潘春喜

（華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇南京 210014）

1 工程概況

該項(xiàng)目為二廣高速公路集寧至阿榮旗聯(lián)絡(luò)線安業(yè)至公主埂段，全段位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟境內(nèi)，擬將現(xiàn)狀省道S105 一級(jí)公路升級(jí)改造為高速公路。

項(xiàng)目主線起點(diǎn)位于錫林郭勒盟正鑲白旗安業(yè)村（與烏蘭察布交界處），終點(diǎn)位于正藍(lán)旗公主?。ㄅc赤峰交界處）全長178.851km，改造后設(shè)計(jì)速度120km/h，路基寬度25.5m。全線同步設(shè)置一條輔道，總長186.771km，輔道主要采用三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)。

2 總體方案

現(xiàn)狀省道S105 一級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為100km/h，路基寬度為25.5m，修建于2005年，設(shè)計(jì)依據(jù)為《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2003）及相關(guān)規(guī)范。

其一，平面：對(duì)現(xiàn)狀舊路平面測(cè)量后進(jìn)行擬合分析，舊路平面線形指標(biāo)較高，基本滿足現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

其二，縱斷面：舊路縱斷面線形指標(biāo)較低，此次升級(jí)改造對(duì)不滿足最大縱坡、最小凸曲線半徑、最小凹曲線半徑和豎曲線長度的路段進(jìn)行調(diào)整。

3 路基及防護(hù)改造方案

“一改高”工程對(duì)舊路資源的循環(huán)利用尤為重要，也是新時(shí)期交通運(yùn)輸部關(guān)于打造公路水運(yùn)品質(zhì)工程的要求，為充分貫徹落實(shí)“品質(zhì)工程、綠色公路”理念，此次升級(jí)改造對(duì)舊路平面完全利用，僅在緊急停車帶、互通及服務(wù)區(qū)等位置對(duì)舊路路基進(jìn)行加寬，其余段落則根據(jù)縱斷面指標(biāo)要求、新增通道及路面加鋪等因素對(duì)舊路縱斷面進(jìn)行調(diào)整。

首先，對(duì)于僅調(diào)整縱斷面的段落，在舊路路基防護(hù)、排水工程使用狀況較好的情況下均予以利用。針對(duì)縱斷面不同調(diào)整區(qū)間，采用不同的路肩邊部改造方案，最大限度利用既有防護(hù)設(shè)施。具體方案如下：

第一，縱斷面抬升高度△h≤0.4m 時(shí)，對(duì)既有路肩邊部保留，直接在原土路肩上現(xiàn)澆混凝土調(diào)平層以適應(yīng)縱斷面，維持現(xiàn)狀邊坡及防護(hù)設(shè)施不變。

第二，縱斷面抬升高度0.4m＜△h≤0.73m 時(shí)，現(xiàn)澆混凝土調(diào)平層已無法滿足路肩邊部的穩(wěn)定性要求，在路肩設(shè)置C30 混凝土護(hù)肩墻，以避免對(duì)路基進(jìn)行拼寬，減少拆除防護(hù)和路基拼寬工程量，減少占地。

第三，縱斷面抬升高度△h＞0.73m 時(shí)，路肩邊部設(shè)置護(hù)肩墻方案已不經(jīng)濟(jì)，則對(duì)原路基進(jìn)行開挖臺(tái)階拼寬，拼寬部分應(yīng)滿足壓實(shí)機(jī)械碾壓寬度，保證壓實(shí)效果。

其次，對(duì)于舊路局部加寬路段，涉及既有防護(hù)、排水圬工的拆除及邊坡表土的剝離，對(duì)上述拆除的圬工進(jìn)行重復(fù)利用，將其利用至新建防護(hù)和排水工程、構(gòu)造物的基底換填、線外工程等，對(duì)路基換填前的耕植土、邊坡表土、取土場(chǎng)表土等剝離后就近堆放，后期用于路基防護(hù)、綠化、臨時(shí)工程復(fù)墾中，做到100%利用。

4 路面改造方案

首先，對(duì)于主線縱斷面不需調(diào)整的路段，路面加鋪方案的制定主要以路面病害及結(jié)構(gòu)改善為導(dǎo)向，將路面技術(shù)狀況相近、病害類型相似的段落劃分為同一路段，并合理選擇路面改建結(jié)構(gòu)形式、混合料類型及原材料。

