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滬寧高速公路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

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滬寧高速公路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

山東茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 2787


自從80年代我國(guó)開始建設(shè)高速公路以來(lái),截止2008年已先后建成了4萬(wàn)多公里的高速公路,這些高速公路中絕大部分是4車道高速公路,主體分布在我國(guó)東、中部及沿海發(fā)達(dá)地區(qū)。

  隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,現(xiàn)有高速公路上的交通量日益增長(zhǎng),發(fā)達(dá)地區(qū)增長(zhǎng)速度多在2位數(shù)以上,很多高速公路在建成不久服務(wù)水平就明顯下降。提高經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)干線高速公路服務(wù)水平是促進(jìn)沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要,大交通量高速公路擴(kuò)建、擴(kuò)容問(wèn)題逐漸突出。

  滬寧高速公路作為國(guó)家高速公路網(wǎng)中滬蓉高速公路的重要組成部分(其中無(wú)錫至上海段也是京滬高速公路的共線段),同時(shí)也是江蘇省“四縱、四橫、四聯(lián)”公路網(wǎng)主骨架中的關(guān)鍵部分。

  原滬寧高速公路于1992年6月開工建設(shè),主線采用雙向四車道,設(shè)計(jì)行車速度120km/h,路基寬26m,全長(zhǎng)249.45km,1996年9月15日全線建成并投入營(yíng)運(yùn)。建成后全線年均交通量平均增長(zhǎng)率18.3%,2002年全線的年均日交通量為41143 pcu/d。隨著交通量的增長(zhǎng),特別是大型車的明顯增加,導(dǎo)致滬寧高速公路服務(wù)水平日益下降,2002年(通車6年)已達(dá)到和接近C級(jí)服務(wù)水平。

  為了滿足日益增長(zhǎng)的交通需求,適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,發(fā)揮通道資源優(yōu)勢(shì),鞏固滬寧路在路網(wǎng)中的地位,恢復(fù)道路使用功能,更好地為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù),江蘇省政府決定實(shí)施滬寧高速公路江蘇段擴(kuò)建工程。

  滬寧高速公路擴(kuò)建工程全線按照高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),雙向八車道,擴(kuò)建路段總長(zhǎng)248.2km,計(jì)算行車速度120km/h,路基寬度42.5m,橋涵設(shè)計(jì)荷載為汽車-超20級(jí)、掛車-120,其它技術(shù)指標(biāo)按部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ-001-97)執(zhí)行。

  擴(kuò)建工程概算總投資108.86億元,平均每公里造價(jià)4387.6萬(wàn)元。2003年5月擴(kuò)建工程昆山先導(dǎo)試驗(yàn)段正式開工,2003年11月滬寧高速公路擴(kuò)建工程全線開工建設(shè),2005年底全線開放通行,2006年6月28日全線交工驗(yàn)收。

  擴(kuò)建工程勘察設(shè)計(jì)不同于新建工程,存在很多需要探索和進(jìn)一步研究的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,本文通過(guò)滬寧高速公路擴(kuò)建工程勘察設(shè)計(jì)的總結(jié),對(duì)擴(kuò)建工程中的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的處理提出了具體的看法和建議,供同行參考借鑒。

  1、擴(kuò)建方式的選擇

  綜觀國(guó)內(nèi)外高速公路擴(kuò)建工程,其擴(kuò)建方式不外乎新建和加寬兩種(也稱之為擴(kuò)容與擴(kuò)建),在這兩種方式中又各自派生出了不同的擴(kuò)建形式,每種形式中還有不同的具體擴(kuò)建方案,如新建有重選走廊帶開辟新線、加寬有拼接加寬或分離定點(diǎn)直通專線等。影響擴(kuò)建方式選擇的因素主要有:路網(wǎng)規(guī)劃和布局;經(jīng)濟(jì)布局和交通的適應(yīng)性;投資渠道、綜合運(yùn)輸體系等。

  以滬寧為例:滬寧高速公路建成通車后,各地在沿線優(yōu)先布局了大量的優(yōu)質(zhì)工農(nóng)業(yè)資源,形成了蘇南地區(qū)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展帶,滬寧高速公路的存在已對(duì)沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展、路網(wǎng)建設(shè)、城鎮(zhèn)布局、人民生活等各方面都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。同時(shí),經(jīng)濟(jì)發(fā)展為滬寧高速公路提供了穩(wěn)定的交通量,逐漸鞏固了滬寧高速公路東西向主通道的地位。隨著國(guó)道主干線的延伸和相連地區(qū)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展及長(zhǎng)江三角洲龍頭地位的提高,滬寧高速公路上作為國(guó)道主干線的交通量還將進(jìn)一步增加。沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)滬寧高速公路的依賴性以及其重要的路網(wǎng)作用構(gòu)成了擴(kuò)建的必要性和緊迫性。

