高速公路改扩建工程设计方案 摘 要：分析了郑漯高速公路改扩建工程设计中加宽方案的路基比选，特殊路基设计，路面、桥梁拼接及涵洞接长技术，给出了相应的结论。关键词：高速公路 扩建 设计方案京珠国道主干线郑州至漯河段高速公路(简称郑漯高速)自1998年建成通车以来，以其高速、平稳、畅通的优质服务承载着繁重的运输任务，2003年交通量达小客车13827辆/d。目前，受郑州的影响，其短途交通压力日显突出，是京珠线河南境内最繁忙的路段。随着交通量以较快的速度递增，公路服务水平逐渐下降，已不能满足发展要求。根据交通量预测，2010年本路段交通量将达44600辆/d(小客车)，2030年将达到98468辆/d，所以，该路段的改扩建工程势在必行。1 高速公路改扩建工程设计方案比较1.1 整体式路基与分离式路基比较采用分离式路基施工期间可避免对现有高速公路通行的影响，避免了路基、路面、桥涵、立交的拼接及互通式立交改造的技术难点，但是占地多、工程量大、拆迁大，对环境影响较大，路基间边沟排水困难。若采用整体式路基，则占地、拆迁等工作较小，对环境影响也小，具有以下明显的综合优势。(1)能更好地适应交通发展的需要。郑漯高速公路最贴近交通发生源，原路扩建能最大限度地满足沿线交通发展需求。(2)能很好地适应现有交通量的要求，充分发挥国道主干线公路的作用。(3)为以后发展留下了选择余地，为路网合理布局提供了条件，减少了与未来规划的矛盾。1.2 双侧加宽方案与单侧加宽方案比较现在郑漯高速公路路基高度一般为36m，坡角外占地界58m为绿化通道。所以高速公路占地边线距路肩边缘在1015m之间，为改扩建方案的实施提供了有利的条件，即使两侧建筑物密集区，双侧加宽(每侧加宽8m)将大大减少拆迁费用，另外，双侧加宽也可使路线按原有平、纵线形顺利通过。单侧加宽方案由于加宽宽度为16m，拆迁量较大，也会在一些低填方路段影响到原有高速公路的平、纵线形，因此双侧加宽方案较为有利。1.3 工程施工难易程度及施工质量控制采用双侧加宽可以按原路横坡顺接，单侧加宽需调整原路基、桥梁横坡，工程量增加且施工工艺复杂，但单侧加宽可以减少一条纵向接缝。单侧加宽时，中央分隔带位于新路面的车道处，必须对其进行处理和补强，新的中央分隔带处为满足植树绿化，埋设通信设施等要求，需将旧有路面结构层挖除，这将导致工程量大大增加。双侧加宽时，可将旧路路面部分设计为加宽后的小型车道位置，新加宽部分设计为大型车行驶车道，有利于在设计中采取针对性措施，加强新加宽部分路基、路面的强度，更好地承受重载交通，保证工程质量。2 郑漯高速公路改扩建工程路基加宽设计方案2.1 路基加宽连接方式采用双侧加宽方式，首先对原路基边坡进行清表，最小清表厚度控制在50cm。然后在旧路基边坡上开挖高1m的台阶，第一层台阶宽2m，最上一级台阶由老路基边缘向里5m开挖原路床80cm厚填土，其余台阶宽1.5m，在台阶顶向路中心侧设置4%的坡度。为了减少新老路基沉降差，基底清表后即进行冲击碾压并铺40cm厚碎石垫层以提高基底的承载能力;路基内每层台阶底部铺一层土工隔栅，其中新老路基结合部路床顶以下20cm处和路基底各铺设一层土工格栅，其中路床顶下20cm处土工格栅幅宽为9m，其余幅宽均为6m。土工格栅每延米纵(垂直路线方向)、横(顺路线方向)拉伸屈服力均为10kN/m，屈服伸长率不大于3%，铺设土工格栅后应及时填筑填料。具体布置见图1。2.2 路基压实度控制路基压实应根据现场试验确定最佳含水量松铺厚度，每层填料最大压实厚度不应超过2cm，填至路床顶面最后一层的最小压实度应不小于8cm。路床顶80cm范围内处治为水泥稳定土，施工过程中可通过试验确定不同路床土的水泥掺量。路基压实度应满足表1要求。2.3 特殊路基设计2.3.1 坑塘路基原高速公路修建时，由于在路基两侧取土，形成了大小不等的取土坑口，当地百姓将部分取土坑改建为鱼塘。