該項(xiàng)目路段劃分以舊路面表征結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的彎沉值L 及表征破損狀況PCI 作為主控指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合所在路段歷年養(yǎng)護(hù)情況、縱斷面指標(biāo)調(diào)整情況、施工期間路面狀況加劇劣化等其他因素綜合考慮。分別采用以下三種處置方案：

第一，對(duì)于舊路面彎沉L 代表≤28（0.01mm）且PCI≥70 的路段，該類路段路面整體承載力較高，基層結(jié)構(gòu)完整性較好，路面雖存在較多的縱橫向裂縫和輕微龜裂等病害，但未出現(xiàn)大面積龜裂、塊裂等嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性病害。路面改造方案應(yīng)充分利用既有路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，將面層銑刨并對(duì)下承層病害處治后再加鋪罩面。

震動(dòng)傳感器是報(bào)警系統(tǒng)的核心裝置，該傳感器能夠?qū)④囕v的靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電信號(hào)。設(shè)計(jì)采用SW-420常閉型震動(dòng)傳感器，該傳感器是一種單滾軸型全方位感應(yīng)觸發(fā)開關(guān)，可以全方位感受傾斜和震動(dòng)，它具有高穩(wěn)定性，高靈敏度，適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

該路段采用路面結(jié)構(gòu)Ⅰ型：在既有路面病害妥善處理基礎(chǔ)上，設(shè)置一層橡膠瀝青應(yīng)力吸收層SAMI，再加鋪8cm90#石油瀝青AC-25C 下面層+5cm 改性瀝青AC-20C 中面層+4cm 改性瀝青AC-13C 上面層。

第二，對(duì)于舊路面彎沉L 代表≤28（0.01mm）且PCI＜70 或28（0.01mm）＜L 代表≤40（0.01mm）的路段，該類路段路面整體承載力較高或有一定衰減，路面病害較為嚴(yán)重，存在密集的縱橫向裂縫、修補(bǔ)不良或塊裂等病害，基層同樣存在較嚴(yán)重病害，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行完善，以提高承載力和恢復(fù)路面使用性能。

該路段采用路面結(jié)構(gòu)Ⅱ型：在既有路面病害適當(dāng)處理的基礎(chǔ)上，加鋪一層20cm 水穩(wěn)碎石基層補(bǔ)強(qiáng)，再加鋪三層面層（同路面結(jié)構(gòu)I 型的面層）。

第三，對(duì)于舊路面彎沉L 代表＞40（0.01mm）的路段，該類路段路面龜裂、塊裂等結(jié)構(gòu)性病害嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)承載力已發(fā)生顯著喪失，舊路面基層、底基層病害較多、完整性差、承載力不足，需對(duì)既有路面進(jìn)行深層次處治并進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

該路段采用路面結(jié)構(gòu)Ⅲ型：銑刨舊路面7cm 面層及20cm 基層，加鋪一層20cm 低劑量水穩(wěn)碎石底基層+20cm 水穩(wěn)碎石基層補(bǔ)強(qiáng)，再加鋪三層面層（同路面結(jié)構(gòu)I 型的面層）。

其次，對(duì)于主線縱斷面抬高或下挖段，以及互通服務(wù)區(qū)變速車道、新增港灣式停車帶的段落，采用新建路面結(jié)構(gòu)：4cm 改性瀝青AC-13C 上面層+5cm 改性瀝青AC-20C 中面層+8cm90#石油瀝青AC-25C 下面層+20cm 水泥穩(wěn)定碎石基層+36cm 低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層。

5 通道及橋梁改造方案

5.1 通道橋增設(shè)方案

該項(xiàng)目升級(jí)改造為高速公路后，將取消現(xiàn)狀一級(jí)公路所有平交口，沿線農(nóng)牧民橫向的交通出行、放牧等生產(chǎn)、生活將受到較大影響。為滿足沿線橫向通行及放牧需求且不影響原有的出行方式，需在既有平交口附近增設(shè)天橋或通道，天橋或通道的選擇應(yīng)結(jié)合縱斷面改造、建設(shè)條件及牧戶需求等因素綜合分析。