  從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看,目前滬寧高速公路和312國(guó)道共同構(gòu)成滬寧間東西向的通道,也是南京—上海間最便捷的汽車運(yùn)輸通道。隨著2004年8月常太高速公路的建成通車,在滬寧高速公路北側(cè)提供了一條新的東西向通道。蘇南地區(qū)正在規(guī)劃東西向的高速鐵路、城際軌道運(yùn)輸和江蘇省第二輪高速公路網(wǎng)規(guī)劃中提出了在滬寧高速公路以南跨太湖通過(guò)的東西通道方案,這些都將對(duì)現(xiàn)有運(yùn)輸格局產(chǎn)生重大影響,這些規(guī)劃的實(shí)施對(duì)緩解蘇南東西向交通緊張狀況將有根本性的作用。同時(shí)鑒于滬寧通道與常太高速公路、規(guī)劃的跨太湖通道間間距離較小(多小于15~20km),且兩通道間全部為城區(qū)或經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),走廊資源寶貴,在上述通道間再新增通道的難度較大,即使新增也難以滿足滬寧高速公路分流交通量的基本要求、對(duì)沿線地方規(guī)劃及經(jīng)濟(jì)布局也將產(chǎn)生較大的影響。因此,從路網(wǎng)上看,要緩解滬寧高速公路的交通壓力,選擇加寬擴(kuò)建方式更為合適。

  2、擴(kuò)建方案的選擇

  所謂擴(kuò)建就是在現(xiàn)有道路走廊內(nèi)、充分利用老路的基礎(chǔ)上提高道路的通行能力。擴(kuò)建方案的實(shí)現(xiàn)形式是多樣的,滬寧高速公路擴(kuò)建工程的前期研究中對(duì)不同的擴(kuò)建方案進(jìn)行了充分研究,除表1所列以外,還進(jìn)行了全程高架、集散加快速等形式的研究。

  表1  主要擴(kuò)建形式表

  1  單側(cè)加寬  拼接加寬   A、平、縱面以老路為基準(zhǔn),不作大的調(diào)整                        分離加寬   B、平面分離加寬                 C、縱面分離加寬

  2  兩側(cè)加寬  拼接加寬   D、平、縱面以老路為基準(zhǔn),不作大的調(diào)整                         分離加寬   E、平面分離加寬                 F、縱面分離加寬

  3  混合加寬        G、兩側(cè)拼接加寬為主、部分分離的組合

  決定擴(kuò)建形式選擇的是整體經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件和控制點(diǎn)方案的可行性。滬寧高速公路擴(kuò)建工程經(jīng)過(guò)既有工程調(diào)研、專題技術(shù)研究(軟土地基路段路基拼接可行性研究、橋梁拼接可行性研究、樞紐互通擴(kuò)建方案研究等)和現(xiàn)狀分析最終選擇了“兩側(cè)拼接為主、局部?jī)蓚?cè)分離”的擴(kuò)建形式,除了唯亭大橋、丹陽(yáng)大橋、坦克通道路段因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)原因和建設(shè)條件限制采取了主線局部分離形式;蘇州東互通主線與蘇州北樞紐采用了主線加集散道(3+2)貫通的復(fù)合式互通立交形式外,其余路段全部采用了兩側(cè)拼接的擴(kuò)建形式。

  3、擴(kuò)建規(guī)模的確定

  擴(kuò)建規(guī)模的選擇單從工程角度似乎只受交通量的控制,根據(jù)交通量的預(yù)測(cè)選擇合適的車道數(shù)即可,但實(shí)際上擴(kuò)建規(guī)模的確定是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。

  3.1預(yù)測(cè)與規(guī)劃、預(yù)測(cè)與發(fā)展的協(xié)調(diào)問(wèn)題

  由于規(guī)劃的不確定性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的跳躍性,要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)交通發(fā)展規(guī)律是件困難的事,在這種條件下,擴(kuò)建規(guī)模的選擇就存在兩個(gè)方向,一是從寬處理,采用較大規(guī)模;二是從緊、節(jié)約初期工程投資。這兩種方式在我國(guó)現(xiàn)實(shí)條件下都有可能,考慮現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,從寬較好,但從我國(guó)總體經(jīng)濟(jì)水平來(lái)看還應(yīng)從緊選擇規(guī)模,從整個(gè)路網(wǎng)發(fā)展的角度來(lái)看規(guī)模選擇也應(yīng)該適當(dāng)從緊,規(guī)模不宜太大。

  3.2不同規(guī)模的技術(shù)問(wèn)題

  不同的建設(shè)規(guī)模需要不同的技術(shù)支撐條件,有不同的技術(shù)問(wèn)題,這其中包含了工程實(shí)施難度、運(yùn)營(yíng)安全和投資效益等。

  以滬寧為例,研究表明未來(lái)滬寧走廊帶的交通量遠(yuǎn)不是8個(gè)車道能滿足需求的,結(jié)合考慮其它道路的已有車道和規(guī)劃車道,滬寧高速公路擴(kuò)建工程采用8車道或10車道都是可行的,但考慮到整體式10車道長(zhǎng)路段的高速公路在我國(guó)尚無(wú)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的經(jīng)驗(yàn),作為互通密集的主干線高速公路在當(dāng)前的車輛組成和交通管理?xiàng)l件下,采用整體10車道擴(kuò)建將存在較多的安全問(wèn)題;若采用分離10車道,由于擴(kuò)建形式的改變,沿線控制工點(diǎn)的擴(kuò)建方案將被復(fù)雜化,工程投資規(guī)模和土地占用將明顯增加。

