摘要：文章結(jié)合柳南高速公路改擴(kuò)建工程，從分析舊路面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，提出與之適宜的拼寬路面設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合試驗(yàn)段施工發(fā)現(xiàn)的技術(shù)問題，對(duì)拼接方案進(jìn)行了比選探討，在確定能充分兼顧質(zhì)量安全和施工便利的指導(dǎo)性方案基礎(chǔ)上，列舉了典型路段的設(shè)計(jì)變更案例，以期為同類型改擴(kuò)建工程提供技術(shù)參考，促進(jìn)高速公路改擴(kuò)建工程的創(chuàng)新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高速公路改擴(kuò)建；路面拼接；臺(tái)階切割；楔形塊；混凝土現(xiàn)澆帶；橫向調(diào)坡

U416.05A030093

0 引言

高速公路擴(kuò)建常常需要進(jìn)行拼寬設(shè)計(jì)，如何結(jié)合路線線型設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層的拼寬方案是每一個(gè)改擴(kuò)建工程都要面對(duì)的問題。對(duì)于分離式路基可采用完全新建方式，但大部分受用地、原有結(jié)構(gòu)物等因素制約的路段，須采用對(duì)新舊路面結(jié)合部綜合處置后拼寬的方式。本文結(jié)合柳南高速公路改擴(kuò)建工程，從分析舊路面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，提出與之適宜的拼寬路面設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合試驗(yàn)段施工發(fā)現(xiàn)的技術(shù)問題，對(duì)拼接方案進(jìn)行了比選探討。

1 工程概況

柳州至南寧高速公路是國家“7918”高速公路網(wǎng)泉州至南寧的重要組成部分，是廣西交通量最大的高速公路。通車近二十年來，由于交通量增長迅速、車輛超載嚴(yán)重，本段道路的水泥混凝土路面陸續(xù)出現(xiàn)一系列病害類型，主要有路面裂縫（板角斷裂、交叉裂縫、斷板）、板底脫空、路面坑洞、縮（脹）縫填縫料老化、開裂、錯(cuò)臺(tái)、唧泥等。雖然有定期開展路面大中修養(yǎng)護(hù)，針對(duì)上述病害實(shí)施了換板或灌漿處理，但截至本次改擴(kuò)建實(shí)施前路面病害仍比較多，混凝土面板檢測(cè)脫空率為28.7%，路面舒適性較差，使用性能指數(shù)PQI有90%的路段評(píng)定在“良”以下［1］。在處治這些病害的基礎(chǔ)上，近年又在水泥混凝土面板上實(shí)施了“白改黑”改造，加鋪的瀝青混凝土面層總厚度從12 cm到14 cm不等，加鋪后路面破損狀況和路面行駛質(zhì)量總體處于優(yōu)等水平，車轍和抗滑性能總體處于優(yōu)良水平，但衰減較為迅速，預(yù)測(cè)車轍深度年平均增加0.7 mm，抗滑性能年平均約衰減3%～4%。因此，本次改擴(kuò)建的路面拼接需在考慮以上所有因素的情況下進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。

2 新舊拼接路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

2.1 舊路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

舊柳南高速公路的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為雙向四車道高速公路，行車道和硬路肩采用同種結(jié)構(gòu)類型，即24 cm水泥混凝土面層+1 cm瀝青石屑下封層+20 cm二灰穩(wěn)定碎石基層+16 cm級(jí)配碎石底基層（地下水位較高的路基中濕、潮濕路段則分別為18 cm、20 cm級(jí)配碎石底基層），實(shí)施“白改黑”加鋪的瀝青混凝土各層厚度分別為（3.5～4） cm SMA-13改性瀝青上面層+（7～8） cm AC-25改性瀝青下面層+（1.5～2） cm AC-5瀝青混凝土調(diào)平層。

2.2 新建拼寬部位的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)初設(shè)部批意見，柳南高速公路將整體改造為雙向八車道高速公路，除少數(shù)分離式路基段采用復(fù)合式路面外，其他大部分兩側(cè)整體拼寬路段為半剛性基層瀝青混凝土路面。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式見圖1。

3 拼接處理原設(shè)計(jì)方案

考慮保通需要，將28 m路基路面拼接縫設(shè)置在第三、四車道分界處（對(duì)于設(shè)置加減速車道的互通主線段為老路行車道與加寬車道分界處），3.75 m的硬路肩由于路面狀況良好，考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、交通組織等多方面因素，對(duì)有較大沉陷等病害的硬路肩范圍進(jìn)行補(bǔ)充注漿處理后，保留舊路硬路肩作為第三車道，具體見下頁圖2。

對(duì)于24.5 m、26 m路面，由于硬路肩寬度僅為2.75 m，考慮施工便利性，全部挖除老路硬路肩，將拼接縫設(shè)置在二、三車道標(biāo)線處，具體見圖3：

