二级公路改建设计关键性技术问题与对策

冯鑫桦

（重庆市万州交通设计院 重庆市万州区 404000）

二级公路改建设计关键性技术问题与对策

冯鑫桦

（重庆市万州交通设计院 重庆市万州区 404000）

我国对于交通基础设施建设的投资规模逐年增加，但是很多公路技术等级低、路面和桥涵破损严重，亟需升级改造。二级公路介于高等级公路和低等级公路之间，对交通量的适应性较强。本文首先对二级公路的改建特点进行了介绍，然后对具体的改建设计技术进行了详细探究。

二级公路；改建设计；技术

1 引言

二级公路质量控制问题十分重要，我国每年在二级公路改建方面需要投入很多资金，这会给国家经济带来较大损失，制约交通行业的发展。因此，加强二级公路改建设计是当前交通行业发展的热点问题。

2 二级公路的改建特点

（1）受早期技术条件的限制，原有道路采用的技术标准偏低，平纵组合不良、视距受限问题较多，形成了事故多发或黑点路段，需要收集交管部门资料和准确进行勘测，尽量从路线的平纵面上进行优化设计，减少交通事故的发生。

（2）道路沿线经过多年发展，部分路段经过聚集发展成为村庄或集镇，土地资源珍贵，各地改建工程除局部路段需要改线外，路线设计主要任务是对原有道路进行拟合与优化。

（3）改建工程对于测量精度的要求远高于新建工程，需要获得准确的公路基础数据，包括平纵横线位数据和构造物定位等；原有道路建设年代较早，其设计资料或竣工资料基本缺失，需要详细进行调查、勘探、测量和检测。

（4）原有道路经过多年运营和养护，一般存在部分小偏角、长短直线、大纵坡、同向曲线间直线长度不够或平纵组合不良等问题，改建工程在综合考虑安全、经济、舒适等原则下，不可避免地需要运用灵活性和宽容性的设计理念，对部分技术指标灵活进行掌握。

（5）城镇路段一般混合交通量大，施工期间的区域间交通保障问题难以解决。

3 项目概况

该二级公路是主骨架公路网中的重要组成部分，本项目充分利用现有汽车专用二级公路改造建设成为全立交、全封闭双向4车道的高速公路。改造后路线全长22.915km，设计速度80km/h，路基宽24.5m。

由于该路沿线地质条件复杂，且受到当时投资状况、公路等级、服务水平及施工条件的限制，通车后公路病害逐渐暴露出来，主要表现为：路基沉降、沉陷；路面产生裂缝、龟裂，有些甚至完全破损；边坡局部塌落；排水系统不够畅通，部分涵洞淤塞、塌陷，桥涵台背跳车严重。近年来，随着交通量的快速增长，已经成为制约社会经济发展的“瓶颈”。

4 二级公路改建设计关键技术

4.1 对原有道路的评价

（1）对原有公路的安全性评价

公路的安全性评价指的是路线的平纵技术指标的规范性以及道路运营的安全性问题，通常可以交由相关部门进行参考。通过研究，采用的主要措施如下：①改善平纵面线形、注重平纵组合设计，提供顺直顺畅的线形设计。②对平交口进行优化设计，分类别进行渠化或加铺转角等设计。③对城镇路段采用人车分离的城市道路断面设计，设置人行道及花坛。④在局部改造困难路段设置交通标志、护栏或减速带来引导、提醒司乘人员。

（2）对路基路面现况进行评价

在二级公路设计过程中，可以通过现场调查、弯沉检测、路基勘探、资料收集等手段对原有路基路面进行详细剖析，并且进行定量评价。

（3）对桥涵构造物的调查、检测与评价

对于年久失修的公路，公路改建设计的关键是对桥涵等构造物现状的检查和评定，根据检查和评定结果，最终确定改建方案。原有桥涵构造物的现状调查主要包括使用现状、结构及特征点的几何尺寸等外观普查；对岩石、混凝土材料进行强度试验，同时收集原有桥涵构造物的施工图文件、竣工图资料和养护情况等；结合动载、静载试验，综合判断现有桥涵的承载能力。

4.2 公路路线设计

本项目在现有二级公路基础上加宽改造为高速公路，路基宽度由16.5m增为24.5m，宽度增加8m，改造后设计速度仍然为80km/h。公路加宽存在单侧加宽和两侧加宽两种形式。