  經(jīng)過(guò)綜合論證,滬寧高速公路擴(kuò)建工程選擇了8車道的建設(shè)規(guī)模。

  4、擴(kuò)建工程的其他關(guān)鍵技術(shù)

  4.1擴(kuò)建工程的總體設(shè)計(jì)原則

  通過(guò)預(yù)可、工可及方案研究,對(duì)滬寧高速公路的狀況有了進(jìn)一步的了解,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)項(xiàng)目的建設(shè)條件、要求及技術(shù)特點(diǎn),總體上主要遵循了以下原則:

 ?。?)充分吸收國(guó)內(nèi)外高速公路擴(kuò)建工程建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)理念,特別是類似地質(zhì)、地形條件下的道路拓寬工程的成功經(jīng)驗(yàn),認(rèn)真做好路基拼接、橋梁拼接、互通改造、局部分離路線方案的比選工作,優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)將為本項(xiàng)目建設(shè)成技術(shù)含量高、質(zhì)量?jī)?yōu),投資省、效益好的優(yōu)質(zhì)工程打下基礎(chǔ)。

 ?。?)合理選擇方案減少對(duì)現(xiàn)有道路交通的影響。道路擴(kuò)建工程的建設(shè)或多或少會(huì)影響到現(xiàn)有道路的交通通行。滬寧高速公路是滬蓉國(guó)道主干線的組成部分、是蘇南廣大經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)間的交通紐帶,沿線交通源對(duì)滬寧高速公路的依賴性日益明顯,保證滬寧高速公路的通行是擴(kuò)建工程實(shí)施的基本前提,方案選擇應(yīng)與施工期的施工組織、交通組織緊密結(jié)合。

 ?。?)盡可能節(jié)約土地資源、減少拆遷數(shù)量。滬寧高速公路沿線所經(jīng)的蘇南各市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),土地資源稀缺,充分利用滬寧高速公路兩側(cè)現(xiàn)有的預(yù)留土地、減少征地拆遷數(shù)量是方案選擇的前提之一。

 ?。?)最大限度地利用現(xiàn)有工程。滬寧高速公路現(xiàn)有的平縱面線形標(biāo)準(zhǔn)滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求,可以充分加以利用。全線互通、橋梁等構(gòu)造物多,路面狀況各不相同,擴(kuò)建中充分利用現(xiàn)有工程是節(jié)約工程費(fèi)用、考核工程設(shè)計(jì)合理的有效途徑和指標(biāo)。

 ?。?)充分結(jié)合地方發(fā)展規(guī)劃,與地方路網(wǎng)有效對(duì)接,促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。滬寧路擴(kuò)建期間,結(jié)合地方規(guī)劃,新增了3座互通立交,23座支線上跨橋拆除后擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)重建,有效地配合、支持了地方路網(wǎng)的建設(shè)。

 ?。?)因地制宜,采用成熟、合理的工程技術(shù),控制工程風(fēng)險(xiǎn)。滬寧高速公路里程長(zhǎng),軟土地基分布廣,原有工程中還有一些病害,擴(kuò)建工程必須認(rèn)真調(diào)查現(xiàn)有工程狀況,吸取已有擴(kuò)建工程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),采取措施處理已有病害,采用可靠的方案進(jìn)行擴(kuò)建,確保工程質(zhì)量。

 ?。?)注重環(huán)境保護(hù)和景觀設(shè)計(jì)。本次拓寬改造應(yīng)注重環(huán)境保護(hù)和景觀設(shè)計(jì),使公路線形、橋梁、立交和沿線設(shè)施等與自然景觀相協(xié)調(diào),橋梁、上跨分離式立交的改建、新建其建筑風(fēng)格應(yīng)體現(xiàn)出現(xiàn)代氣息,追求優(yōu)美的結(jié)構(gòu)形式和高質(zhì)量的環(huán)境景觀,建成后能夠成為該地區(qū)的一道景觀優(yōu)美的風(fēng)景線。

  (8)加強(qiáng)課題研究,積極應(yīng)用新技術(shù)。加強(qiáng)科學(xué)研究,積極采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝,解決擴(kuò)建中的技術(shù)難題。運(yùn)用高新技術(shù)進(jìn)行本項(xiàng)目的勘察設(shè)計(jì),提高項(xiàng)目的科技含量和可靠度。

  4.2 技術(shù)指標(biāo)的合理應(yīng)用

  擴(kuò)建工程的基本原則就是最大限度的利用。要實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)目標(biāo)就需要結(jié)合擴(kuò)建工程的特點(diǎn)合理應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)。一般條件下,涉及強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)無(wú)條件執(zhí)行;對(duì)降低工程投資有明顯作用又不影響運(yùn)行安全的技術(shù)指標(biāo)則可以靈活取用。

  滬寧高速公路擴(kuò)建中較好的實(shí)踐了這一指導(dǎo)思想:

 ?。?)因區(qū)域沉降導(dǎo)致路基高度低于設(shè)計(jì)洪水位加安全高度的路段進(jìn)行了縱面調(diào)整,使之滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;

 ?。?)唯亭大橋、丹陽(yáng)運(yùn)河大橋、坦克通道橋等路段,為了降低實(shí)施難度保障施工期交通,選擇了同向局部分離的擴(kuò)建方案,充分利用了現(xiàn)有工程;