為避免拼接縫從上到下貫穿造成路面迅速出現(xiàn)反射裂縫，需在新舊路面各結(jié)構(gòu)層設(shè)置臺(tái)階過渡，根據(jù)國內(nèi)其他改擴(kuò)建項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，臺(tái)階寬度≥35 cm。路面拼接施工首先挖除原有硬路肩范圍水泥板及頂部加鋪瀝青層，拼接時(shí)自拼接縫向中央分隔帶一側(cè)分別銑刨0.7 m（SMA-13）和0.35 m（AC-20C）寬瀝青面層，并在上、中、下面層臺(tái)階處鋪設(shè)一層防裂卷材，沿現(xiàn)有水泥面板邊緣右側(cè)35 cm處分別開挖基層、底基層及底部路床。由于舊路的級(jí)配碎石底基層在拼接處不宜預(yù)留成型臺(tái)階，因此與基層臺(tái)階開挖面一起開挖，受施工中震動(dòng)影響，基層臺(tái)階下也容易出現(xiàn)坍塌和脫空現(xiàn)象，成為薄弱部位。

改擴(kuò)建設(shè)計(jì)需對(duì)此處進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，根據(jù)《高速公路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T L11-2014）以及其他高速公路改擴(kuò)建的經(jīng)驗(yàn)做法，設(shè)計(jì)采用無砂大孔混凝土及混凝土楔形塊現(xiàn)澆對(duì)拼接處進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，同時(shí)為了有效延緩和避免拼接部反射裂縫，鋪設(shè)1～2 m抗拉強(qiáng)度50 kN以上的玻纖格柵［2］，詳見圖4～5。

4 試驗(yàn)段的實(shí)施反饋及問題分析

混合料目標(biāo)配合比及標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)批復(fù)后，施工單位在舊路基較為干燥、病害情況較輕的路段進(jìn)行了試驗(yàn)段的切割和拼寬施工，在對(duì)拼接處結(jié)構(gòu)層采用人工補(bǔ)料、鋼輪壓路機(jī)靜壓、膠輪壓路機(jī)靜壓等措施碾壓后，舊路結(jié)構(gòu)層坍塌、脫空區(qū)可以有效解決，且結(jié)合部已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)臺(tái)階切割邊部切線順直、切面平整、未出現(xiàn)啃邊現(xiàn)象和夾心層、壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求等［3］。此時(shí)，若再反開挖切割結(jié)合處水穩(wěn)層，將會(huì)造成邊部松散、無砂大孔混凝土現(xiàn)澆帶形成多個(gè)接觸面等不利因素［4］。

同時(shí)，對(duì)于混凝土面板拼接處的植筋楔形塊，施工單位提出施工不便、上部水泥穩(wěn)定碎石剩余層厚12 cm不易壓實(shí)的實(shí)際困難，且在壓實(shí)過程中對(duì)楔形塊震動(dòng)造成植筋效果減弱以及對(duì)楔形塊被震碎表示擔(dān)憂。最終，試驗(yàn)路段未施工基層、底基層拼接處補(bǔ)強(qiáng)的混凝土楔形塊和無砂大孔混凝土現(xiàn)澆帶，且各項(xiàng)路面驗(yàn)收指標(biāo)達(dá)到預(yù)期，于是施工單位提出取消無砂大孔現(xiàn)澆帶以及植筋楔形塊補(bǔ)強(qiáng)方案。

5 拼接方案的比選優(yōu)化探討

針對(duì)試驗(yàn)段的實(shí)施效果和施工單位所提出的問題，通過各參建方現(xiàn)場(chǎng)核驗(yàn)和召開專家研討會(huì)，陸續(xù)進(jìn)行了三種方案優(yōu)化的比選探討，以便指導(dǎo)下一階段的大規(guī)模路面施工。

方案一：拼接部位保留無砂大孔現(xiàn)澆帶及植筋、優(yōu)化混凝土楔形塊，將植筋位置上移至舊路混凝土板中部，混凝土楔形塊厚度加大至拼寬基層厚度，呈倒“L”型，長度0.7 m，下部底基層、墊層結(jié)合處用無砂大孔混凝土現(xiàn)澆。結(jié)構(gòu)大樣詳見圖6。

方案二：取消無砂大孔現(xiàn)澆帶、保留植筋，優(yōu)化混凝土楔形塊。將植筋位置上移至舊路混凝土板中部，混凝土楔形塊厚度加大至拼寬基層厚度，呈倒“L”型，長度0.7 m，下部底基層、墊層結(jié)合處取消無砂大孔混凝土現(xiàn)澆，結(jié)構(gòu)大樣詳見圖7。

方案三：取消無砂大孔現(xiàn)澆帶以及植筋、優(yōu)化混凝土楔形塊。將混凝土楔形塊厚度加大至拼寬基層厚度，呈倒“L”型，長度0.7 m，下部底基層、墊層結(jié)合處取消無砂大孔混凝土現(xiàn)澆，結(jié)構(gòu)大樣詳見圖8。

根據(jù)上述方案說明可知，方案一的施工組織最復(fù)雜、繁瑣，方案三施工工序最為簡(jiǎn)捷，但方案一對(duì)新舊路面拼接部的成型質(zhì)量最可靠，能最大限度地減少兩側(cè)因?yàn)槁访娼Y(jié)構(gòu)剛度差異而形成的不均勻沉降。同時(shí)，設(shè)置無砂大孔現(xiàn)澆帶不僅可以保障塌陷區(qū)的回填密實(shí)度及壓實(shí)度，還能加強(qiáng)新老路面排水層的連通，有利于路面的耐久性使用。

