沈大高速公路改擴(kuò)建工程關(guān)鍵技術(shù)2

四、改擴(kuò)建工程關(guān)鍵技術(shù)

1、路基加寬技術(shù)

(1)原有路基挖臺(tái)階

將原路基的邊坡按1:0.5挖除,然后挖臺(tái)階,深度80cm,臺(tái)階底面向路中心橫坡3%,臺(tái)階挖至與原地面齊平。

挖除1:1.51:0.5填到高度時(shí)挖除下一部分第一步挖除部分(2)新舊路基結(jié)合處鋪土工格柵為減少新舊路基沉降差,在路基頂面以下的臺(tái)階頂面鋪設(shè)單向拉伸鋼塑復(fù)合土工格柵。300/2原砂礫墊層原水穩(wěn)基層原黑色面層7575250375375(3)加強(qiáng)新填路基部分填前碾壓①旱田段填前碾壓前先填40cm石渣。②水田段填前碾壓前先填70cm石渣。③填前碾壓采用25KJ沖擊壓實(shí)機(jī),壓實(shí)度不小于90%。④水塘、魚塘等先進(jìn)行拋石擠淤,再用石渣或砂礫填至水平面上50cm后,再進(jìn)行填前碾壓,拋石范圍超過坡腳外2m。(4)控制新填路基填料

為減少新舊路基的沉降差,新填路基要求使用碎石土、砂礫土、山皮土等強(qiáng)度較高的填料；填土高度小于1.5m的路段,新建路基部分（含沈大高速公路舊路邊坡挖臺(tái)階部分）采用石渣填筑,直至路基頂面。300/2原砂礫墊層原水穩(wěn)基層原黑色面層7575250375375800200新建路面原路基(5)加強(qiáng)路堤壓實(shí)度壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)比部頒標(biāo)準(zhǔn)提高1-2個(gè)百分點(diǎn)。在滿足正常壓實(shí)規(guī)定下,路堤每填高1m,使用沖擊壓路機(jī)沖壓20遍,新舊路基結(jié)合處再增加沖壓5遍。(6)加強(qiáng)軟弱地基處理沿線營(yíng)口老邊至熊岳段(K151+500-K190+000)、普蘭店海灣段(K318+000-K321+000)、金州灣段(K351+000-K357+000)為軟弱地基段,老邊坡挖除后,先采取粉噴樁、塑料排水板等措施進(jìn)行地基處理,然后按正常路基加寬方法進(jìn)行加寬,嚴(yán)格控制路基填筑速率。

總之,在路基方面,選好填料是保證路基穩(wěn)定的先決條件;對(duì)加寬段基底特殊處理,是解決新老路基不均勻沉降的關(guān)鍵環(huán)節(jié);充分壓實(shí)特別是銜接部分壓實(shí)是保證新老路基穩(wěn)定不開裂的必要手段。

2、老路面加鋪技術(shù)

(1)充分利用原路面結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度,在其上加鋪新路面結(jié)構(gòu)層由于原沈大高速公路路基路面狀況較差,簡(jiǎn)單的罩面(5-10cm瀝青混凝土)不能從根本上解決問題,原路部分必須采取挖除新建方案,或采取根據(jù)原路彎沉值加鋪不同厚度的水穩(wěn)層及瀝青面層或直接加鋪瀝青面層(按柔性基層設(shè)計(jì))的加鋪方案。經(jīng)比較,我們選擇了以加鋪為主、局部路面挖除的大修方案。主要理由如下:

原沈大高速公路己通行十余年,在重復(fù)荷載作用下,路基已趨于穩(wěn)定,如果將舊路面挖除重修路面,不但破壞了原路面結(jié)構(gòu)層,而且原有路基因受到擾動(dòng),其強(qiáng)度將會(huì)大大降低,甚至有些路段的路基CBR值過低需要處理才能滿足強(qiáng)度要求。加鋪方案保持了原有路基的穩(wěn)定性,對(duì)原有路面的擾動(dòng)較少,充分利用了原路面結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度,避免了翻修方案。在環(huán)境保護(hù)方面,加鋪方案具有明顯的優(yōu)越性。根據(jù)施工工期計(jì)劃安排，兩側(cè)路基在封閉前先行加寬施工,翻修方案挖出的路面及路基材料將很難利用,會(huì)產(chǎn)生大量的棄料,尤其是有黑色路面的瀝青混合料,由于在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上及工期上進(jìn)行再生利用均存在較大困難,將很難進(jìn)行處理,并且路面開挖所產(chǎn)生的廢料需要重新征地作為棄土場(chǎng),這些都會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大影響。