 ?。?)由于全線平縱標(biāo)準(zhǔn)高,受構(gòu)造物控制路段在縱面擬合中不嚴(yán)格限制平縱組合,不控制最小坡長(zhǎng),但為了行駛的舒適性,控制最小豎曲線長(zhǎng)度,路面工程量得到有效控制;

  (4)蘇嘉杭樞紐互通,在通行能力滿足需求的條件下,采用了主線6車道加兩側(cè)各2車道集散道的方式代替標(biāo)準(zhǔn)的8車道擴(kuò)建,既避免了現(xiàn)有工程的大量拆除,又方便了施工期交通組織,運(yùn)行狀態(tài)良好;

 ?。?)昆山互通、蘇州工業(yè)園互通中被交道、匝道橋橋橋下凈寬為2×19.5m,若按標(biāo)準(zhǔn)8車道建設(shè),兩橋均需拆除重建,若允許在橋下減小硬路肩寬度,再結(jié)合互通內(nèi)硬路肩不準(zhǔn)停車的實(shí)際交通規(guī)定,以護(hù)欄和硬路肩外邊緣標(biāo)線漸變的方式減小橋下硬路肩寬度,保留了現(xiàn)有近千米的橋梁。

 ?。?)老路面能否利用直接影響投資,現(xiàn)行規(guī)范中路面結(jié)構(gòu)按最不利車道設(shè)計(jì),針對(duì)8車道運(yùn)行內(nèi)側(cè)以小車為主的實(shí)際特點(diǎn),設(shè)計(jì)提出了分車道設(shè)計(jì)的思路,這樣為老路面利用打下了基礎(chǔ)。

  4.3原有道路條件的評(píng)價(jià)

  準(zhǔn)確掌握現(xiàn)有道路狀況是對(duì)癥下藥的前提。項(xiàng)目開展過(guò)程中先后開展了現(xiàn)有道路的安全性評(píng)價(jià)、路基路面狀況評(píng)價(jià)、全部構(gòu)造物的檢查與檢測(cè)等工作,為合理選擇擴(kuò)建方案打下了基礎(chǔ)。

  1)現(xiàn)有道路的安全性評(píng)價(jià)

  原有道路的安全性評(píng)價(jià)主要包括原有道路技術(shù)指標(biāo)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的符合性評(píng)價(jià)和道路運(yùn)營(yíng)安全性評(píng)價(jià)兩方面。符合性評(píng)價(jià)中重點(diǎn)需要評(píng)價(jià)平縱技術(shù)指標(biāo)、道路凈空標(biāo)準(zhǔn)、路基安全性等方面;運(yùn)營(yíng)安全性評(píng)價(jià)重點(diǎn)檢查是否存在與設(shè)計(jì)相關(guān)的運(yùn)行不安全因素。

  通過(guò)查對(duì)現(xiàn)有滬寧高速公路的竣工資料和數(shù)模模擬平縱線位,設(shè)計(jì)平縱指標(biāo)均能滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。受區(qū)域地面沉降的影響,滬寧高速公路蘇錫常路段路基存在不同程度的下沉,個(gè)別路段下沉量達(dá)到76cm,致使全線3個(gè)路段現(xiàn)有路基標(biāo)高不滿足百年一遇洪水下路基設(shè)計(jì)標(biāo)高要求,不滿足符合性評(píng)價(jià)要求,擴(kuò)建設(shè)計(jì)中對(duì)這3個(gè)路段進(jìn)行了縱面調(diào)整。

  對(duì)于沿線分離式立交、主線橋梁的凈空問(wèn)題,由于航道規(guī)劃、路網(wǎng)規(guī)劃的調(diào)整,處理起來(lái)問(wèn)題較多,原則上按“全部新建的橋梁、分離式立交,凈空需滿足航道、鐵路、公路規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)要求;拼接、加寬或部分重建的橋梁,按不降低原有凈空標(biāo)準(zhǔn)”實(shí)施。

  運(yùn)營(yíng)安全的評(píng)價(jià)除從滿足標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的角度評(píng)價(jià)外,還對(duì)通車以來(lái)各年交通事故的原因進(jìn)行分析,尋找事故與道路設(shè)計(jì)的關(guān)系,以便在擴(kuò)建種加以消除。

  通過(guò)對(duì)滬寧高速公路通車后交通事故的分析,特別是2001~2003年交通事故全樣本統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果顯示:

  (1)交通事故數(shù)量隨交通量增長(zhǎng)而增長(zhǎng),交通量的增長(zhǎng)和服務(wù)水平的降低是事故增長(zhǎng)的主要原因;

 ?。?)交通事故多由超速、車況不良、駕駛不當(dāng)?shù)热藶橐蛩卦斐桑c道路條件不具明顯相關(guān)性;

  (3)滬寧路上交通事故分布不存在突出的多發(fā)路段,每公里事故發(fā)生率與路線平曲線半徑、縱坡、豎曲線半徑等不具明顯的相關(guān)性,證明總體線形設(shè)計(jì)較均衡,不存在明顯的不利段落,擴(kuò)建中無(wú)需進(jìn)行針對(duì)性改造;