方案二、方案三雖然從試驗(yàn)路段效果反饋結(jié)合處的壓實(shí)度也可以保障，但局部路段（特別是地下水位高的路

基潮濕路段）的結(jié)合處不平整，集料堆積起拱，拼接處因未切割開挖臺(tái)階而肉眼可見明顯的裂縫。現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收取芯位置偏少，且有的距離拼接處較遠(yuǎn)，基層、底基層壓實(shí)度檢測(cè)點(diǎn)也主要是在拼寬部分內(nèi)分布，并不能真實(shí)反映拼接處的真實(shí)壓實(shí)質(zhì)量。若按照方案二、三的結(jié)構(gòu)大面積施工，拼接處質(zhì)量將難以得到控制和保障。

最終各參建方一致認(rèn)為，方案二、三由于未設(shè)置無砂大孔現(xiàn)澆帶，不能保證拼接處的壓實(shí)，同時(shí)也無法保證新老路面內(nèi)部排水暢通，施工控制要求高，存在較大質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。最終選擇方案一作為優(yōu)化后的路面拼接設(shè)計(jì)通用方案，在此原則性基礎(chǔ)上，指導(dǎo)各具體路段的設(shè)計(jì)變更。

6 設(shè)計(jì)變更實(shí)施效果

在確定保留無砂大孔現(xiàn)澆帶及植筋、優(yōu)化混凝土楔形塊方案的指導(dǎo)性意見基礎(chǔ)上，結(jié)合各路段舊路基層的含水率、混凝土面板開裂等實(shí)際病害情況，陸續(xù)開展設(shè)計(jì)變更，普遍取得了較好的落實(shí)效果，下面列舉一處典型實(shí)施案例。

5標(biāo)某路段基層含水率較高，根據(jù)原施工方案的老路24 cm水泥板與18 cm二灰碎石之間需分層開挖，形成30 cm寬臺(tái)階?，F(xiàn)場(chǎng)切割后，發(fā)現(xiàn)部分路段的二灰碎石基層經(jīng)過多年路面間隙水浸泡，已經(jīng)處于松散狀態(tài)，部分甚至已經(jīng)不成型，開挖容易垮塌。如按原定位置實(shí)施，必將在中部留下薄弱部位，給瀝青面層留下早期開裂隱患，因此原方案的無砂大孔現(xiàn)澆帶的位置和尺寸必須調(diào)整。

按照方案一的優(yōu)化原則，既要保證拼接處的壓實(shí)，保障塌陷區(qū)的回填密實(shí)度及壓實(shí)度，同時(shí)保證新舊路面內(nèi)部排水暢通。經(jīng)各方討論后，一致達(dá)成調(diào)整路面拼接設(shè)計(jì)圖的具體做法：保留無砂大孔現(xiàn)澆帶，并將其向路中心線內(nèi)移30 cm，C40現(xiàn)澆混凝土的壓頂寬度由50 cm調(diào)整為70 cm，蓋過無砂大孔現(xiàn)澆帶，形成半“工”字型的交錯(cuò)面受力，帶肋16鋼筋間距由50 cm調(diào)整為30 cm，以此來保證拼接處的鏈接性，防止通縫引起的反射裂縫，變更前、后設(shè)計(jì)圖詳見圖9和后頁圖10。

該路段按照變更方案實(shí)施后，工程質(zhì)量良好，順利通過了交竣工驗(yàn)收，且至今未出現(xiàn)任何開裂、車轍或排水不暢等公路病害，進(jìn)一步論證了所選變更方案的合理性，落實(shí)了高速公路改擴(kuò)建高質(zhì)量發(fā)展的要求。

7 結(jié)語

通過分析柳南高速公路改擴(kuò)建路面拼接原設(shè)計(jì)方案和試驗(yàn)段實(shí)施過程中遇到的技術(shù)問題，探討了幾種拼接部位處置的比選方案，確定變更原則大方向后，成功指導(dǎo)多個(gè)路段完成施工方案的具體設(shè)計(jì)變更，進(jìn)一步拓展了路面拼接應(yīng)用技術(shù)，并針對(duì)該類問題歸納了一些實(shí)施建議，總結(jié)如下：

（1）設(shè)計(jì)方案不但要質(zhì)量可靠、安全實(shí)用，還須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件和制約因素綜合考慮，使方案滿足改擴(kuò)建項(xiàng)目施工操作便捷性的要求。

（2）勘察設(shè)計(jì)外業(yè)調(diào)查必須結(jié)合既有路基取樣試件的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，進(jìn)一步細(xì)化各路段的新老路基拼接方案設(shè)計(jì)，有效控制新老路基沉降差異，不應(yīng)采用“一刀切”的方式處理。

（3）設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部應(yīng)建立更加順暢高效的溝通機(jī)制，特別是路線專業(yè)進(jìn)行平縱橫設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)與路基路面專業(yè)的溝通協(xié)調(diào)，以提高路面縱、橫向拼接方案的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

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