(2)原路加鋪路面結(jié)構(gòu)層計(jì)算以原路面的實(shí)測(cè)彎沉值為基礎(chǔ),反算路面當(dāng)量回彈模量,然后按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ014-97)中路面補(bǔ)強(qiáng)厚度的計(jì)算方法,計(jì)算路面的加鋪厚度。①當(dāng)原路面路段代表彎沉Lo〈50時(shí),路面采用17cm瀝青混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),個(gè)別代表彎沉值小于30的路段,補(bǔ)強(qiáng)厚度為9cm。其主要作用除了提供強(qiáng)度之外,還用于找平原路面的縱橫坡度。其它加寬路基花崗巖緣石300/2排水層路基填筑80cm砂礫瀝青砼或水穩(wěn)找平層（視找平厚度而定）原路砂礫墊層原路水穩(wěn)基層原路黑色路面17cm水穩(wěn)底基層8cmAC-30L(重交通瀝青）20cm水穩(wěn)下基層18cm水穩(wěn)上基層6cmAC-20L(5%改性瀝青）4cmSMA(5%改性瀝青）1500/21500/23007575花崗巖緣石中分帶排水盲溝排滲水通道砼底座4%②當(dāng)原路面路段代表彎沉50≤Lo<120時(shí),在原瀝青面層上加鋪28cm水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層,新瀝青面層與加寬部分一起鋪筑。其中水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層找平層的厚度最小為10cm,然后再和新建路面一起鋪筑18cm。其它加寬路基花崗巖緣石300/2排水層路基填筑80cm砂礫水穩(wěn)找平層（h>10cm）原路砂礫墊層原路水穩(wěn)基層原路黑色路面17cm水穩(wěn)底基層8cmAC-30L(重交通瀝青）20cm水穩(wěn)下基層18cm水穩(wěn)上基層6cmAC-20L(5%改性瀝青）4cmSMA(5%改性瀝青）1500/21500/2300757515cm新底基層花崗巖緣石中分帶排水盲溝4%③當(dāng)原路面彎沉Lo≥120時(shí),在原瀝青面層上加鋪35cm水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層,新瀝青面層與加寬部分一起鋪筑,施工時(shí)采用的工藝同上。其它加寬路基花崗巖緣石300/2排水層路基填筑80cm砂礫原路面頂面底基層8cmAC-30L(重交通瀝青）下基層上基層6cmAC-20L(5%改性瀝青）4cmSMA(5%改性瀝青）1500/21500/23007575路基砂礫20cm花崗巖緣石陰影部分挖除重建中分帶排水盲溝4%④由于原路硬路肩瀝青面層強(qiáng)度與行車道不同,并且硬路肩沒有經(jīng)過行車碾壓作用,因此在設(shè)計(jì)中考慮將原有路面硬路肩的路面全部挖除,鋪筑新路面。其它加寬路基花崗巖緣石300/2排水層路基填筑>20cm砂礫原路面頂面底基層8cmAC-30L(重交通瀝青）下基層上基層6cmAC-20L(5%改性瀝青）4cmSMA(5%改性瀝青）1500/21500/23007575路基20cm砂礫夾層<30cm用砂礫填筑花崗巖緣石中分帶排水盲溝2%4%3、新建路面結(jié)構(gòu)及SMA路面應(yīng)用技術(shù)(1)加寬部分的新建路面結(jié)構(gòu)路面總厚度為70-73cm,均滿足抗凍要求?？紤]到上基層對(duì)級(jí)配和強(qiáng)度的要求較高,同時(shí)對(duì)抗凍性的要求也比較嚴(yán),因此均采用水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu);