 ?。?)個(gè)別路段因道路沉降等原因形成了一些排水不暢路段,對(duì)行車安全構(gòu)成了一定的影響,運(yùn)營(yíng)過(guò)程中均進(jìn)行了明顯的標(biāo)識(shí),減少了事故的發(fā)生。

  分析結(jié)果表明,通過(guò)對(duì)個(gè)別路段縱面的恢復(fù)性調(diào)整,采用現(xiàn)有滬寧路原有平面指標(biāo)進(jìn)行擴(kuò)建不存在安全隱患。

  2)進(jìn)行全過(guò)程的路基路面狀況評(píng)價(jià)

  原有道路路基路面、橋梁的現(xiàn)狀質(zhì)量對(duì)擴(kuò)建方案選擇有明顯的制約作用,全面掌握工程現(xiàn)狀資料是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵工序。中國(guó)|交通|設(shè)施|網(wǎng)

  在滬寧高速公路擴(kuò)建工程中通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、沉降觀測(cè)資料分析、路肩勘探、地質(zhì)雷達(dá)及面波測(cè)試、彎沉檢測(cè)等綜合手段對(duì)路基路面進(jìn)行了定性加定量的評(píng)價(jià),對(duì)老路狀況有了基本了解。分析表明:

 ?。?)軟基路段路基沉降已基本穩(wěn)定,可以進(jìn)行路基拼接;

 ?。?)老路路基強(qiáng)度滿足要求,不需進(jìn)行特殊處理,可以直接加寬;

 ?。?)老路面整體使用狀況良好,但強(qiáng)度衰減明顯,需要重建或補(bǔ)強(qiáng)。

  由于檢測(cè)手段的局限性,在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中對(duì)路基路面實(shí)際狀況進(jìn)行了全程的動(dòng)態(tài)跟蹤評(píng)價(jià),值得欣慰的是,動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的結(jié)果與設(shè)計(jì)階段評(píng)價(jià)結(jié)論基本吻合。

  3)對(duì)橋梁工程進(jìn)行全面的檢查和檢測(cè)

  目前需要擴(kuò)建的高速公路多是高速公路建設(shè)初期在特定歷史條件下建設(shè)的,安全儲(chǔ)備較低,再加上當(dāng)年施工技術(shù)的限制,經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)難免會(huì)存在病害,對(duì)原有橋梁病害進(jìn)行綜合處理、恢復(fù)原有橋梁的使用性能是擴(kuò)建工程的一項(xiàng)任務(wù)。合理評(píng)價(jià)原有橋梁狀況、制定合理的維修加固方案是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

  滬寧高速公路擴(kuò)建工程勘察中采用了橋梁外觀檢查、重點(diǎn)橋梁專項(xiàng)檢測(cè)等手段對(duì)全部橋梁進(jìn)行了檢查或檢測(cè),結(jié)果表明:

 ?。?)全線橋梁普遍整體完好,滿足使用要求;

 ?。?)部分橋梁存在支座損壞、脫空,鋼筋銹蝕等現(xiàn)象,需要進(jìn)行維護(hù)維修;

 ?。?)少數(shù)特殊結(jié)構(gòu)的梁板病害率較高。如不規(guī)則變寬現(xiàn)澆鋼筋混凝土板、三向預(yù)應(yīng)力橋梁等;

 ?。?)橋梁病害與施工控制密切相關(guān)。通過(guò)本次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)新興塘、北興塘、錫澄運(yùn)河三座同一施工單位承建的大橋均存在嚴(yán)重病害,需拆除重建。拆除過(guò)程表明,當(dāng)年的施工質(zhì)量控制存在明顯的缺陷。

  全面的檢測(cè)為保證工程長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全打下了基礎(chǔ)。

  4.4 原有公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲得

  原有道路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中最重要的是原有道路實(shí)際平縱線位數(shù)據(jù)的獲取及沿線構(gòu)造物的定位等,這些數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否直接影響到設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,影響工程的實(shí)施。

  實(shí)際操作表明,僅依靠竣工資料是難以滿足擴(kuò)建要求的,特別是滬寧路大部分路段位于軟土地區(qū),公路的縱面線形變化較大,同時(shí)擴(kuò)建工程對(duì)測(cè)量精度的要求遠(yuǎn)高于新建工程,而現(xiàn)有滬寧高速公路上的交通量太大,不允許在老路上進(jìn)行太多的定點(diǎn)測(cè)量,故在本項(xiàng)目外業(yè)測(cè)量時(shí)提出了建立“數(shù)字化公路”的概念,計(jì)劃以空間地理信息技術(shù)為依托,借助計(jì)算機(jī)和公共信息網(wǎng)絡(luò),把與高速公路相關(guān)的數(shù)據(jù)信息化、數(shù)字化,實(shí)現(xiàn)從規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)控、收費(fèi)、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營(yíng)和服務(wù)等多環(huán)節(jié)上對(duì)高速公路進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)與管理,并服務(wù)于高速公路的整個(gè)生命周期。

