高速公路改扩建设计技术探讨

第３６卷第６期　２　０　１　０年２月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣ＿ｒＵＲＩ　ＶｏＩ．３６　Ｎｏ．６　Ｆｅｂ．２０１０　・２７１・　文章编号：１００９—６８２５（２０１０）０６—０２７１．０２　高速公路改扩建设计技术探讨　赵赛先　摘要：结合在广州一清远高速公路改扩建项目中的工程实践，对高速公路改扩建工程中遇到的旧路平纵线形拟合问题　以及路基拼接技术等进行了深入的研究，总结了高速公路改扩建工程设计的经验，从而保证了改扩建工程的工程质量。　关键词：高速公路改扩建，最小二乘法，拟合，路基拼接　中图分类号：Ｕ４１８．８　文献标识码：Ａ　近年来，我国高速公路建设迅猛发展，取得了很大成就。但　广清高速公路采用高速公路标准，其所有技术指标按部颁　早期建设的高速公路多为四车道，标准比较低。随着国民经济的　ＪＴＧ　１３０１—２００３公路工程技术标准及其他有关规范条文执行，主要　持续快速发展，交通量年平均增长率远远超过项目规划时交通量　技术指标见表１。　的预测值。服务水平降低，行车速度缓慢，甚至发生大面积拥堵，　这些现象在高速公路上已屡见不鲜。为了提高道路服务水平和　满足急剧增长的交通要求，更好地为经济建设服务，有必要对原　高速公路进行改扩建。本文结合笔者在广州一清远高速公路改　扩建工程中遇到的一些问题及采用的技术手段，对高速公路改扩　表１主要技术标准表　项目　公路等级　设计速度／ｋｉｎ・ｈ一１　路基宽度／整体式　ｍ　分离式　平曲线最小半径／ｍ　采用值　高速公路　１ｏｏ　４１　１３（新建）＋１２７５（老路）　．建工程的设计要点做一些探讨，希望对广大设计人员有所帮助。　１　５５０．５９７　１工程概况　广清高速公路广清北段起点位于清远市龙塘镇银盏天坪岭　不设超高最小半径／ｍ　停车视距／ｍ　最大纵坡／％　一４　０００　ｌ６０　２．６９　山体附近，沿银盏平原、低缓丘陵区、龙塘河冲积平原、北江冲积　平原北行，经清远市清城区龙塘镇、横荷街，终点位于清远西主线　收费站，路线全长约１６　ｋｍ。于２００４年年底建成通车，自通车以　般最小竖曲半径／Ｉｎ　最短坡长／ｍ　凸形　凹形　９　７５０　１０　５４４．８　１１６．７６　来，广清高速公路交通量增长速度很快，尤其随着湖南境内二广　２设计要点　　旧路线形拟合　及京珠复线的建设以及清连一级路高速化，广清高速公路将与清　２．１在高速公路改扩建工程中，无论是采用整体式加宽拼接方案　连一级公路一起，分流京珠高速公路交通量，广清高速公路交通　量将会突增，未来将不能满足交通量增长需要。　还是局部分离式新建路基方案，对现状道路的线形进行拟合无疑　特别是超重型车辆对路面结构强度的影响却没有过多过　铺设完后其他作业工序的机械在上面停留漏柴油使路面污染，严　重型车，细的理论保证，规范中的折算系数并没有考虑路面承载极限能　重的地方，造成路面局部松散、剥落。　基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层，基层的强度　力。当出现超出极限荷载的行驶时将导致路面结构严重损伤，造　甚至局部下陷，导致路面破坏。宏昌大街出现　及稳定直接关系到面层的强度和稳定性。基层施工的主要问题　成路面开裂、推壅，是基层、底基层清除不干净及基层压实度不足。在铺筑上层结构　质量问题的主要原因就是因为运送砂石等建筑材料的重型车辆　前，路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干净，在渗水的情况下，浮　超出了道路设计承载能力。　层细料变软被行车挤压造成的高压水流冲刷成浆，进而波及到沥　总之，沥青混凝土路面常见病害的产生有多方面的因素，无　或是路面形成后的使用、养护和管　青面层表面；基层施工时由于标高控制不严而增加一加补层，由　论是设计方面，还是施工方面，在　于加补层与下层基层无法紧密连接，自身厚度又较小，因而极易　理等方面都存在一些不足。鉴于目前沥青路面早期化的特点，更为重要的是加强施工管理，提高现场施工质　松散，进而引起沥青层的网裂、松散、坑槽等破坏；部分基层压实　优化设计的同时，量，规范施工，尽量在提高沥青路面使用性能的同时，延长使用寿　度不足的问题也是造成路基出现问题的主要原因。　３道路投入使用后超载车辆管理不严　现在我们的设计单位在进行柔性路面设计时，采用弯沉值控　制，使用年限采用累计折合成标准荷载次数作为控制指标，而对　命，提高投资效益，创造优良工程。　参考文献：　『１］李建平．公路沥青路面早期破损的形成原因［Ｊ］．山西建筑，　２００８，３４（１０）：２９５—２９６．　