下基層和底基層根據(jù)沿線石灰、粉煤灰、碎石和砂礫料場(chǎng)的實(shí)際情況,因地制宜,靈活選用二灰或水泥穩(wěn)定砂礫或碎石結(jié)構(gòu)。加寬部分的新建路面結(jié)構(gòu):表面層：4cm瀝青瑪蹄脂碎石抗滑層（SMA–16L型）中面層：6cm粗粒式瀝青混凝土（AC–25L型）下面層：8cm粗粒式瀝青混凝土（AC–30L型）上基層：18cm廠拌水泥穩(wěn)定碎石下基層：18～20cm廠拌水泥或二灰穩(wěn)定混合料底基層：16～17cm廠拌水泥或二灰穩(wěn)定混合料(2)路面所選用的材料路面表面層集料采用堅(jiān)硬耐磨的玄武巖,中、下面層采用石灰?guī)r;上面層、中面層瀝青混合料均采用SBS（5%）改性瀝青作為結(jié)合料，結(jié)合沈大高速公路交通量較大的特點(diǎn)，在縱坡超過2%的上坡路段，下面層也采用了SBS改性瀝青，保證瀝青路面有良好的抗車轍能力，同時(shí)路面抗低溫開裂能力也得到提高,下面層瀝青采用國(guó)產(chǎn)AH-90號(hào)重交通道路石油瀝青。（3）瀝青路面表面層大規(guī)模采用瀝青瑪蹄脂碎石SMA技術(shù)，同時(shí)對(duì)《公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術(shù)指南》中的級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，使SMA混合料的級(jí)配介于SMA-13和SMA-16之間，既保證路面有足夠的粗糙度，同時(shí)鋪筑的路面更加均勻。另外通過級(jí)配的調(diào)整，控制混合料的礦料間隙率VMA不小于18%，使混合料中可以加入足夠的瀝青結(jié)合料，增加集料油膜的厚度，提高路面耐久性。篩孔尺寸（mm）（4）中面層采用AC-25I型粗粒式瀝青混凝土,但是將19.Omm篩孔的通過量由規(guī)范中的75%-90%調(diào)整為85%-93%,將16.0mm篩孔的通過量由規(guī)范中的62%-80%調(diào)整為62%-75%,使混合料的級(jí)配曲線形成“S”型,提高混合料攤鋪的均勻性,減少離析現(xiàn)象,使路面具有良好的密實(shí)性,瀝青混合料的高溫抗車轍能力也得以提高。同時(shí)縮窄混合料級(jí)配的波動(dòng)范圍,保證瀝青混合料在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生大的變化。篩孔尺寸（mm）(5)路基頂面換填80cm天然砂礫,使舊路面原來的砂礫墊層與路基頂面的換填砂礫相通,路面滲入的水分能夠排除,在保證內(nèi)部排水的前提下,新建路面采用三層半剛性基層,路面具有足夠的承載力。為了增強(qiáng)瀝青面層抵抗開裂的能力,在中下面層之間鋪設(shè)玻璃纖維格柵,鋪設(shè)范圍為路面靠近硬路肩的第三、四車道,并深入第二車道1.0m,寬度為8.5m。

總之，在路面方面,深入把握瀝青路面的受力和破壞機(jī)理,擺脫已有觀念的束縛，采用既符合實(shí)際經(jīng)驗(yàn),又與國(guó)際先進(jìn)水平一致的全新思路，充分利用原路面的強(qiáng)度,盡早使新舊路面結(jié)構(gòu)結(jié)合形成整體，才能建設(shè)高品質(zhì)的路面。

臨時(shí)防護(hù)新路基頂面土工格柵原路面砂礫墊層80cm4、橋梁構(gòu)造物加寬技術(shù)(1)加寬橋涵與原橋上下部剛性聯(lián)結(jié),上部結(jié)構(gòu)預(yù)制安裝放置三個(gè)月再與原橋聯(lián)結(jié)。在此處將會(huì)產(chǎn)生新的內(nèi)力差也不利于做好橋面鋪裝鋪裝提前（包括加鋪砂礫）使恒載變形提前發(fā)生(2)加強(qiáng)加寬部分的基礎(chǔ)設(shè)計(jì),減少新舊橋體的不均勻沉降。原橋?yàn)閿U(kuò)大基礎(chǔ)的,當(dāng)基底土層較薄、巖層埋深較淺時(shí),采取換填或直接將基礎(chǔ)置于巖層上的方案；當(dāng)基底土層較厚,巖層埋置較深,基礎(chǔ)條件不很良好時(shí),雖然地基允許承載力滿足要求,但采取一定的措施,如加大基礎(chǔ)成整體筏式、采用粉噴樁或碎石樁處理地基、采用樁基礎(chǔ)等。(3)為了盡量減小新舊橋梁上下部之間的沉降差及盡量縮短施工工期,控制拓寬部分梁板的安裝齡期,先施工新建加寬部分的基礎(chǔ)、墩臺(tái)身及臺(tái)帽(蓋梁),并安裝部分新建上部梁板,在封閉交通后聯(lián)結(jié)下部結(jié)構(gòu),減少聯(lián)結(jié)處的附加應(yīng)力。

(4)當(dāng)原橋上部為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)時(shí),考慮到預(yù)應(yīng)力引起的徐變影響,新加寬橋部分的上部梁板按部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件設(shè)計(jì)。(5)設(shè)計(jì)采用HLT植筋技術(shù)、聚丙烯纖維混凝土等新技術(shù)、新材料,確保新舊聯(lián)結(jié)處的安全、耐久,抑制裂縫的發(fā)展。

(6)改擴(kuò)建中,對(duì)原橋的缺陷等問題進(jìn)行集中處理。L≥10m的全部采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),單板受力較多的翼緣式空心板全部更換，對(duì)原橋的裂縫進(jìn)行封縫等處理,增設(shè)橋頭搭板。

