沈大高速公路改扩建工程关键技术2

四、改扩建工程关键技术

1、路基加宽技术

(1)原有路基挖台阶

将原路基的边坡按1:0.5挖除,然后挖台阶,深度80cm,台阶底面向路中心横坡3%,台阶挖至与原地面齐平。

挖除1:1.51:0.5填到高度时挖除下一部分第一步挖除部分(2)新旧路基结合处铺土工格栅为减少新旧路基沉降差,在路基顶面以下的台阶顶面铺设单向拉伸钢塑复合土工格栅。300/2原砂砾垫层原水稳基层原黑色面层7575250375375(3)加强新填路基部分填前碾压①旱田段填前碾压前先填40cm石渣。②水田段填前碾压前先填70cm石渣。③填前碾压采用25KJ冲击压实机,压实度不小于90%。④水塘、鱼塘等先进行抛石挤淤,再用石渣或砂砾填至水平面上50cm后,再进行填前碾压,抛石范围超过坡脚外2m。(4)控制新填路基填料

为减少新旧路基的沉降差,新填路基要求使用碎石土、砂砾土、山皮土等强度较高的填料；填土高度小于1.5m的路段,新建路基部分（含沈大高速公路旧路边坡挖台阶部分）采用石渣填筑,直至路基顶面。300/2原砂砾垫层原水稳基层原黑色面层7575250375375800200新建路面原路基(5)加强路堤压实度压实度标准比部颁标准提高1-2个百分点。在满足正常压实规定下,路堤每填高1m,使用冲击压路机冲压20遍,新旧路基结合处再增加冲压5遍。(6)加强软弱地基处理沿线营口老边至熊岳段(K151+500-K190+000)、普兰店海湾段(K318+000-K321+000)、金州湾段(K351+000-K357+000)为软弱地基段,老边坡挖除后,先采取粉喷桩、塑料排水板等措施进行地基处理,然后按正常路基加宽方法进行加宽,严格控制路基填筑速率。

总之,在路基方面,选好填料是保证路基稳定的先决条件;对加宽段基底特殊处理,是解决新老路基不均匀沉降的关键环节;充分压实特别是衔接部分压实是保证新老路基稳定不开裂的必要手段。

2、老路面加铺技术

(1)充分利用原路面结构层强度,在其上加铺新路面结构层由于原沈大高速公路路基路面状况较差,简单的罩面(5-10cm沥青混凝土)不能从根本上解决问题,原路部分必须采取挖除新建方案,或采取根据原路弯沉值加铺不同厚度的水稳层及沥青面层或直接加铺沥青面层(按柔性基层设计)的加铺方案。经比较,我们选择了以加铺为主、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,在重复荷载作用下,路基已趋于稳定,如果将旧路面挖除重修路面,不但破坏了原路面结构层,而且原有路基因受到扰动,其强度将会大大降低,甚至有些路段的路基CBR值过低需要处理才能满足强度要求。加铺方案保持了原有路基的稳定性,对原有路面的扰动较少,充分利用了原路面结构层强度,避免了翻修方案。在环境保护方面,加铺方案具有明显的优越性。根据施工工期计划安排，两侧路基在封闭前先行加宽施工,翻修方案挖出的路面及路基材料将很难利用,会产生大量的弃料,尤其是有黑色路面的沥青混合料,由于在技术上、经济上及工期上进行再生利用均存在较大困难,将很难进行处理,并且路面开挖所产生的废料需要重新征地作为弃土场,这些都会对环境造成极大影响。

(2)原路加铺路面结构层计算以原路面的实测弯沉值为基础,反算路面当量回弹模量,然后按照《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)中路面补强厚度的计算方法,计算路面的加铺厚度。①当原路面路段代表弯沉Lo〈50时,路面采用17cm沥青混凝土进行补强,个别代表弯沉值小于30的路段,补强厚度为9cm。其主要作用除了提供强度之外,还用于找平原路面的纵横坡度。其它加宽路基花岗岩缘石300/2排水层路基填筑80cm砂砾沥青砼或水稳找平层（视找平厚度而定）原路砂砾垫层原路水稳基层原路黑色路面17cm水稳底基层8cmAC-30L(重交通沥青）20cm水稳下基层18cm水稳上基层6cmAC-20L(5%改性沥青）4cmSMA(5%改性沥青）1500/21500/23007575花岗岩缘石中分带排水盲沟排渗水通道砼底座4%②当原路面路段代表弯沉50≤Lo<120时,在原沥青面层上加铺28cm水泥稳定砂砾半刚性基层,新沥青面层与加宽部分一起铺筑。其中水泥稳定砂砾半刚性基层找平层的厚度最小为10cm,然后再和新建路面一起铺筑18cm。其它加宽路基花岗岩缘石300/2排水层路基填筑80cm砂砾水稳找平层（h>10cm）原路砂砾垫层原路水稳基层原路黑色路面17cm水稳底基层8cmAC-30L(重交通沥青）20cm水稳下基层18cm水稳上基层6cmAC-20L(5%改性沥青）4cmSMA(5%改性沥青）1500/21500/2300757515cm新底基层花岗岩缘石中分带排水盲沟4%③当原路面弯沉Lo≥120时,在原沥青面层上加铺35cm水泥稳定砂砾半刚性基层,新沥青面层与加宽部分一起铺筑,施工时采用的工艺同上。其它加宽路基花岗岩缘石300/2排水层路基填筑80cm砂砾原路面顶面底基层8cmAC-30L(重交通沥青）下基层上基层6cmAC-20L(5%改性沥青）4cmSMA(5%改性沥青）1500/21500/23007575路基砂砾20cm花岗岩缘石阴影部分挖除重建中分带排水盲沟4%④由于原路硬路肩沥青面层强度与行车道不同,并且硬路肩没有经过行车碾压作用,因此在设计中考虑将原有路面硬路肩的路面全部挖除,铺筑新路面。其它加宽路基花岗岩缘石300/2排水层路基填筑>20cm砂砾原路面顶面底基层8cmAC-30L(重交通沥青）下基层上基层6cmAC-20L(5%改性沥青）4cmSMA(5%改性沥青）1500/21500/23007575路基20cm砂砾夹层<30cm用砂砾填筑花岗岩缘石中分带排水盲沟2%4%3、新建路面结构及SMA路面应用技术(1)加宽部分的新建路面结构路面总厚度为70-73cm,均满足抗冻要求。考虑到上基层对级配和强度的要求较高,同时对抗冻性的要求也比较严,因此均采用水泥稳定碎石结构;