Ｏｎ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｆｏｒ　ｄｉｓｅａｓｅｓ　ｏｎ　ａｓｐｈａｌｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｓｍａｌｌ　ｔｏｗｎｓ　ＡＮ　Ｂｏ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｆｏｒ　ｄｉｓｅａｓｅｓ　ｏｎ　ａｓｐｈａｌｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｂｙ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｓｏｍｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｗａｙｓ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅｓｅ　ｄｉｓｅａｓｅｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｏ　ｐｒｏｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｕｓａｇｅ　ｌｉｆｅｓｐａｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ，　ＳＯ　ｓ　ａｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ｂｅｎｅｆｉｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｄ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｓｐｈａｌｔ　ｏｎｃｃｒｅｔｅ，ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｏｊｅｃｔ　ｑｕａｌｉｔｙ，ｄｉｓｅａｓｓ，ｐｒｅｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｎｄ　ａｔｒｅａｔｍｅｎｔ　收稿日期：２００９—１０—１１　作者简介：赵赛先（１９８３．），男，助理工程师，广东省公路勘察规划设计院有限公司，广东广州５１０５０７　・　２７２　・　．　．　第３２　０　６卷箩６暂　１　０年２月　山　西　建　筑处隔台阶布设土工格栅。４）为了保证土工格栅的正常使用和对　都是必须和必要的。　在设置土工格栅的台阶内侧设置长１．５　ｍ的　高速公路的平面线形主要由直线、圆曲线和缓和曲线三要素　开挖边坡的加固，间距２　ｍ。５）土工材料　组成，纵断面线形主要由直线、圆曲线（高次抛物线）组成。在实　４１６锚杆。锚杆连接土工格栅，打人土中，其屈服伸长率不大于　际工程设计中，首先对各要素分区间、分段拟合，然后再用合适的　采用单向一次性拉伸聚丙烯塑料土工格栅，１７６８９—２００８土工合成材料、塑　缓和曲线把各拟合要素连接起来，经过分析，将误差控制在一定　１０％。其技术指标严格执行ＧＢ／Ｔ　范围即可。　料土工格栅。拉紧后用ｕ形钉固定，ｕ形钉采用　ｍｍ钢筋制　正方形布置，问距２　ｒｉ１×２　ｍ。６）拼接处路基应采用小型夯实　目前一些道路设计软件如纬地、ＣＡＲＤ／１等已经具备基于最　作，确保压实度满足设计要求。　小二乘法拟合直线、圆曲线的功能，例如纬地（数模版）的平面智　机具补压，能布线工具中就有“穿直线”和“穿圆”工具，分别用来拟合直线及　２．２．３软基处理方式　圆曲线，可以减少设计人员自己拟合的工作量，提高效率。　软土地基的处理是改扩建工程中的一个难点。加宽路基软　待各直线、圆曲线分段拟合完成且误差达到要求后，参照竣　土地基处理要根据不同路段的地质情况、路基填筑高度、结构物　工图纸，用合适的缓和曲线把它们一一连接起来，至此，平面设计　类型等因素，确定合理的处理形式。原广清高速公路主要采用换　先行初步拟合出来，最后进行总体误差分析，若达到拟合精度要　填、袋装砂井、粉喷桩和预应力管桩处置软基，从现状调查看，全　求，就完成了平面设计线的拟合工作；若不满足拟合精度要求，需　线大部分路段沉降基本稳定，仅局部桥头、涵洞路段沉降尚未稳　要检查测量的散点精度，剔除一些误差过大的点，然后重复上述　定，出现桥头跳车的现象。根据以上工程特点和软土分布及特　步骤进行拟合，必要时，需重新测量。　性，广清高速公路改扩建工程拟推荐如下处治方案：１）软土埋深　笔者利用现有的道路专业软件，基于最小二乘法的原理，实　大于３　ｍ，软土厚度大于２　ｍ的路段，采用复合地基。２）软土埋深　现广州一清远高速公路改扩建工程中旧路平纵线形的拟合，其误　大于１０　１ＴＩ，软土厚度小于２　ｍ的路段，采用直接预压。３）软土埋　差满足设计的要求。　２．２路基拼接处理　２．２．１路基设计原则　深小于２．