公路改擴建設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)分析

姜 超

(中煤科工集團武漢設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

0 引 言

交通擁堵已成為部分一級公路的常態(tài)化現(xiàn)象，不僅影響著道路的的通行能力，也增加了交通事故發(fā)生的幾率。為緩解嚴重的交通壓力，越來越多的一級公路進行改建或擴建。與新建一級公路項目相比，改擴建一級公路設(shè)計更為復(fù)雜。一方面設(shè)計受到原有的線形，規(guī)劃及環(huán)境條件的制約，另一方面改擴建工程項目施工時通常不對原有交通進行中斷，在進行公路改擴建設(shè)計時需要考慮因素更多。隨著國高網(wǎng)的進一步加密，公路交通建設(shè)仍在蓬勃發(fā)展，公路的改擴建工程是新時期公路建設(shè)的重要任務(wù)。

1 公路改擴建設(shè)計原則

一級公路改擴建設(shè)計以提高服務(wù)水平，改善道路功能為目標。對于現(xiàn)有的公路資源如橋梁、涵洞、綠化(高大喬木)等進行充分利用，最大程度上減少公路占地，避免造成土地資源的浪費。針對不同改擴建工程項目的不同特點，進行靈活設(shè)計，注重環(huán)保安全，以人為本的設(shè)計理念。公路改擴設(shè)計主要遵循原則如下。

(1)進行改擴建工程項目設(shè)計時，充分利用現(xiàn)有公路資源，并對沿線城鎮(zhèn)的經(jīng)濟發(fā)展進行準確預(yù)測，經(jīng)由科學(xué)合理的分析，完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，充分實現(xiàn)道路的功能，促進沿線發(fā)展。

(2)進行改擴建工程項目設(shè)計時，應(yīng)對規(guī)劃方案進行合理劃分。依據(jù)公路的功能，規(guī)劃方案可分為近期和遠期。首先近期方案可分段完成，再逐步實現(xiàn)遠期規(guī)劃，確保公路改擴建項目有序開展。

(3)進行改擴建工程項目設(shè)計時，要對原有線形進行準確測量，選取控制點，進行道路平縱線形擬合。針對道路現(xiàn)有條件如路基路面，橋隧通道等影響因素，判斷道路資源的利用程度，選取合理加寬方式，對于道路線形進行優(yōu)化設(shè)計。

2 改擴建相關(guān)設(shè)計影響因素分析

2.1 分期修建的情況

早期進行一級公路改擴建工程項目建設(shè)時，由于項目投資等因素的制約，左右路幅橫向分期建設(shè)或?qū)⒅黧w工程與附屬工程不同步建設(shè)是部分一級公路多采用的模式。但依據(jù)實際工程項目，這樣的分期建設(shè)使得項目建設(shè)時長，風險，安全性等不易受到管控，往往超出預(yù)期。改擴建工程項目以原有一級公路為基礎(chǔ)進行設(shè)計，項目建設(shè)對于沿線影響與新建道路項目相比更大，需要考慮的因素也更多。因此當改擴建項目路線較長時，根據(jù)實際項目特點可選用縱向分期建設(shè)，但應(yīng)對于路段交通流特性進行充分了解，交通組織的范圍影響進行明確。進行縱向分期建設(shè)時，雖然沒有明確縱向長度建設(shè)要求，但不宜過短，盡可能減少對沿線的社會影響，避免施工工期受到影響。

2.2 交通量預(yù)測重點分析

擬進行的改擴建工程項目經(jīng)過多年的開通運營，已經(jīng)深深影響著沿線人們出行方式以及社會經(jīng)濟的發(fā)展。項目會在現(xiàn)有交通量的基礎(chǔ)上持續(xù)且長期吸引沿線的交通量。因此，在進行改擴建設(shè)計的過程中，首先進行原一級公路對道路沿線區(qū)域發(fā)展，社會經(jīng)濟，路網(wǎng)功能等因素的細致分析，接著以此為基礎(chǔ)，進行改擴建工程項目趨勢交通量、誘增交通量、土地開發(fā)新增交通量的預(yù)測分析，最終得到符合項目特點的設(shè)計交通量，這樣改擴建項目完工后，道路的功能才能更好的體現(xiàn)出來。即改擴建項目設(shè)計不僅要考慮常規(guī)影響因素，原有道路對于沿線的影響亦是較為重要的影響因素，綜合考慮才能得到科學(xué)的預(yù)測結(jié)果。

2.3 改擴建設(shè)計方式

進行改擴建工程項目技術(shù)指標選取時，切忌生搬硬套，應(yīng)根據(jù)項目實際條件合理選取。對于道路設(shè)計的主要指標應(yīng)嚴格遵循，靈活選取次要設(shè)計指標。當項目條件受限，使得設(shè)計指標突破相關(guān)要求，應(yīng)進行方案的論證和相關(guān)安全性評價，最大程度上確保路線的均衡性和連續(xù)性，保障道路出行者的安全。結(jié)合沿線地形，進行合理的道路平縱橫綜合設(shè)計。在一些道路條件嚴重受限路段，為了避免對于沿線環(huán)境的毀壞，盡可能利用現(xiàn)有道路條件，設(shè)計指標在論證保證安全的前提下可適當降低。