第二，對(duì)于原有平交口位置路基填方高度較低（2m 以下）的段落，采用天橋上跨高速的方案，橋下凈空按5.5m 控制，同時(shí)考慮牧區(qū)放牧的需求及牛羊不上天橋的實(shí)際情況，天橋附近需同步設(shè)置一處小型放牧通道。

第三，對(duì)于主線填方高度在2～3m 左右的位置設(shè)置天橋或者通道時(shí)，需從縱斷面調(diào)整對(duì)主線影響段落、工程規(guī)模、地形條件等方面對(duì)天橋方案與通道方案進(jìn)行比選分析。通過對(duì)全線八個(gè)典型路段定性、定量分析比選發(fā)現(xiàn)，采用主線增設(shè)通道方案更具優(yōu)勢(shì)。

5.2 既有橋梁改造方案

該項(xiàng)目升級(jí)改造中，受舊路縱斷面指標(biāo)不滿足規(guī)范要求、路面加鋪及排水要求等多種因素影響，現(xiàn)狀舊路縱斷面需進(jìn)行不同程度抬升，而縱斷面調(diào)整對(duì)沿線既有橋梁改造方案影響較大。針對(duì)不同的路段，縱斷面調(diào)整在滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下，尚需適應(yīng)既有橋梁的利舊改造方案。對(duì)于既有橋梁路段縱斷面指標(biāo)滿足現(xiàn)行規(guī)范需求的情況下，不宜對(duì)舊路縱斷面進(jìn)行大幅調(diào)整，縱斷面的設(shè)計(jì)需適應(yīng)路橋銜接過渡。該項(xiàng)目針對(duì)路橋銜接過渡段的方案進(jìn)行比選論證如下（見表1）：

表1 路橋銜接過渡段改造方案比選

方案一（橋頭段路基路面下挖過渡）：該方案維持原橋梁不動(dòng)，僅對(duì)橋面鋪裝進(jìn)行銑刨重鋪。橋頭兩側(cè)各按0.3%進(jìn)行高差過渡。過渡方案為挖除原路面結(jié)構(gòu)到路床，對(duì)路床處理后，加鋪水穩(wěn)基層及瀝青面層。該方案對(duì)既有橋梁影響小，對(duì)橋頭過渡段施工要求高，總體工程規(guī)模相對(duì)較小。

方案二（頂升橋梁上部結(jié)構(gòu)，加高墊石）：將既有橋梁上部板梁頂升至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置處，加高支座墊石并更換支座。頂升后的橋梁為滿足橋梁抗震要求，需對(duì)既有臺(tái)帽進(jìn)行加寬處理。該方案施工技術(shù)成熟，總體工程規(guī)模小，適用于單孔橋梁改造及路面加鋪厚度不大的情況。

方案三（既有橋梁更換上部板梁）：對(duì)既有橋梁上部結(jié)構(gòu)板梁進(jìn)行更換，下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)臺(tái)帽、背墻拆除后重新澆筑。通過新建上部結(jié)構(gòu)、支座墊石及臺(tái)帽進(jìn)行調(diào)整以滿足橋面標(biāo)高提升的要求。該方案總體工程規(guī)模較大，適用于兩側(cè)橋頭路面加鋪厚度較大的情況。

方案四（既有橋梁解除鉸縫后提升）：對(duì)既有橋梁上部結(jié)構(gòu)板梁橋面鋪裝層進(jìn)行拆除，對(duì)鉸縫、抗震錨栓解除后，對(duì)所有梁體進(jìn)行單梁提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后重新澆筑支座墊石，并對(duì)抗震錨栓、鉸縫進(jìn)行植筋施工，最后鋪設(shè)橋面現(xiàn)澆層。該方案對(duì)既有橋梁結(jié)構(gòu)有一定影響，施工過程中需做好既有橋梁監(jiān)測(cè)工作，總體工程規(guī)模一般。

通過施工難度、工程規(guī)模、適用范圍等多方面因素綜合比選分析，該項(xiàng)目對(duì)主線既有小橋的改造推薦采用方案二，即對(duì)上部板梁進(jìn)行頂升，并對(duì)支座墊石進(jìn)行加高;對(duì)主線既有大、中橋的改造推薦采用方案一，即橋頭段路基路面下挖后進(jìn)行過渡。