５　ｒｎ的弃方路段，采用换填处治，并尽量选用隧道洞渣　换填、软土埋深小于２．５　ｍ的借方路段，采用砂垫层堆载预压处　治。４）软土埋深为２．５　ｍ～３．５　ｍ，软土厚度小于１．５　ｍ的路段采　公路的原路基经过多年的运营已经稳定，其沉降量可认为趋　用砂垫层堆载预压处治。５）复合地基的具体方案为：软土深度小　ｍ的路基、桥头路段采用水泥搅拌桩（湿法）处治，涵洞路段　于零。为了保证新旧路基结合部不出现因沉降而导致将来路面　于１５　５　ｍ的路基、桥头路段采用素混凝土桩。６）对　的开裂，我们根据改扩建工程特点，结合国内外特别是广东省高　或软土深度大于１采用二次施工平台方　速公路建设的成功经验，在广清高速公路改扩建工程中采用的一　于填土高度大于４　ｍ的复合地基处治路段，桥台均不采用反开挖施工。８）考虑改扩建工程　般路基设计原则为：１）分离式路基新建路段相对老路采用高低式　式施工。７）涵洞、对于桥头路段、砂垫层堆载预压路段、直接　路基，至整体式拼宽路段接上老路；整体式拼宽路段的新旧路基　为拼接加宽软基处理，　填土高度一致；２）遵循“尊重现状、充分利用原有资源、保证质量、　预压路段采用等载预压。９）处治路段桩顶设置多层土工格栅。贴切自然、平整美观、安全舒适”的思想，减少人工构造痕迹，使公　３结语　路融人大自然；３）保证路基稳定、交通安全，杜绝隐患，减少路基　高速公路的改扩建工程不同于新建高速公路的施工，除线形　病害；“以人为本”，把安全放在首位，保证公路设施自身安全和车　拟合以及路基拼宽处理外，互通立交的扩建、桥梁拼宽的处理、交　辆运行安全；４）加强环保、水保设计；５）充分利用原有资源。　２．２．２路基拼接方案　通组织设计、征地拆迁工作、房建机房工程等方面均比高速公路　的难度更大。随着时间的推移，需要进行改扩建的高速公路里程　广清高速公路主线现状双向四车道高速公路整体式路基宽　将逐年增加，新的问题也将不断呈现。因此，借鉴国内外已有高　２４．５　ｍ，分离式路基单幅宽度为１２．７５　ｒｆｌ。改扩建后的双向八车　速公路改扩建工程所取得的经验和成果对高速公路的改扩建建　道高速公路整体式路基宽４１　ｍ，左、右分离式路基两侧加宽宽度　设具有重要的指导意义。　为１３　ｍ。为了减少新旧路基的沉降差异和保证现有路基的稳定，　参考文献：　采取如下拼接方案：１）清除现有道路边坡松土５０　ｃｍ，然后对边坡　［１］交通部．新理念公路设计指南［Ｍ］．北京：人民交通出版社，　从上至下开挖台阶，台阶高８０　ｃｍ，并设向内倾２％的斜坡。对于　２００７．　桥头路段、涵台后、挡土墙路段路基拼接时，由于需要开挖基础，　［２］ＪＴＧ　Ｉ３０１—２００３，公路工程技术标准［Ｓ］．　开挖深度大，导致开挖坡度陡，甚至开挖到砂层，需要做好开挖台　［３］ＪＴＧ　Ｄ２０—２００６，公路路线设计规范［Ｓ］．　阶的支护。２）对于挖方路基，对现有道路土路肩至现有道路边坡　［４］ＪＴＧ　Ｄ３０—２００６，公路路基设计规范［ｓ］．　坡脚部分进行超挖，超挖深度为路面结构下８０　ｃｍ，并换填粗粒　［５］　朱世峰．太原市迎泽大街道路改造工程设计探讨［Ｊ］．山西　土。３）在开挖台阶处隔台阶铺设一层单向高强土工格栅。对于　建筑，２００８，３４（３５）：２８８—２８９．　采用复合地基处治的软土路基，为了避免桩穿过土工格栅，除了　［６］柏松平，周剑萍．公路升级改造中的若干关键问题［Ｊ］．中外　在桩顶按照软土路基设计设置土工格栅外，仅需要在桩顶的台阶　公路。２００６（２）：２０—２３．　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＺＨＡＯ　Ｓａｉ－ｘｉａｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ－Ｑｉｎｇｙｕａｎ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ｓｔｕｄｉｅｄ　ｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅ　ｏｌｄ　ｒｏａｄｌｉｎｅ　ｓｈａｐｅｆｉｔｔｉｎｇ　ａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆｍａｄ　ｂａｓｅ　ｓｐｌｉｃｉｎｇａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ，ｓｕｍｍｅｄ　ｕｐｔｈｅ　ｅｘｐｅｉｒｅｎｃｅｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｐｒｏｉｅｃｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ，ｌｅａｓｔ　ｓｑｕａｒｅ　ｍｅｔｈｏｄ，ｆｉｔｔｉｎｇ，ｒｏａｄｂｅｄ　ｓｐｌｉｃｉｇ　ｎ