm 時(shí)要分為兩層依次拼接鋪筑形成新的基層。本項(xiàng)目當(dāng)中上下基層的標(biāo)高是依據(jù)其中一側(cè)的拼接臺(tái)頂部高度與另一側(cè)硬路肩的邊緣高度共同決定。當(dāng)加寬的路基基層厚度大于20 cm且不大于40cm 時(shí)，加寬段的基層應(yīng)按按照厚度平均分為兩層進(jìn)行鋪筑。為了防止基層接縫部位出現(xiàn)反射裂縫，所以在基層的拼接縫處鋪設(shè)玻纖格柵，玻纖格柵的鋪設(shè)寬度為2m，玻纖格柵鋪設(shè)在新舊基層拼接縫兩邊各 1m 處，并且保證縱向?yàn)檫B續(xù)鋪設(shè)，搭接長度大于50cm。其工藝流程為：清理基層→進(jìn)行灌縫→噴灑透層油→鋪設(shè)玻纖格柵→噴灑粘層油。

2.4 瀝青路面面層拼接施工工藝

加寬段中下面層的施工工藝為: 采用兩臺(tái)前后隔開15 m左右的攤鋪機(jī)，攤鋪厚度按照設(shè)計(jì)對(duì)的標(biāo)高進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整，第一臺(tái)攤鋪機(jī)的外側(cè)應(yīng)沿縱向鋼絲控制的方向向前進(jìn)行攤鋪，鋼絲布設(shè)的以設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行控制，內(nèi)側(cè)使用橫坡儀進(jìn)行限制，第二臺(tái)攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪時(shí)兩側(cè)均使用縱坡儀限制。攤鋪的厚度應(yīng)根據(jù)路面的設(shè)計(jì)標(biāo)高做出相應(yīng)的調(diào)整，其攤鋪的范圍不應(yīng)遠(yuǎn)離第一臺(tái)攤鋪機(jī)內(nèi)側(cè)邊緣線，在攤鋪過程中兩臺(tái)攤鋪機(jī)獨(dú)立進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。

上面層瀝青混凝土攤鋪的寬度等同于路面設(shè)計(jì)寬度，在上面層攤鋪施工時(shí)采用三臺(tái)前后間距為 5米左右的三臺(tái)攤鋪機(jī)呈梯形先后進(jìn)行攤鋪，攤鋪時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制施工標(biāo)高，針對(duì)于病害需維修處理地段和超車道標(biāo)高需調(diào)整段等特殊標(biāo)段必須在鋪筑上面層前完成，保證加寬之后的路段與原路面平順連接。為了保證上面層接縫部位的密實(shí)性和防止接縫兩側(cè)的出現(xiàn)集料脫落的情況產(chǎn)生，因此在面層拼接前，在接縫內(nèi)側(cè)面刷了一層乳化瀝青粘層油。在對(duì)拼接之后的瀝青面層進(jìn)行壓實(shí)時(shí)，應(yīng)先在距接縫 35 cm以外的位置進(jìn)行碾壓，是為了防止接縫處的瀝青層產(chǎn)生推移。

3 管控要點(diǎn)與效益分析

路面拼接施工過程中必須要保證在下道施工工序前將所有有影響的工作面清理干凈，以免導(dǎo)致層與層之間不連續(xù)存在夾層等問題。所有瀝青混合料運(yùn)輸車必須采取保溫措施，本項(xiàng)目采用雙層覆蓋的方式，車廂的三面利用鋼板加 7cm厚石棉板，從而可以保證在運(yùn)輸過程中瀝青混合料可以保證一個(gè)合理的溫度，不影響混合料的攤鋪。運(yùn)輸車輛應(yīng)該在攤鋪工作區(qū)外調(diào)頭，不然會(huì)對(duì)聚酯玻纖布和對(duì)封層造成破壞，攤鋪機(jī)在開工前需進(jìn)行 1到2小時(shí)的預(yù)熱熨平板( 溫度不低于 100℃) ，攤鋪機(jī)開始時(shí)速度應(yīng)該放慢夯錘調(diào)大可以保證接頭處平整度。碾壓分初壓、復(fù)壓和終壓 3階段，壓路機(jī)碾壓時(shí)應(yīng)距離攤鋪方向5米左右并呈階梯形前后錯(cuò)開。在碾壓的過程中，事先調(diào)整好壓路機(jī)碾壓輪的灑水噴嘴，保證其灑水適量，不粘輪。由于整個(gè)施工過程不連續(xù)，因此在接頭位置碾壓完畢之后，用直尺劃線將取出多余的混合料，為后期施工接頭提供前期條件。

路面拼接施工是一種可以在保證施工質(zhì)量與充分利用了原有道路的基礎(chǔ)之上，極大的節(jié)約了施工成本投入。另一方面路面拼接施工的時(shí)間相對(duì)于新建路面施工極大的縮短了施工時(shí)間，從而節(jié)省了大量的勞動(dòng)與機(jī)械資金投入，同時(shí)，路面拼接施工極大程度緩解了交通壓力，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

高速公路改擴(kuò)建具有保護(hù)環(huán)境利用舊料、緩解交通壓力和節(jié)約投資成本的優(yōu)勢(shì)，路面拼接是高速公路改擴(kuò)建當(dāng)中的最為重要的一環(huán)，施工工藝正在不斷的優(yōu)化，新材料的不斷發(fā)現(xiàn)，定會(huì)使該施工技術(shù)不斷高速發(fā)展推廣。