6 沿線設(shè)施改造方案

該項(xiàng)目沿線分布既有服務(wù)區(qū)3 處，根據(jù)項(xiàng)目路前后段落總體分析，升級(jí)改造后全線設(shè)置4 處服務(wù)區(qū)，為合理控制服務(wù)區(qū)新增占地，新建服務(wù)區(qū)優(yōu)先利用既有服務(wù)區(qū)進(jìn)行改造，從而有效控制新增服務(wù)區(qū)占地面積及建設(shè)規(guī)模。

7 輔道設(shè)置方案

此次升級(jí)改造后，將取消現(xiàn)狀一級(jí)公路的平交口，為滿足道路沿線蘇木、嘎查的農(nóng)牧民東西向短途交通出行及正常的生產(chǎn)、生活需求，在主線單側(cè)同步建設(shè)一條東西向貫通的輔道。

輔道方案除需考慮自身技術(shù)指標(biāo)及工程規(guī)模外，還需結(jié)合主線舊路資源、通道設(shè)置、地質(zhì)條件及沿線牧民意見等因素綜合比選分析。

7.1 合理制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

輔道作為沿線農(nóng)牧民短途交通出行的基本保障型道路，采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不宜過高。過高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將造成占地面積及總體工程規(guī)模的大幅增加，同時(shí)也會(huì)對(duì)高速公路交通流量及運(yùn)營效益產(chǎn)生分流。因此，除局部段落與G510 和G207 共線段采用二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)外，輔道其余段落均采用三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度40km/h，路基寬8.5m。

7.2 合理選擇線位

7.2.1 避免切割牧區(qū)草場(chǎng)

草場(chǎng)是牧民的生存之本，該項(xiàng)目大部分段落位于錫林郭勒盟牧區(qū)。早期建成的集通鐵路及S105 一級(jí)公路，均為東西走向，對(duì)原有部分牧戶的草場(chǎng)已造成兩次切割，極大地影響了牧民的生產(chǎn)、生活。在充分踏勘沿線地形條件、征求沿線牧戶意見后，采用S105一級(jí)公路舊路當(dāng)年施工留下的施工便道進(jìn)行布線，即將輔道線位與主線高速并行，從而大幅減少主線與輔道之間的夾心地，避免輔道對(duì)草場(chǎng)的再次切割。

7.2.2 避讓沿線設(shè)施

該項(xiàng)目位于錫林郭勒盟南部高平原風(fēng)吹雪雪害重度區(qū)，且大部分段落位于渾善達(dá)克沙地腹地，防雪、防沙要求高。S105 建成后至今，已在道路兩側(cè)建成相對(duì)完善的防雪、防沙設(shè)施。輔道設(shè)置應(yīng)遵循自然地形地貌，不應(yīng)對(duì)既有的防雪、防沙設(shè)施造成破壞。故輔道線位的選擇在減少對(duì)草場(chǎng)切割的同時(shí)，應(yīng)盡量避讓已成型的固沙植被防護(hù)、積雪積沙平臺(tái)、防雪網(wǎng)等設(shè)施。

7.2.3 預(yù)留遠(yuǎn)期規(guī)劃條件

對(duì)主線、輔道并行路段，需合理分析主線與輔道間距。一是要對(duì)沿線各類設(shè)施進(jìn)行避讓，二是要滿足主線及輔道防雪、輸雪平臺(tái)要求，三是預(yù)留道路遠(yuǎn)期改擴(kuò)建的空間。遠(yuǎn)期主線高速存在四車道改六車道需求，而輔道存在三級(jí)公路升級(jí)為二級(jí)公路的需求。通過綜合分析研究后，主線與輔道的間距控制為土路肩間距20m。

8 結(jié)語

作為公路建設(shè)者，設(shè)計(jì)是公路建設(shè)的靈魂，設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接決定著工程實(shí)施的難易，尤其“一改高”公路項(xiàng)目，在靈活運(yùn)用設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，需綜合考慮既有一級(jí)公路的資源條件，做到舊路資源不浪費(fèi)、設(shè)計(jì)方案合理可行、公路出行安全舒適。通過西部荒漠地區(qū)“一改高”項(xiàng)目的實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，研究了一系列關(guān)鍵性技術(shù)問題，為從事類似公路升級(jí)改造的建設(shè)者提供可借鑒的工程經(jīng)驗(yàn)。