舊路改擴(kuò)建工程若干問(wèn)題的探討

1、舊路改擴(kuò)建工程若干問(wèn)題的探討     1 概述 隨著公路建設(shè)的迅猛發(fā)展,未來(lái)的幾年或幾十年,舊路的改擴(kuò)建工程必然增多,公路拓建必然要考慮線型限制、拓寬以及新老結(jié)合等問(wèn)題,保證新老協(xié)調(diào)變形,共同承擔(dān)荷載,減少新老結(jié)合部位的路面開(kāi)裂、失穩(wěn)等病害的發(fā)生。 近幾年,國(guó)內(nèi)其它省份完成的改擴(kuò)建工程較多,供借鑒的經(jīng)驗(yàn)較多,但是針對(duì)每個(gè)項(xiàng)目的獨(dú)特性,項(xiàng)目之間必然存在諸多差異需要補(bǔ)充和完善,本文結(jié)合我區(qū)集寧至呼和浩特段改擴(kuò)建工程、呼和浩特至武川公路兩個(gè)擴(kuò)建(二級(jí)改造一級(jí))項(xiàng)目的實(shí)施以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中討論的一些問(wèn)題為例加以闡述。以期項(xiàng)目在實(shí)施階段能夠引起項(xiàng)目相關(guān)方足夠的重視,

2、同時(shí)也將對(duì)與之相近的工程提供一些借鑒經(jīng)驗(yàn)。與新建相比,新老結(jié)合部處治設(shè)計(jì)施工技術(shù)中除了需遵守一般規(guī)定外,還應(yīng)著重考慮拓寬工程特殊性對(duì)設(shè)計(jì)和施工的要求。其特殊性主要表現(xiàn)在: 1)新老的差異 (1)老由于承受多年自重和行車荷載作用,地基的固結(jié)沉降和的壓縮變形已完成或基本完成,而新施工結(jié)束后會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步的地基固結(jié)沉降和壓縮變形; (2)填料或壓實(shí)度不同會(huì)引起新老的回彈模量存在差異; (3)上述因素將導(dǎo)致新老在拓寬道路運(yùn)營(yíng)中的工程響應(yīng)存在差異。 2)新老的相互作用 (1)拓寬改建施工過(guò)程中和施工后,新填土?xí)ㄟ^(guò)老路邊坡將部分荷載傳遞給老,會(huì)導(dǎo)致老發(fā)生二次沉降和壓縮變形; (2)新發(fā)生沉降時(shí),通過(guò)新老界

3、面的負(fù)摩阻力也會(huì)促使老發(fā)生變形; (3)老發(fā)生的變形反映到頂面,會(huì)在老路路面結(jié)構(gòu)中形成附加應(yīng)力,可能導(dǎo)致老路路面結(jié)構(gòu)的損壞。 3)老對(duì)新設(shè)計(jì)和施工的制約與限制 (1)老路的斷面形式和邊坡類型限制新的拓寬方式和施工場(chǎng)地; (2)新老結(jié)合部處治技術(shù),如老路邊坡臺(tái)階開(kāi)挖,加筋材料鋪設(shè)等受到老的限制; (3)設(shè)置新的排水設(shè)施時(shí),需要對(duì)老原有的排水設(shè)施進(jìn)行改造和銜接利用; (4)結(jié)合部新填土的填筑和壓實(shí)相對(duì)困難,壓實(shí)度難以保證; (5)若地基下臥層土質(zhì)較差,對(duì)拓寬范圍地基進(jìn)行處理時(shí),需考慮施工對(duì)老的影響; (6)為不影響老路的交通狀況,新的施工受到限制。 2 工程概況及主要問(wèn)題探討 2.1 國(guó)道110線

4、呼集二期改擴(kuò)建項(xiàng)目 國(guó)道110線集寧至呼和浩特段二級(jí)公路是自治區(qū)首府呼和浩特市通往京、津、冀地區(qū)重要的出口公路,也是蒙西地區(qū)的重要資源運(yùn)輸通道。2006年9月2007年10月進(jìn)行了一期改造,大部分路段在原上進(jìn)行加鋪路面或補(bǔ)強(qiáng)處理,局部段落對(duì)原進(jìn)行了挖除換填,大中橋進(jìn)行了橋面鋪裝、防護(hù)、防撞設(shè)施進(jìn)行了修繕處理,小橋、涵洞在一期改建過(guò)程中,采取了換板或拆除新建等相應(yīng)措施,目前國(guó)道110線使用情況良好。 由于地形、地質(zhì)以及現(xiàn)有高速公路、鐵路、舊國(guó)道以及文物等因素的限制,二期改擴(kuò)建項(xiàng)目在初步設(shè)計(jì)階段提出了7條比較線加以綜合比較定線,推薦線位與舊路相互交叉跨越7次,型式包括整體式與分離式。其中,整體式包

