我国高速公路拓宽的主要方式分析

2014-11-09刘亚男

山西建筑 2014年25期

刘亚男

(山西省寿阳公路管理段，山西寿阳 045400)

近年来，随着交通运输的日益繁忙，特别在一些经济发达地区，公路交通压力逐年增加，这对我国的公路通行能力提出了巨大要求。除新建道路外，旧路拓宽改造提高通行能力也是满足该需求的重要举措。随着20世纪修筑的公路进入大中修期，同时在“以提高为主”方针指引下，对低等级公路及部分高速公路进行改扩建将成为我国以后公路发展的主流。

1 我国公路改扩建现状

在我国，20世纪90年代及21世纪初修筑的很多高速公路及干线公路，由于设计标准较低、超大中修期使用等原因，已难以满足交通需求。同时，交通流量和荷载重量的大幅度提高，使得路面破损越来越严重。这些都严重限制了经济的发展，先后或即将面临着改扩建的问题。

我国自20世纪90年代起，开始对公路拓宽的机理、结构和工程对策等方面进行研究，先后组织进行了一些道路拓宽工程，取得了不凡的成果。自1997年，沈海高速广州至佛山支线改扩建工程开始，我国陆续开展了一些高速公路改扩建工程项目，如沈海高速沈阳至大连段，沪蓉高速上海至南京段，杭州湾地区环线高速沪杭甬段，京港澳高速、连霍高速等。据统计，仅2010年10月～2013年4月的时间内，交通部批复的高速公路改扩建工程就达11项1 671 km。

2 高速公路拓宽方式

根据我国的工程实践经验，将路基拓宽方式的分类因素归纳为5点，分别是地形地基、拓宽范围、填挖形式、边坡类型及共同作用层的厚度。按照上述的分类因素进行归纳，可将我国公路拓宽工程中的新老路基结合方式分为17类。在本文中，图1～图11，均以新路基高于老路基为例作图示。

1)“老路基挖方+新路基挖方”法，如图1所示，这是一种适用于山区非陡坡道路的单内侧挖方拓宽方式。选择使用该法进行路面拓宽后，由于新老路基都是由挖方形成的，两者的地基条件十分相近，在路面投入使用后的不协调变形较小。该法存在的主要问题是内侧道路挖方所造成的排水不良问题。

2)“老路基挖方+新路基填方”法，如图2所示，这是一种适用于山区非陡坡道路的单外侧填方拓宽方式。在施工中使用该法进行路面拓宽时，由于老路基使用的是全路堑的形式，自然放坡形成的新路基填料一般就近使用老路基的挖方体。这就形成了新老路基在填料类型、压实度等不同方面存在着差异的问题。

3)“老路基半填半挖+新路基挖方”法，如图3所示，这是一种适用于山区非陡坡道路的单内侧挖方拓宽方式。当选择使用该法进行路面拓宽时，使用半填半挖的方式进行老路基处理，由挖方形成新路基，存在着与方式1)相类似的问题。

图1 老路基挖方+新路基挖方

图2 老路基挖方+新路基填方

4)“老路基半填半挖+新路基填方”法，如图4所示，这是一种适用于山区非陡坡道路的单外侧填方拓宽方式。在路面拓宽工程中选择使用该法时，由于老路基使用半填半挖的方式，当受到固结作用和行车荷载时，老路基的变形不大。新路基通过填方方式形成，在固结和行车荷载的共同作用下，潜在变形较大。

图3 老路基半填半挖+新路基挖方

图4 老路基半填半挖+新路基填方

5)“老路基填方+新路基挖方”法，如图5所示，这是一种适用于山区非陡坡道路的单内侧挖方拓宽方式。在路面拓宽中选择使用该法时，由于新老路基结合薄弱的问题，使得新老路基性能有着较大的差异。

6)“老路基填方+新路基填方”法，如图6所示，这是一种适用于山区非陡坡道路的单外侧填方拓宽方式。使用该法进行路面拓宽后，由于新老路基的填筑年代不同，存在着填料、压实度和固结程度上的差异，这使得路面投入使用后出现的工后不协调变形较大，应注意新路基的工后沉降控制。

图5 老路基填方+新路基挖方

图6 老路基填方+新路基填方

7)“老路基挖方+新路基两侧拓宽”法，如图7所示，这是一种适用于山区非陡坡道路的双侧拓宽方式。使用该法进行路面拓宽，采用挖方方法进行老路基处理，新路基则采用的是一侧挖方方式，另一侧填方方式，使得该法兼具填方拓宽和挖方拓宽的特点。

8)“老路基半填半挖+新路基两侧拓宽”法，这是一种适用于山区非陡坡道路的双侧拓宽方式，在老路基内侧采用挖方拓宽的方式，老路基外侧则采用自然放坡填方的拓宽方式。使用该法进行路面拓宽后，从图8可以看出，在地基横断面上形成四种不同的路基类型，分别是挖方形成的新路基、挖方形成的老路基、填方形成的老路基和填方形成的新路基。在这四种路基方式下，由于路基材料、路基压实度及固结程度各不相同，这使得路基发生不协调变形的可能很大。