结合沿线地形、地质条件及既有构造物位置、数量、运营状况等，特别是结合路基、桥涵等病害处治措施，采用定性和定量办法综合分析比较，分段研究采用双侧加宽还是单侧加宽方案，以达到旧路利用率高、工程量省、施工方便的目的。对于存在大中桥的路段，考虑到单侧加宽需重新形成路拱，部分桥面板需拆除后重新安装，实施难度大，基本采用了双侧加宽的方案；对于路基一侧存在高边坡、高路堤、护面墙等大型构造物地段，多利用另外一侧单侧加宽；对于路基两侧地形平缓、边坡低、仅有小型构造物段，多采用双侧加宽方案。双侧加宽约占全线的60%，单侧加宽约占全线的40%。

4.3 路面设计的问题以及处理措施

（1）重新形成路拱。对于单侧加宽路段，路面需重新形成路拱。对于利用旧路的一侧，距离中央分隔带边缘3m范围内存在着0～12cm的三角带，设计采用面层混凝土料进行填补，使之重新形成路拱。对于加宽的一侧，由于设计高程抬高，距离中央分隔带边缘3.25m范围内现有路面与新铺路面标高存在21cm的高差，若直接加铺15cm路面后，尚存在6cm的高差需要找平，并且新旧路面存在着粘结问题，加宽部分与原路面存在横向接缝问题，尤其是基层与面层在横向直接相接，施工质量难以保证，通车后容易出现病害。设计采用挖除3.25m范围内路面面层、基层找平、新铺4+5+6cm面层的处理方案，该种处理方案基层找平厚度为16cm，可以满足基层的最小施工厚度，通过与加宽部分基层一起施工，可以有效地保证各层面的充分衔接。

（2）基层补强对于二类路面，挖除面层会使部分基层遭受破坏，因此需要对基层进行补强，当基层补强厚度小于15cm时，或局部路段出现坑槽破坏时，压实度难以保证，一般采用素混凝土找平，以保证施工质量。

（3）路面横向衔接为了保证新旧路面的整体稳定性，在中面层结合部顶面铺设3m宽玻纤网，以加强新旧路面的横向衔接。

4.4 桥涵改造设计关键技术

（1）植筋技术的应用。植筋是在原有构造物上打孔、栽植法向钢筋，利用纵横向钢筋与法向钢筋形成一层钢筋混凝土，通过植入的钢筋承接和传导弯矩引起的剪力，使新旧混凝土形成有机整体，从而达到提高梁体承载能力、增大结构物尺寸、有效利用原有结构物的目的。在本设计中广泛地采用了植筋技术，主要应用在桥面铺装连接、旧桥伸缩缝U型钢筋的更换与固定、墩台盖梁、台身、基础与旧桥结构的连接等部位。通过植筋技术的应用，提高了旧桥的技术等级，加强了新旧桥梁的结合。

（2）新旧混凝土界面处理技术。新旧混凝土由于收缩、徐变、温度效应不协调以及车辆所产生的疲劳荷载作用，界面很容易破坏。在设计过程中：①对原混凝土表面进行凿毛、粗糙处理，使新旧混凝土产生摩擦作用；②在结合面涂抹界面胶，使新旧混凝土产生粘结作用；③原混凝土表面植筋，通过产生销钉作用和界面力学约束，提高混凝土之间的粘结及塑性抗力，防止裂缝延伸。用界面胶处理的混凝土结合面抗拉强度不低于该标号混凝土设计抗拉强度。

（3）钢纤维混凝土桥面铺装技术。为加强桥面铺装与主梁的连接，同时为减少混凝土收缩，设计中桥涵均采用了钢纤维混凝土桥面铺装技术。钢纤维混凝土铺装层厚9cm，钢纤维掺量0.8%（体积率）。

（4）新旧结构连接技术。本次改造设计中桥墩台盖梁、系梁、台身、基础与旧桥部分的连接采取了多项措施：①凿除原结构端头混凝土，使主筋出露，与加宽部分主筋对应焊接；②在素混凝土内植筋以加强连接，涂抹界面胶以增强粘接力；③加宽部分，混凝土采用干硬性混凝土或掺入微膨胀剂以减少收缩，并加强养护。

5 结语

综上所述，对于二级公路改建设计，首先需要综合考虑工程的实际情况，然后明确设计思路，并且对相关技术进行研究，提出合理的解决对策。在公路运营多年后，不可避免的会出现各种病害。建设年代较早的二级公路承担着繁重的交通任务，在改建设计过程中，应该对老路的现况进行全面调查，严格要求测量精度，注重细节设计和方案论证，这就是二级公路改建设计成功的重要保证。

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U412.3

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1004-7344（2016）07-0155-02

2016-2-18