高速公路拓宽改造设计的思考

汪千郡

(安徽省交通控股集团有限公司，安徽 合肥 230088 )

高速公路拓宽改造设计的思考

汪千郡

(安徽省交通控股集团有限公司，安徽 合肥 230088 )

随着我国国民经济水平不断提高，对于高速公路的使用水平日渐提高，而我国早期修建的四车道高速公路也已经难以满足日益提升的使用需求，急需进行拓宽改造处理。结合高速公路拓宽工程经验对高速公路拓宽改造设计思路进行探讨，以期对此类工程有所借鉴。

高速公路 ; 拓宽改造 ; 设计

预测交通量是高速公路建设标准的重要指标，然而由于早期我国对于社会经济增长水平预测值不高，同时受到认识局限性的影响，致使早期修建的高速公路难以适应长期的社会经济水平发展，以沪杭高速公路为例，投入使用当年的全年路段交通量为11 399到25 000辆/d(绝对车辆数)，仅仅三年过后这一数据便提升至21 769到40 477辆/d(绝对车辆数)，折算为小型汽车为39 619到73 667辆/d，这一数额已达到四车道高速公路适应交通量的72%，甚至134%。因此为满足日益增长的高速公路使用需求，急需对此类四车道高速公路进行拓宽改造处理。

1 交通量发展预测及分析

1.1 交通量发展预测

1.1.1 未来经济发展趋势预测和分析

以2015年沪杭甬高速沽诸至宁波段交通量为例，根据所要进行拓宽的高速公路项目所处地区到目前为止历年的经济发展水平和区域经济发展规划，结合当前国内经济发展趋势下的对于GDP的预测情况，结合采用趋势外推和规划，通过龚珀资曲线方程构建趋势预测模型[1]为

(1)

其中，E为GDP(亿元)；t为时间序列(年)，t=计算年份(1984)；K,a,b为回归系数。

将沪杭涌高速沽诸至宁波段中各交通小区所处的省、地市、县、镇等地的理念GDP值代入(1)式中，根据所得回归系数可构建分析模型(表1)。

1.1.2 将来趋势型产生和吸引交通量

(1) 交通量预测模型：交通量预测模型的基本形式为

(2)

其中Qj为j类型车的交通量(Veh/d)；E为GDP(亿元)；αi、βi为j类型车的回归系数。

表1 主要地区将来国内生产总值预测结果 亿元

(2) 产生和吸引交通量预测模型：采用相关分析法建立区域内吸引和产生交通量的预测模型为

区域内:

(3)

区域外:

(4)

1.2 交通量预测结果分析

1.2.1 OD交通量

OD交通量预测结果如表2所列。

表2 OD交通量预测结果

1.2.2 各预测年车辆构成

各预测年车辆构成情况如表3所列。

表3 各预测年车辆构成 %

1.2.3 影响区域流量分析

结合表2和表3进行分析，可获得项目影响区域内，本高速公路的交通流量情况，如表4所列。

表4 主要影响区内交通流量情况 Veh/d

2 拓宽改造设计原则

2.1 确保原路段正常使用

对原有高速公路进行拓宽的原因是原有公路难以满足实际使用需求，如果在进行道路拓宽使将原有公路封闭进行施工，则会使周边沿线的其他高速公路交通量骤增，严重的会引起交通瘫痪对社会和经济造成损害，因此确保原路段的正常运行是设计和施工的基本原则。

2.2 确保原高速的使用安全

实际施工过程中，应确保旧路部分的桥梁结构物、防护以及路基的稳定，尽可能规避大面积填挖施工，适时拆除更换原有道路护栏和警示标志，做好防护措施确保原有道路的运行和拓宽部分的施工安全。因此需要在设计过程中对此类工作综合考虑，确保原高速的正常和拓宽部分的施工安全是高质高效完成施工的基本保障[2]。

2.3 便于施工，确保安全

为使既有高速部分的正常使用受拓宽施工的影响最小，应结合场地实际采用恰当的施工设备和机具，采用新颖的设计理念，对于需加宽的构筑物应在保证其质量的同时，尽可能保证其施工方便，可靠性、安全性强[3]。

2.4 节省项目资金

在设计过程中，应在保证设计结果符合相关规范标准的情况下，最大程度地借助既有构筑物和道路，尽可能避免建筑物拆迁和周边土地征用，节省项目资金，降低环境影响。个别路段可结合结构物特点对局部线位进行调整，通过分幅式路基或主线分离的思路进行设计，一些路段有车流分、合端部，则需采取增设标志或是振动式标线的方式保证交通安全[4、5]。

2.5 符合区域内经济发展前景和交通规划

当前我国国民经济飞速发展，单纯依靠目前的既有的高速公路设计形式和标注已经远不能满足经济发展后带来的高速公路需求，因此需要在设计前做好针对道路影响区域内的调研，设计过程中充分考虑路网的发展和规划，尽量规避由于道路拓宽改造施工对周边道路的交通量造成影响[6]。

3 拓宽改造设计方式

3.1 路线设计

设计线：整体式路基需对道路两侧进行拓宽的，其设计线宜采用原道路中央分隔带中心，不对加宽部分另设设计线；若为分离式路基，需从单侧进行拓宽，则可继续沿用原高速公路设计线；诸如隧道灯受周边结构物限制的道路，必须分幅设计其单向车道时，则宜根据其加宽部分路基另设设计线。纵断面：由于原有道路在最初施工时或由于长期使用会产生一些不良因素，致使原有道路纵断面发生较大程度变化，所以需对其进行调整设计。设计初期需先开展外业测量，为保证测量精度，应每隔20 m选测一条横断面线，设计时高程控制点选用原有构筑物，并结合相关标准进行纵断面拟合设计。