图7 老路基挖方+新路基两侧拓宽

图8 老路基半填半挖+新路基两侧拓宽

9)“老路基填方+新路基两侧拓宽”法，如图9所示，这是一种适用于山区非陡坡道路的双侧拓宽方式。使用该法进行路面拓宽兼具挖方拓宽和填方拓宽的特点。老路基采用了填方路基，老路基内侧通过使用挖方路堑的方式拓宽，外侧通过自然放坡填方的方式拓宽。

10)“路堑老路基+新路基单侧挖方”法，如图10所示，这是一种适用于山区全路堑老路基的单侧拓宽方式。在选择使用该法进行路面拓宽时，由于新老路基均是采用了挖方路堑的方式进行拓宽，这使得两者的地基条件差异不是很大，但需注意导致的路基路面排水问题。

图9 老路基填方+新路基两侧拓宽

图10 路堑老路基+新路基单侧挖方

11)“路堑老路基+新路基双侧挖方”法，如图11所示，这是一种适用于山区全路堑老路基的双侧拓宽方式。在工程设计中选择使用该法进行拓宽时，由于新路基采用的是挖方拓宽的方式，这就需要重新设置边坡防护。与方式10)相比，仅是从单侧拓宽方式变为双侧拓宽方式，使该法的边坡防护工程量要比方式10)大得多。

12)“路堑老路基+外侧拓宽”法(见图12)，这是一种适用于山区陡坡的单外侧拓宽方式。当使用该法进行路面拓宽时，由于老路基使用了挖方方式，在拓宽处需要设置支挡结构、栈桥结构或是填土放坡来确保路基性能。当使用设置挡墙的方式时，挡墙自身稳定就成为了确保工程质量一个关键，需重视墙背填料的施工质量，以实现对路基工后差异沉降的有效控制。使用栈桥形式进行路面拓宽时，病害通常较少，但成本比较高。在外侧拓宽处采用放坡时，由于对原地面施加了大量的土石方，产生的附加荷载加大，极易产生差异沉降，导致路面病害的发生。

13)“老路基半填半挖+外侧拓宽处设挡墙”法，这是一种适用于山区陡坡的单外侧拓宽方式。由于老路基半填半挖，则在填方部位采用放坡或是设置挡墙的方式。当老路基填方部分采用的是在外侧放坡的方式时(见图13)，则对在新路基外侧拓宽处设置挡墙是非常有利的。对于发现的老路基填方边坡存在稳定性不足和施工质量问题时，应将挡土墙尽可能的深埋。当老路基填方部分采用的是设置支挡结构时，则需要将新设挡墙建的更高。当在路面拓宽工程中选择使用该法时，由于新老挡墙间的墙背填筑不易压实，拓宽部位易发生工后压密变形。

图11 路堑老路基+新路基双侧挖方

图12 外侧拓宽放坡

14)“老路基半填半挖+外侧放坡拓宽”法，这是一种适用于山区陡坡的单外侧拓宽方式。使用该法进行路面拓宽的特点是，老路基采用半填半挖的方式，填方部分在路基外侧设置挡土墙或采用放坡方式，而新路基则均在外侧使用放坡方式进行路面拓宽。当路面拓宽工程中选择使用该法时，老路基填方部分使用的是在外侧设置挡墙，则在新路基拓宽工程中的，需要填筑的土石方量是相当巨大的。这就使得地基受到的附加荷载增加，工后差异沉降也就大。老路基填方部分使用的是放坡方式时(见图14)，这会使得新路基拓宽的宽度不大，但深度较大，形成一个狭长形的填筑体，存在着施工难度大、压实度难以保证的问题。

图13 老路基放坡（一）

图14 老路基放坡（二）

15)“填方老路堤放坡+填方新路基放坡”法，这是一种适用于平原地区的公路路面拓宽方式。该法的特点是，老路基使用的是全填方放坡的方式，而新路基则使用的是单、双侧填方放坡拓宽的方式(见图15)。在施工中选择使用该法进行路面拓宽时，由于平原地区软弱地基较为普遍，为避免二次沉降对路面的破坏，可在新老路基结合部路表面位置设置一些容许差异沉降的分隔带。

图15 双侧拓宽

图16 填方新路基设挡墙

16)“填方老路堤挡墙+双侧填方新路基”法，这是一种适用于平原地区的路面拓宽方式。在路面拓宽工程中选择使用该法，老路使用填方路基方式，在两侧设置支挡结构(见图16)，使用向老路两侧填方拓宽新路基。在路面拓宽工程中选择使用该法时，能够充分利用老路基挡土墙直立的特性，将新老路基沉降过渡的范围缩小至几乎没有。工程实践表明，在老挡墙与新路基交界位置容易产生沉降突变，导致纵向裂缝的出现的这一问题也不容忽视。

17)“老路基填方+新路基单侧填方”法，如图17所示，这是一种适用于平原地区的路面拓宽方式，该法的主要特点是通过在路面中央设置分隔带，从而形成新老路基不协调变形的缓冲带。但新老路基之间的二次沉降也不容忽视。