  為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),滬寧高速公路擴(kuò)建工程勘察中首次采用了低空大比例全彩色航空攝影技術(shù)(航高670m、攝影比例1:5000)和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)獲取1:1000比例尺的全要素三維數(shù)字地形圖和1:5000真彩色數(shù)字正射影像地形圖,數(shù)字地圖精度提高到平面≤0.12m,高程≤0.15m。同時(shí)還采用RTK、GPS等高新技術(shù)對(duì)高速公路、沿線設(shè)施、相關(guān)路網(wǎng)、地形地貌等空間地理信息與屬性進(jìn)行采集、分類、處理,建立高精度路面模型,并對(duì)航測(cè)模型進(jìn)行修正、疊加。建立系列化的全要素三維數(shù)字地形圖、數(shù)字地面模型、高精度路基數(shù)字模型、真彩色數(shù)字正射影像、公路設(shè)計(jì)模型等各種空間信息和影像信息,并與CAD進(jìn)行了有效的集成,以GIS為平臺(tái)統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn),為滬寧路的數(shù)字化高速公路建設(shè)提供了最基礎(chǔ)的地理信息資源,有效地避免了利用常規(guī)儀器反復(fù)上路測(cè)量給滬寧路交通帶來(lái)的各種干擾,減少了野外工作量,同時(shí)為設(shè)計(jì)提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。

  4.5不中斷交通條件下施工組織方案

  在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行施工是擴(kuò)建工程的特點(diǎn),尤其是滬寧高速公路要求在基本維持通行能力的條件下實(shí)施,難度更大。

  各階段根據(jù)研究進(jìn)展和工程建設(shè)進(jìn)展提出了不同的組織方案,不同組織方案的選擇直接影響到具體設(shè)計(jì)方案的選擇。

  在初期研究中,針對(duì)臨時(shí)路面方案、半幅交錯(cuò)施工方案、分段半幅施工方案等進(jìn)行了研究,從推薦臨時(shí)路面方案到推薦分段半幅施工方案,經(jīng)歷了幾個(gè)控制因素的變化。

  在滬寧高速公路擴(kuò)建工程臨時(shí)交通工程設(shè)計(jì)中充分把握了臨時(shí)交通工程的臨時(shí)性和必要性,突出安全功能,結(jié)合交通組織和正常運(yùn)行需要設(shè)置了臨時(shí)標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄、警示標(biāo)志及臨時(shí)收費(fèi)等,確保了施工期安全運(yùn)營(yíng)。

  4.6專業(yè)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)

  1) 道路平縱的擬合技術(shù)

  擴(kuò)建工程既要滿足相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),又要實(shí)現(xiàn)最大限度利用現(xiàn)有工程,平縱面設(shè)計(jì)不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行理想設(shè)計(jì),也不能簡(jiǎn)單的完全利用老路平縱面,而是需要進(jìn)行合理的平縱擬合設(shè)計(jì)。這是擴(kuò)建工程特有的技術(shù)問(wèn)題。

  在滬寧高速公路擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)中,考慮到實(shí)際條件,結(jié)合公路質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),提出了平面誤差小于10cm的平面擬合要求,縱面則根據(jù)路面實(shí)施的需要和構(gòu)造物的限制采用路基只填不挖、橋梁不填不挖的原則進(jìn)行擬合。

  平面擬合中采用了單曲線、復(fù)曲線、多圓曲線等靈活的方式來(lái)擬合原設(shè)計(jì)曲線,采用減小坡長(zhǎng)調(diào)整豎曲線半徑等方式擬合縱坡。實(shí)際擬合結(jié)果表明,道路平面的擬合結(jié)果較理想,超“限”段落較少,縱面擬合結(jié)果稍差。其中西段明顯優(yōu)于東段,這主要是由于區(qū)域不均勻沉降和軟基路堤沉降造成的。

  2)路基拼接技術(shù)

  滬寧高速公路全線有軟基路段、挖方路段、高填路段等不同路基形式,路基填料各異,擴(kuò)建工程在路基設(shè)計(jì)中首先需要解決的是路基拼接技術(shù)問(wèn)題。其外,滬寧路沿線軟土分布廣,軟基處理技術(shù)選擇決定擴(kuò)建的成敗。

  經(jīng)過(guò)大量的研究,設(shè)計(jì)在一般路段采用了臺(tái)階拼接法,在軟土路段全部采用了復(fù)合地基處理法,并大量采用了預(yù)應(yīng)力預(yù)制管樁等新型處理方法,提出了“新路基總沉降小于15cm與工后沉降小于5cm”的雙重控制標(biāo)準(zhǔn),實(shí)踐證明設(shè)計(jì)是成功的。

  3)路面結(jié)構(gòu)的選擇

  路面工程一向是高速公路建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究表明,半剛性基層的強(qiáng)基厚面式的路面(瀝青層20cm),既有半剛性基層整體性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),又通過(guò)加大面層厚度抑制了半剛性基層裂縫對(duì)面層的影響,在國(guó)內(nèi)有成功的范例,在滬寧高速公路擴(kuò)建工程中采用了該種路面結(jié)構(gòu)。

  老路面改建以消除病害、保證強(qiáng)度為目標(biāo),兼顧施工工藝需求,通過(guò)動(dòng)態(tài)全過(guò)程的質(zhì)量評(píng)價(jià),分段、分層地實(shí)現(xiàn)了老路面的充分利用。

  4)橋梁拼接技術(shù)