3.2 软土地基处理

由于原有高速公路已经经过多年的运营使用，其道路路基的地基沉降也基本趋于稳定状态。而在进行道路拓宽改造施工中，相对原有道路路基而言，新拓宽改造部分的填筑荷载属于附加荷载，会对原有路基施加作用，产生新一轮的不均匀沉降，同时会从侧面对原有路基路面施加横向拉应力，对路基路面造成损伤甚至破坏。所以地基处理需要以降低新老路基差异性沉降为出发点，结合实际情况采取合适的处理方法对地基进行处理[7]。

3.2.1 一般预压

一般预压处理适合路基表层硬壳层厚度较大的常规路面，处理时以路槽地面为基准进行路基填筑，经过一定时间的预压期后再针对路面进行施工作业。

3.2.2 等载预压

此种处理方法适合在计算沉降量较大的路段或是路桥和路基表层硬壳层厚度较大的构筑物的衔接处等。施工时先填筑路基至路面设计标高，并进行充足的预压处理。

3.2.3 塑料排水板结合等载预压

为使施工结束后新老路段的路基沉降变形相互协调，针对软土层厚度较大且硬壳层偏薄的软土路段，需要在基本的铺设50 cm厚砂砾垫层并打设塑料排水板处理的基础上，进行等载预压处理。通常由于塑料排水板的打设深度不同，在两种规格的排水板中进行选择：通常打设深度不超过15 m的选用4 mm厚的塑料排水板，同时保证其纵向通水量在50 cm3/s以上；若深度超过15 m，则排水板厚度需选用4.5 mm，同时保证其纵向通水量在35 cm3/s以上。两块塑料排水板间相隔1.3到1.5 m，同时其最大打设深度不超过25 m。

3.3 路基与防护

3.3.1 路基填筑

路基进行填筑时，结合既有公路路基所使用的填筑材料类型，并根据道路影响区域内的料源情况进行综合考虑，可选用砂砾或是土石混合料，其中前者主要适用于结构物于桥头的连接地带。同时为了确保老路基与新路基结合处的稳定性，应在填筑时严格控制速率，如软基路段填筑高度在3 m以上，填筑速率应为0.2/7 d，若未超过3.0 m，则应为0.2 m/d，并控制每层厚实度为20 cm。除此之外，还需将老路基结合处挖成每级高度在80 cm左右的台阶状，同时在路基顶面铺设土工格栅[8]。

3.3.2 路基防护

随着当前人们生活水平不断提高，对于生态环境的保护意识和需求也逐渐增强，因此在建设拓宽改造设计时需在保证结构稳定性的同时，将公路与周边环境的和谐统一考虑在内，尤其是在一些开挖山体后的路堑地区，要敢于使用新思路、新材料、新技术，根据当地地质特点使用客土喷播灌木类植物、三维土工网结合喷草籽等方式。对于周边有村庄、河流的项目应将土地占用降到最低。

3.4 路 面

细致调研原有道路路面，并结合调整后的道路纵断面设计制定道路拓宽改造方案，必要时可测量路面弯沉值。对于加宽侧路面上面层，建议结合路基稳定性要求，根据项目工期实际情况选择是否在竣工并投入使用一年后进行加铺。

3.5 互通式立交

包括枢纽互通在内的互通式立交，在拓宽改造时首先应秉承道路型式不轻易改变的原则，其次要结合实际道路交通量变化情况，考虑是否对匝道路基进行拓宽或是加设收费岛等措施。对于十字形或T形交叉，由于其大多设计成喇叭型或是半苜蓿叶型，因此设计时仅需对其端部分分合流附近的平、纵面线形型参数进行调整。由于枢纽互通情况较为复杂，拓宽设计时应遵循保持互通部分的集散功能以及既有路段的正常通行，同时不调整匝道纵断面，尽可能避免大规模拆建，确保施工和既有道路的通行安全[8]。

4 结束语

高速公路是我国陆上交通网的重要组成部分，对于我国现代化全局战略的实施和推进有着重要意义。当前国际经济形势瞬息万变，要紧跟国际经济步伐需要有过硬的交通实力作为依托，由于当前我国一些既有高速在设计之初对于我国经济发展情况预测偏低，致使原来的四车道高速公路已经难以满足当前的交通通行需要，因此进行道路拓宽改造十分必要，同时由于既有公路使用时间长，因此一些参数发生变化，为保证拓宽项目的顺利实施，同时不影响既有道路的正常通行，对拓宽改造设计进行深入分析意义重大。

[1] 熊 堃.高速公路桥梁加固施工技术要点研究[J].住宅与房地产，2016(S2)：86～87.

[2] 孙小艳.桥梁拓宽工程中桥梁搭板的设计方法分析[J].江西建材，2016(18)：100.

[3] 白合提尔·艾热提.公路改扩建道路的路基加宽施工技术[J].西部交通科技，2016(5)：73.

[4] 杨群锋.浅谈路基拓宽施工方法[J].江西建材，2016(18)：75～76.

[5] 管运华．关于G312合六路合肥段改造设计问题分析[J]．工程与建设，2015，29(1)：58～60，75．

[6] 宫轶东.胶州湾高速公路拓宽改造项目投资决策评价研究[D].天津：天津大学，2013.

[7] 林 青.高速公路拓宽道路差异沉降特性研究[D].西安：长安大学，2014.

[8] 马晓宁，王选仓，张 涛.高速公路改扩建条件评价体系研究[J].公路交通科技,2016(6):56～57.

2016-07-21；修改日期：2016-07-26

汪千郡(1970-)，男，安徽安庆人，安徽省交通控股集团有限公司高级工程师．

U412.366

A

1673-5781(2016)04-0462-04