5、括舊路單側(cè)加寬及雙側(cè)加寬(如圖a、b所示);分離式包括新舊路分幅以及兩幅均需新建的分離式斷面(如圖c、d所示)。 針對(duì)這種新老的結(jié)合以及本項(xiàng)目重輕載具有明顯的方向性,左幅去往北京方向以運(yùn)煤車輛為主,右幅多為返程的空車,因此左右幅路面根據(jù)實(shí)際情況采取不同的結(jié)構(gòu)和厚度。設(shè)計(jì)過(guò)程中必然需要多元多因素考慮。該項(xiàng)目中大多是分離式斷面,部分分離式斷面其實(shí)一樣存在問(wèn)題,當(dāng)然如果邊坡坡腳沒(méi)有交叉就應(yīng)該沒(méi)有多少問(wèn)題,但是如果坡腳交叉,排水與壓實(shí)成了兩大難題,這些問(wèn)題在初步設(shè)計(jì)階段已經(jīng)進(jìn)行了多方案論證,分離式中間設(shè)置了淺碟式排水溝等排水構(gòu)造物。 2.2 工程實(shí)施中遇到的問(wèn)題及處理對(duì)策 1)關(guān)于舊路邊坡的處理問(wèn)題

6、舊路邊坡填土的壓實(shí)度大都達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,必須予以清除,然后將邊坡挖成臺(tái)階(臺(tái)階寬度不小于1m),按照新建一級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)分層填筑及碾壓。為了減少新舊的不均勻沉降,每填筑三層素土加設(shè)一層3m寬8%灰土,覆蓋接茬位置。灰土、素土壓實(shí)度均按現(xiàn)行規(guī)范提高一個(gè)百分點(diǎn)。 2)加寬問(wèn)題 對(duì)于幫寬寬度1m路段,考慮到幫寬部位將來(lái)較少受力和施工的方便性,從舊路瀝青路面外邊緣向下以1:0.3坡度開(kāi)挖50cm,夯實(shí)基底后,再用15cm石灰(或二灰穩(wěn)定土)穩(wěn)定土及35cm C15水泥混凝土補(bǔ)至所需寬度并與舊路同高,再統(tǒng)一進(jìn)行其上層施工。 對(duì)于幫寬寬度1m的段落,按1:0.3坡度對(duì)舊路路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)挖,開(kāi)挖寬度2.5m以

7、滿足施工機(jī)攤鋪和碾壓的要求,用20cm石灰穩(wěn)定土(或二灰穩(wěn)定土)加上30cm水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)補(bǔ)足路面所需寬度并與舊路同高,再統(tǒng)一進(jìn)行其上層結(jié)構(gòu)層施工。 3)路面結(jié)構(gòu)方案 根據(jù)本項(xiàng)目建成后運(yùn)營(yíng)車輛的特點(diǎn),結(jié)合當(dāng)?shù)刂凡牧系姆植记闆r,路面采用瀝青混凝土高級(jí)路面。同時(shí)考慮到本項(xiàng)目建成后行駛車輛左右兩幅區(qū)別較大,左幅去往北京方向以運(yùn)煤車輛為主,右幅多為返程的空車,因此左右幅路面根據(jù)實(shí)際情況采取不同的結(jié)構(gòu)和厚度。左幅重車一側(cè)路面選用兩個(gè)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了比選。 粗粒式密級(jí)配瀝青碎石(ATB-30)柔性基層是一種新興的路面結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可有效地減少路面溫縮裂縫,提高路面的抗疲勞能力和水穩(wěn)性能,同時(shí)該結(jié)構(gòu)具有維修