  滬寧高速公路擴(kuò)建工程中橋梁上部結(jié)構(gòu)以板式結(jié)構(gòu)、組合工字梁及T梁結(jié)構(gòu)、箱梁結(jié)構(gòu)為主,根據(jù)橋梁拼接技術(shù)專題研究成果,主線橋梁采取上部構(gòu)造相互連接、下部構(gòu)造不連接的方式進(jìn)行拼接,并采取了以下措施:

 ?、僖话闱闆r下采取同跨徑、同結(jié)構(gòu)進(jìn)行加寬拼接;

  ②為提高拼接處構(gòu)造的可靠性,設(shè)計(jì)在連接縫處加強(qiáng)配筋,并廣泛采用植筋技術(shù);

 ?、鄄扇≡黾訕堕L(zhǎng),預(yù)壓新建結(jié)構(gòu),延遲接縫澆注時(shí)間等措施控制新建橋梁的基礎(chǔ)沉降。

  5)橋梁拆除

  擴(kuò)建工程中難免有大量的橋梁需要拆除,包括分離式橋梁、主線橋及主線橋中的局部(護(hù)欄等),如何拆除這些結(jié)構(gòu)物是擴(kuò)建工程特有的技術(shù)問(wèn)題。

  在滬寧高速公路擴(kuò)建工程中,對(duì)于上跨分離式立交橋拆除既要考慮結(jié)構(gòu)自身安全還要保證主線行駛安全,設(shè)計(jì)針對(duì)不同橋型推薦了不同的拆除方案。這些方案中包括連續(xù)剛構(gòu)的整體切割,分段切割方案,也有簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)分塊拆除吊運(yùn)方案。當(dāng)然也有全部和局部封閉交通的鑿除法。這些方法在工程中均有采用,實(shí)際廣泛采用的是經(jīng)濟(jì)的鑿除法。

  錫澄、新興塘、北興塘大橋等連續(xù)梁主線橋梁由于跨徑大,分別采取了逆序拆除方法(逐節(jié)切割吊運(yùn))、浮吊切割吊運(yùn)法、浮船支架等方法進(jìn)行拆除。

  5、建設(shè)管理中的關(guān)鍵技術(shù)

  科學(xué)、有效的建設(shè)管理是工程成敗的關(guān)鍵因素。廣義的建設(shè)管理實(shí)際上涵蓋了從項(xiàng)目前期研究到建設(shè)完成的全過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中除了上面討論較多的勘察設(shè)計(jì)技術(shù)管理外,還有以下幾方面同屬建設(shè)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

  5.1深入的前期工作和全面的技術(shù)研究

  深入的前期工作和全面的技術(shù)研究的主體是勘察設(shè)計(jì)承擔(dān)單位,但是充分全面而廣泛的技術(shù)研究是保證工程科學(xué)實(shí)施的有力保證。因此,滬寧高速公路擴(kuò)建工程自始至終開展了全方位的技術(shù)研究工作,參加單位包含了業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、大專院校和各參建單位,內(nèi)容覆蓋了路基、路面、橋梁、交通工程等各個(gè)方面,共計(jì)完成課題研究32項(xiàng),絕大部分均在建設(shè)過(guò)程中取得了應(yīng)用成果,對(duì)工程建設(shè)起到了良好的推動(dòng)和保證作用。

  表2  課題研究一覽表

  1   路基   5項(xiàng)   2   路面   6項(xiàng)   3   橋梁   5項(xiàng)   4   綜合   6項(xiàng)   5   交通工程 10項(xiàng)

  合計(jì)      32項(xiàng)

   5.2周密的施工組織與交通組織

  保持原路運(yùn)行的狀態(tài)下進(jìn)行擴(kuò)建是未來(lái)擴(kuò)建工程的必然選擇,交通組織方案應(yīng)遵循不中斷和少影響原則,既要考慮施工期交通組織方案對(duì)施工方案和設(shè)計(jì)方案的反作用,又要根據(jù)總體工程方案需要制定可行的交通組織方案。

  滬寧高速公路是蘇南的交通骨架,擴(kuò)建工程與沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān),各級(jí)政府都給予了高度的關(guān)注,擴(kuò)建工程是在基本維持通行能力的條件下實(shí)施的。為了實(shí)現(xiàn)交通組織目標(biāo),在路基拼接、跨線橋梁設(shè)計(jì)中充分考慮了交通組織的需要,如:控制頂級(jí)臺(tái)階寬度、交通組織敏感部位采用鋼結(jié)構(gòu)或預(yù)制結(jié)構(gòu)代替現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)等。

  同時(shí)根據(jù)不同工程階段對(duì)通行影響程度的不同,擴(kuò)建工程中分階段對(duì)道路通行車輛進(jìn)行了限制性分流,提高了建設(shè)速度和運(yùn)行安全。

  綜觀擴(kuò)建工程建設(shè)過(guò)程,路基工程的實(shí)施對(duì)道路交通的影響較小,在實(shí)施中可在路基兩側(cè)設(shè)置兩條貫通便道,同時(shí)進(jìn)行路基各項(xiàng)工程的施工。

  路面工程的實(shí)施對(duì)滬寧高速公路交通的影響較大,交通組織方案尤為重要。經(jīng)過(guò)“路面分段半幅施工”、“設(shè)置臨時(shí)路面、分幅施工”和“設(shè)置過(guò)渡路面、分幅施工”等不同交通組織方案的比較論證,最終采用了“路面分段半幅施工”方案。