3 改擴建關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 路基路面拼寬設(shè)計

在進行公路改擴建項目路基拼寬設(shè)計時，如何控制新老路基結(jié)合部位的質(zhì)量是需要重點考慮的因素。首先對于原路基需進行詳細踏勘，收集相關(guān)資料，對于路基拼寬方案和開挖措施進行合理選擇。為了使新老路基具有變形的一致性，可以通過設(shè)置土工材料，提高新老路基的整體性。為了保證新舊路面更好的搭接，可對既有道路路基路面進行開挖臺階，并設(shè)置土工格柵，避免新舊路面銜接位置的裂縫反射至面層。乳化瀝青透層設(shè)置在基層上部，可進一步促進面層與基層之間的結(jié)合，降低在汽車荷載作用下基層與面層出現(xiàn)層間位移的概率。路面橫坡較小會引起路面排水不良的問題，尤其在改擴建項目中，匯水面積的增加，會造成路面積水現(xiàn)象，存在行車安全隱患。比如可以通過拆除老路中分帶，用單向路拱橫坡代替原有雙向路拱橫坡。該方法適用于存在嚴重病害的既有公路，對于路況良好的既有道路，該方法建設(shè)投資大大增加，不經(jīng)濟。

3.2 涵洞通道設(shè)計

改擴建方案的不同對于涵洞通道的影響亦不相同。在整體式路基中，涵洞通道應(yīng)保持其結(jié)構(gòu)形式，將原有洞口拆除，新建涵洞通道的洞身幾何尺寸，交角等應(yīng)與原結(jié)構(gòu)保持順接，并在設(shè)計中留2 cm沉降縫。在分離式路基涵洞設(shè)計中，對于沿線地形進行充分調(diào)查，以保留原有排水系統(tǒng)為設(shè)計理念，以滿足工程項目排水，沿線耕地灌溉為設(shè)計目標。通道的技術(shù)標準選定主要考慮被交路的功能，綜合考慮沿線路網(wǎng)規(guī)劃等因素，最大程度滿足沿線人們的出行需求。在進行涵洞拼寬施工時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際條件進行中線、高程的準確放樣，并在施工階段及時復(fù)核。依據(jù)設(shè)計圖紙測量涵洞位置、尺寸、孔徑以及高程，若實際情形與設(shè)計方案有出入需及時聯(lián)系設(shè)計和監(jiān)理單位。蓋板涵的拼寬通常采用植筋和沉降縫拼寬，如圖1所示。植筋拼寬的操作復(fù)雜，施工較為麻煩，工程投資大。沉降縫拼寬投資金額小，施工簡便，適用于新建涵洞地基穩(wěn)定，拼寬長度4 m以上的涵洞拼寬方案?？鐝捷^小的圓管涵通常采用沉降縫拼接的方式加寬。箱涵的拼寬與蓋板涵相同，兩種拼接方式均適用，但若拼寬箱涵為明涵，搭板斷面和舊涵洞牛腿之間應(yīng)進行深度超過30 cm的植筋處理。

圖1 蓋板涵拼寬

3.3 橋梁拼寬設(shè)計

進行原有橋梁改擴建設(shè)計時，進行橋梁承載能力的驗算并實施加固措施，確保其能滿足在新的設(shè)計標準下對于承載能力的要求。新建橋梁與原有橋梁的連接部設(shè)計是橋梁改擴建中的重要設(shè)計內(nèi)容，對于施工效果也有著明顯的影響。上下結(jié)構(gòu)之間避免連接的方式有著突出的優(yōu)點，一方面原有橋梁與新建橋梁受力不會有影響，對于施工流程可進行簡化。另一方面也降低了施工時連接的施工難度，盡可能保障原有交通的正常通行。但也存在一定的不利之處，原有和新建橋梁在受到外界車輛荷載作用時會出現(xiàn)撓度不均衡的現(xiàn)象，對于后續(xù)路面的瀝青鋪裝有著嚴重影響。

3.4 改擴建交通組織設(shè)計

改擴建項目的交通組織設(shè)計與以上設(shè)計項目相比，更為系統(tǒng)且復(fù)雜，直接決定著施工期間運營的安全性。改擴建的形式?jīng)Q定著交通組織設(shè)計方案，進而影響著后續(xù)車流誘導(dǎo)以及封閉車道措施的實施。路基進行雙側(cè)加寬時，左右幅的施工可保持一致，通過隔離網(wǎng)的設(shè)置進行隔離施工，并利用可變情報板或相關(guān)交通標志對于施工信息進行預(yù)告，最大限度地保障原有公路的通行正常。當出現(xiàn)分段半幅中斷交通施工時，如橋梁上部構(gòu)造連接施工，中央分隔帶開口可作為繞行控制點，但繞行方案應(yīng)進行合理設(shè)計，繞行距離不宜過長。為了確保施工中原有道路交通流的穩(wěn)定性和通行的服務(wù)水平，可采用適當交通管制措施。當?shù)缆烦霈F(xiàn)嚴重擁堵現(xiàn)象，對于相關(guān)道路的互通入口可進行暫時封閉，采取強制性交通管制。

4 結(jié) 語

隨著國高網(wǎng)的進一步加密，公路交通建設(shè)仍在蓬勃發(fā)展，公路的改擴建工程是新時期公路建設(shè)的重要任務(wù)。但目前部分公路的路用性能，車道數(shù)等已與日益增多的交通流不相匹配。在進行公路改擴建設(shè)計時不僅應(yīng)根據(jù)實際項目進行靈活選擇，還應(yīng)確保設(shè)計的科學(xué)合理性，最終實現(xiàn)改擴建項目對于道路功能提升，道路耐久性增強，道路通行安全性提高的目的。