總之，在橋梁構(gòu)造物方面,在聯(lián)結(jié)前盡可能釋放因變形產(chǎn)生的不均勻內(nèi)力是防止和減少新舊構(gòu)造物出現(xiàn)縱向裂縫的關(guān)鍵所在，采用加強(qiáng)的剛性聯(lián)結(jié)措施,是徹底解決縱向裂縫問題的重要保證。5、大跨度隧道設(shè)計(jì)技術(shù)

金州隧道(原名韓家?guī)X隧道)是沈大高速公路唯一的隧道,也是我國(guó)現(xiàn)有和在建的最寬公路隧道，位于沈大高速公路三十里堡至大連段的右線(左線為原沈大路),采用單洞四車道,全長(zhǎng)521m。其中暗挖部分420m,明洞48m,削竹式洞門53m,最大開挖寬度22.48m,最大開挖高度16.1m,最大埋深70m,最小埋深2m。圍巖類別為II-IV類。

2.8%3.2%4%3%3.8%施工工藝采用先進(jìn)的新奧法,開挖采用臺(tái)階法施工,上半斷面采用光面爆破,下部采用預(yù)裂爆破,初期支護(hù)采用濕噴法,噴射鋼纖維混凝土,系統(tǒng)錨桿采用中空注漿錨桿。施工中嚴(yán)格遵守“管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤觀測(cè)”的原則,分層分部的多部開挖,一次最大開挖寬度僅11.0m。為確保安全,必要時(shí)增設(shè)中隔壁臨時(shí)鋼架支撐。開挖分上、中、下三個(gè)臺(tái)階,每臺(tái)階又分左、右部,由上而下施工。由于跨徑大,全洞均設(shè)工字鋼架支護(hù),每次循環(huán)掘進(jìn)長(zhǎng)度僅有0.5-1.0m,IV類圍巖不超過2.0m。二次襯砌采用先墻后拱整體式澆筑,模板采用8m長(zhǎng)整體液壓襯砌臺(tái)車。隧道防排水堅(jiān)持“以排為主、防排結(jié)合”的綜合治理原則,采取在初期支護(hù)和二次襯砌之間鋪設(shè)EVA塑料排水板作為防水層,同時(shí)二次襯砌采用防水混凝土。6、服務(wù)管理設(shè)施建設(shè)新理念場(chǎng)區(qū)平面布置---近期與遠(yuǎn)期相結(jié)合；場(chǎng)區(qū)環(huán)境美化---五個(gè)服務(wù)區(qū)專門進(jìn)行了綠化和景觀設(shè)計(jì)，綠化設(shè)計(jì)注重場(chǎng)區(qū)的起伏變化、植物搭配、點(diǎn)面結(jié)合，很好的烘托了場(chǎng)區(qū)的氣氛、美化環(huán)境；建筑風(fēng)格國(guó)際化-----服務(wù)區(qū)采用歐美草原式建筑風(fēng)格；室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)和諧統(tǒng)一，強(qiáng)化整體性、創(chuàng)新性、實(shí)用性、自然性原則培育濃郁的商業(yè)氣氛、服務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)著重強(qiáng)調(diào)了商業(yè)氣氛的渲染五、改擴(kuò)建后高速公路的運(yùn)營(yíng)情況改擴(kuò)建后的沈大高速公路于2004年8月29日投入運(yùn)營(yíng)（實(shí)驗(yàn)路段于2002年9月投入運(yùn)營(yíng)）以來，沈大高速公路車流量和收費(fèi)額增長(zhǎng)迅速。從2004年9月至2006年4月上旬，沈大高速公路：總收費(fèi)額為14.78億元；日平均收費(fèi)額為253萬元；日均標(biāo)準(zhǔn)車流量達(dá)到30,000臺(tái)；最大斷面日均小客車車流量超過53,000臺(tái)。通車兩年來，全線路面平整，路基穩(wěn)定，構(gòu)造物安全，排水設(shè)施順暢，橫向新老路面和橋梁的連接部位均沒有出現(xiàn)不均勻沉降和縱向開裂現(xiàn)象，SMA混合料優(yōu)良的路用性能也得到了充分的發(fā)揮，工程達(dá)到了預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)，為全社會(huì)提供了一項(xiàng)優(yōu)質(zhì)工程。六、高速公路改擴(kuò)建工程技術(shù)建議(2)我國(guó)早期修建的高速公路采用的是《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTJO01-97)版及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，而當(dāng)前執(zhí)行的是JTGB01-2003版及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，在荷載標(biāo)準(zhǔn)等方面有一定的差異，建議盡快制定技術(shù)指導(dǎo)意見。(1)目前我國(guó)早期修建的國(guó)道主干線項(xiàng)目即將面臨大規(guī)模擴(kuò)建的迫切需要，建議交通主管部門和各級(jí)學(xué)會(huì)加強(qiáng)科技