现场调查资料表明，坑底形成了一定厚度的软弱土，对于坑塘等洼地内的软土、泥炭土需全部挖除，换填以碎石等渗水性材料，再进行路基填压施工。2.3.2 构造物两侧路基涵台台背路基采用透水性的砂砾材料进行填筑，桥头路堤基底处治采用CFG桩，桩径40cm，桩径要求进行持力层1m以上，按矩形布置，桩顶垫层厚度采用厚30cm的碎石，粒径不大于3cm，外侧桩径间距采用2.5m，内侧桩间距采用2m。3 郑漯高速公路改扩建工程路面拼接方案调查资料显示，郑漯高速公路路面病害主要表现有横向裂缝、纵向裂缝、龟裂、坑槽等损害，日常养护进行的灌缝、挖补坑槽等补块很多，有的路段在大面积加铺后又出现了反射裂缝。为了保证新老路面的一体性，采取将全线原有路面AC层加以铣刨，而后与新拼接路基设置相同AC层。4 郑漯高速公路改扩建工程空心板桥梁拼接方案4.1 上连下不连采用上连下不连方式，上部空心板结构采用湿接形式，下部新老盖梁间设置1cm缝，不做任何连接。拆除老桥外侧墙式护栏，在老桥外侧边板上种植连接件，连接件同新板预埋件搭接，浇筑接缝及桥面铺装混凝土，从而实现新老桥间的上部横向连接。新建桥幅完工后给予2个月以上的沉降期，并实施沙袋堆载预压，等效预压荷载为10cm厚桥面沥青混凝土铺装、护栏和1/4活载，然后实施新老桥梁空心板的横向连接措施。具体布置如图2。这种连接方式几乎不影响老桥面车辆通行实施起来简单易行，拆除改造的工程量小。结构整体性较好，横向受力明确，新老桥连接缝刚度适中。加宽桥与原桥上部形成整体，有利于上部结构受力。行车舒适及路容美观;下部结构不连接新老桥下部各自受力，内力相互不影响，可减小新桥与原桥的上部材料因混凝土收缩、徐变产生的变形及新老沉降差异而共同产生的附加应力，避免对盖梁产生结构性破坏，从而保证桥梁安全。4.2 上连下也连方式采取上连下也连的方式，上部空心板结构采用湿接形式连接，下部新、老盖梁端部断面刚性连接。拆除老桥外侧墙式护栏，在老桥外侧边板上种植连接件，连接件同新板预埋件搭接，浇筑接缝及桥面铺装混凝土，从而实现新、老桥间的上部横向连接。下部拼接时将部分截面刚性连接，已建桥梁盖梁端部凿除25cm，拆除挡块，将盖梁钢筋与新建桥幅盖梁钢筋焊接，然后浇筑新接盖梁，盖梁衔接处设置假缝。具体布置如图3。本方案结构整体性较好，横向受力明确，新老桥连接刚度大。但对车辆通行影响大，施工时需拆除25cm盖梁、背墙、外侧挡块等，然后新老盖梁衔接，实施起来有一定难度，新桥与原桥的上部材料因混凝土收缩、徐变产生的变形及新老桥沉降差异而共同产生附加应力，极易造成下部盖梁、墩台连接处产生拉裂，对下部结构安全不利，同时上部构造连接处也可能出现裂缝，增加了养护工作量。综合考虑，上连下不连的连接方式还是比较优越的。4.3 上部空心板拼接构造老桥空心板外侧边板种植连接件，连接件同新板预埋件搭接，浇筑接缝及桥面铺装混凝土。拼宽桥在外侧填筑钢纤维混凝土开始到设计要求强度前，仅维持近中央分隔带侧一个车道通车，且拼接处两侧空心板需用型钢进行临时连接，使拼接处混凝土浇筑前新老空心板的竖向挠度协调一致，保证拼接处混凝土质量。具体布置如图4。5 郑漯高速公路改扩建工程涵洞接长设计方案主线加宽，涵洞根据路基宽度进行两侧接长，拆除原涵洞八字墙及台帽，然后涵洞在两端分别接长，新老涵洞墙身之间不连接，设2cm沉降缝。新接涵洞采用水泥混凝土结构，洞身每隔46m长设一道沉降缝。涵洞台背一定范围内采用白灰土回填，以减少施工及工后沉降。部分涵洞设置兼顾通行要求的人行台阶。涵洞均为整体式基础，加长部分的地基采用CFG桩处理，桩顶涵洞基础下铺一层30cm厚的矿石垫层，以减少基础沉降及提高渗水性能。6 结语随着国民经济的飞速发展，部分高速公路进行改扩建已势在必行。在设计及施工过程中，只要处理好新老路基、桥梁连接、新老结构物的不均匀沉降、改扩建工程对老路通行能力的影响等问题，就一定能达到令人满意的效果。