8、費(fèi)用低、抗剪強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度高、路面使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn);其主要缺點(diǎn)是施工工藝較為復(fù)雜,施工時(shí)容易產(chǎn)生離析不易控制,造價(jià)較高。通過(guò)優(yōu)缺點(diǎn)分析,結(jié)合本項(xiàng)目重載運(yùn)煤車輛多的特點(diǎn),從遠(yuǎn)期的綜合效益考慮,擬采用該結(jié)構(gòu)作為本項(xiàng)目左幅重車一側(cè)路面結(jié)構(gòu)的推薦方案。 2.3 省道104線呼和浩特至武川一級(jí)公路工程項(xiàng)目 呼和浩特至武川段一級(jí)公路是呼和浩特市公路網(wǎng)遠(yuǎn)景規(guī)劃的重要組成部分,是內(nèi)蒙古自治區(qū)首府呼和浩特通往二連浩特口岸的一條南北大通道?，F(xiàn)有舊路于2002年8月建成通車,該段公路是由原有三級(jí)公路改造而成,所以平縱指標(biāo)較低,路線全長(zhǎng)41.979km,采用標(biāo)準(zhǔn)為山嶺重丘區(qū)二級(jí)公路,寬度12m,路面寬11m,9cm

9、瀝青混凝土高等級(jí)路面,全硬化路肩,現(xiàn)有路面技術(shù)狀況良好。本次實(shí)施項(xiàng)目大部分段落為利用舊路新建一幅,達(dá)到山嶺重丘區(qū)一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)。工程規(guī)模:路線總長(zhǎng)37.464km,其中分離式斷面長(zhǎng)27.61km、整體式斷面長(zhǎng)9.854km,大橋8座,中橋2座,小橋7座,涵洞72道,隧道3座,分離立交1座,平交21處。如此復(fù)雜的項(xiàng)目在設(shè)計(jì)之初必然會(huì)考慮很多問(wèn)題并做出相應(yīng)解決措施,現(xiàn)僅對(duì)如下問(wèn)題加以論述: 2.4 工程實(shí)施中遇到的問(wèn)題及處理對(duì)策 關(guān)于半填半挖老加填方新結(jié)合的問(wèn)題 如圖e所示,為山區(qū)陡坡道路單外側(cè)填方拓寬型式。老為半填半挖型式,新為填方。這類拓寬方式的核心問(wèn)題在于同一斷面上的土存在較大差異,即老挖方部

10、分為山體開(kāi)挖的原狀土且經(jīng)多年行車荷載作用,老填方部分也經(jīng)過(guò)多年固結(jié)和行車荷載作用,而新則是自然放坡的新填,固結(jié)度小,潛在變形較大針對(duì)這種,項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中主要考慮了以下幾個(gè)問(wèn)題: 1)如果新采用自然放坡,必然會(huì)壓縮河道,導(dǎo)致泄洪不暢,所以采用重力式擋土護(hù)肩墻收腳,以減少河道壓縮,同時(shí)也增加了新的穩(wěn)定性,減少沉降。 2)由于山區(qū)地形所限,出現(xiàn)了如圖e所示新壓縮老邊坡的情況。新老結(jié)合面為舊路自然邊坡,相對(duì)薄弱。針對(duì)這種情況在新老結(jié)合部位設(shè)置加筋混凝土墻,在確保舊穩(wěn)定,而且收縮了坡腳,同時(shí),也對(duì)新起到了防護(hù)作用。由于在施工期間,舊路處于營(yíng)運(yùn)狀態(tài),在動(dòng)荷載作用下開(kāi)挖邊坡,施工難度可想而知,而且新老擋墻間

11、的墻背填筑施工難度較大,通常不易壓實(shí),拓寬易形成工后壓密變形,所以設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)施工工藝多方討論,提出了較高要求。 3)新低于老的安全措施問(wèn)題 新老路面標(biāo)高落差較大,行車安全措施必須予以考慮,所以在舊路設(shè)置矮墻式與加強(qiáng)性護(hù)欄,確保上行車不會(huì)因事故跌落到下。 3 結(jié)論 舊路加寬處治的方案很多,各種方案都具其自身的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件,在進(jìn)行具體的方案設(shè)計(jì)時(shí),要對(duì)各種方案進(jìn)行充分的研究,然后綜合考慮具體工程的地質(zhì)條件、道路等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和使用要求、現(xiàn)場(chǎng)施工條件,以及對(duì)周圍環(huán)境的影響等因素,選擇最適宜的方案。項(xiàng)目大段落利用舊路進(jìn)行公路升級(jí)改造成高等級(jí)公路在我區(qū)剛剛起步,這兩個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施,必然會(huì)積累一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)。方案實(shí)施成效有待時(shí)間的考證。 參考文獻(xiàn) 1錢勁松.新老不協(xié)調(diào)變形及控制技術(shù)研究D.上海:同濟(jì)大學(xué),2004:33-34. 2傅珍,王選倉(cāng),李宏志,等.高速公路擴(kuò)建方式比較D.第六屆交通運(yùn)輸領(lǐng)域國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.大連:大連理工大學(xué)出版社,2006:26-27