  橋梁工程的實(shí)施對(duì)交通的影響和路面工程相當(dāng),與路面工程同步進(jìn)行交通組織是最佳選擇。

  互通式立體交叉屬于工程集中項(xiàng)目,在施工過(guò)程中對(duì)交通影響較大,必須根據(jù)不同的互通特點(diǎn),實(shí)施不同的施工組織方案,包括完全封閉施工、逐條匝道封閉施工、保持通行先建后拆等。

  5.3完整的施工指南

  我國(guó)有較為完整的道路施工技術(shù)規(guī)范,但真正針對(duì)擴(kuò)建工程的適用條文不多。沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法制造統(tǒng)一、合格的產(chǎn)品。滬寧高速公路擴(kuò)建工程中業(yè)主組織各方力量編制了完整的有針對(duì)性的施工指導(dǎo)意見,既有對(duì)設(shè)計(jì)的陳述又有設(shè)計(jì)未涉及的細(xì)節(jié)問(wèn)題還有相關(guān)檢驗(yàn)控制標(biāo)準(zhǔn)。這些指導(dǎo)意見的實(shí)行既遵循了規(guī)范原則,又進(jìn)行了工作細(xì)化,為保證工程質(zhì)量起到了良好的作用,也為將來(lái)擴(kuò)建工程建設(shè)積累了技術(shù)。

  5.4動(dòng)態(tài)的建設(shè)管理

  和動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)跟蹤一樣,擴(kuò)建工程中需要?jiǎng)討B(tài)的建設(shè)管理。這其中包括動(dòng)態(tài)的計(jì)劃調(diào)整、動(dòng)態(tài)的交通組織調(diào)整、根據(jù)工程實(shí)施中暴露的問(wèn)題以及動(dòng)態(tài)的觀測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)跟蹤相結(jié)合直至動(dòng)態(tài)的建成路段運(yùn)營(yíng)管理等。

  好的動(dòng)態(tài)建設(shè)管理是保證質(zhì)量提高速度的基本保證。

  6、結(jié)束語(yǔ)

  高速公路擴(kuò)建工程存在不同的擴(kuò)建方式選擇,滬寧高速公路選擇了在現(xiàn)有走廊內(nèi)擴(kuò)建的方式,并采用了兩側(cè)拼接為主局部分離的擴(kuò)建形式加以實(shí)施,方案選擇符合現(xiàn)實(shí)條件的要求,是合理的。具體擴(kuò)建方案的選擇中結(jié)合實(shí)際條件在把握標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),靈活運(yùn)用技術(shù)指標(biāo),既滿足強(qiáng)制性條文的要求又最大限度地節(jié)約了工程費(fèi)用。

  滬寧高速公路擴(kuò)建工程通過(guò)深入細(xì)致的前期方案研究,對(duì)擴(kuò)建工程中可能存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有了較準(zhǔn)確的把握;廣泛而深入的課題研究,為關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的正確處理打下了基礎(chǔ);細(xì)致、認(rèn)真、全過(guò)程的設(shè)計(jì)融合了廣大設(shè)計(jì)人員的共同智慧,為擴(kuò)建工程的順利實(shí)施提供了完美方案;有力、有序的建設(shè)管理為工程高速開展保駕護(hù)航。

  回顧整個(gè)方案研究和設(shè)計(jì)過(guò)程,設(shè)計(jì)人員深深體會(huì)了擴(kuò)建工程的復(fù)雜性,但也意識(shí)到隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高速公路擴(kuò)建將是未來(lái)若干時(shí)間內(nèi)的一個(gè)建設(shè)熱點(diǎn),對(duì)公路工程的建設(shè)者又提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

  通過(guò)滬寧路擴(kuò)建工程的勘察設(shè)計(jì)及建設(shè)中的后續(xù)服務(wù)深深體會(huì)到:

  加強(qiáng)后續(xù)服務(wù),采取動(dòng)態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì),充分

土工格柵是一種主要的土工合成材料,與其他土工合成材料相比,它具有獨(dú)特的性能與功效。常用作加筋土結(jié)構(gòu)的筋材或復(fù)合材料的筋材等。土工格柵適用于各種公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)的路基增強(qiáng)路面增強(qiáng)。適用于大型停車場(chǎng)和碼頭貨場(chǎng)等永久性承載的地基增強(qiáng)。適用鐵路、公路的邊坡防護(hù)。適用的涵洞增強(qiáng)。適用于單向拉伸土工格柵增強(qiáng)后的土坡的二次增強(qiáng),進(jìn)一步增強(qiáng)土坡,防止水土流失。礦山、坑道加固。

適應(yīng)擴(kuò)建工程的特點(diǎn)。

  應(yīng)推廣數(shù)字化公路的建設(shè),保證公路建設(shè)、養(yǎng)護(hù)等全壽命檔案資料的完整性和可利用性。

  制定8車道及以上高速公路車道劃分的原則,便于指導(dǎo)分車道設(shè)計(jì)的思想。

  應(yīng)加快高速公路改擴(kuò)建的設(shè)計(jì)指南的編制,并制定改擴(kuò)建工程建設(shè)目標(biāo)的技術(shù)政策。

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