下基层和底基层根据沿线石灰、粉煤灰、碎石和砂砾料场的实际情况,因地制宜,灵活选用二灰或水泥稳定砂砾或碎石结构。加宽部分的新建路面结构:表面层：4cm沥青玛蹄脂碎石抗滑层（SMA–16L型）中面层：6cm粗粒式沥青混凝土（AC–25L型）下面层：8cm粗粒式沥青混凝土（AC–30L型）上基层：18cm厂拌水泥稳定碎石下基层：18～20cm厂拌水泥或二灰稳定混合料底基层：16～17cm厂拌水泥或二灰稳定混合料(2)路面所选用的材料路面表面层集料采用坚硬耐磨的玄武岩,中、下面层采用石灰岩;上面层、中面层沥青混合料均采用SBS（5%）改性沥青作为结合料，结合沈大高速公路交通量较大的特点，在纵坡超过2%的上坡路段，下面层也采用了SBS改性沥青，保证沥青路面有良好的抗车辙能力，同时路面抗低温开裂能力也得到提高,下面层沥青采用国产AH-90号重交通道路石油沥青。（3）沥青路面表面层大规模采用沥青玛蹄脂碎石SMA技术，同时对《公路沥青玛蹄脂碎石路面技术指南》中的级配进行调整，使SMA混合料的级配介于SMA-13和SMA-16之间，既保证路面有足够的粗糙度，同时铺筑的路面更加均匀。另外通过级配的调整，控制混合料的矿料间隙率VMA不小于18%，使混合料中可以加入足够的沥青结合料，增加集料油膜的厚度，提高路面耐久性。筛孔尺寸（mm）（4）中面层采用AC-25I型粗粒式沥青混凝土,但是将19.Omm筛孔的通过量由规范中的75%-90%调整为85%-93%,将16.0mm筛孔的通过量由规范中的62%-80%调整为62%-75%,使混合料的级配曲线形成“S”型,提高混合料摊铺的均匀性,减少离析现象,使路面具有良好的密实性,沥青混合料的高温抗车辙能力也得以提高。同时缩窄混合料级配的波动范围,保证沥青混合料在生产过程中不产生大的变化。筛孔尺寸（mm）(5)路基顶面换填80cm天然砂砾,使旧路面原来的砂砾垫层与路基顶面的换填砂砾相通,路面渗入的水分能够排除,在保证内部排水的前提下,新建路面采用三层半刚性基层,路面具有足够的承载力。为了增强沥青面层抵抗开裂的能力,在中下面层之间铺设玻璃纤维格栅,铺设范围为路面靠近硬路肩的第三、四车道,并深入第二车道1.0m,宽度为8.5m。

总之，在路面方面,深入把握沥青路面的受力和破坏机理,摆脱已有观念的束缚，采用既符合实际经验,又与国际先进水平一致的全新思路，充分利用原路面的强度,尽早使新旧路面结构结合形成整体，才能建设高品质的路面。

临时防护新路基顶面土工格栅原路面砂砾垫层80cm4、桥梁构造物加宽技术(1)加宽桥涵与原桥上下部刚性联结,上部结构预制安装放置三个月再与原桥联结。在此处将会产生新的内力差也不利于做好桥面铺装铺装提前（包括加铺砂砾）使恒载变形提前发生(2)加强加宽部分的基础设计,减少新旧桥体的不均匀沉降。原桥为扩大基础的,当基底土层较薄、岩层埋深较浅时,采取换填或直接将基础置于岩层上的方案；当基底土层较厚,岩层埋置较深,基础条件不很良好时,虽然地基允许承载力满足要求,但采取一定的措施,如加大基础成整体筏式、采用粉喷桩或碎石桩处理地基、采用桩基础等。(3)为了尽量减小新旧桥梁上下部之间的沉降差及尽量缩短施工工期,控制拓宽部分梁板的安装龄期,先施工新建加宽部分的基础、墩台身及台帽(盖梁),并安装部分新建上部梁板,在封闭交通后联结下部结构,减少联结处的附加应力。

(4)当原桥上部为预应力结构时,考虑到预应力引起的徐变影响,新加宽桥部分的上部梁板按部分预应力混凝土B类构件设计。(5)设计采用HLT植筋技术、聚丙烯纤维混凝土等新技术、新材料,确保新旧联结处的安全、耐久,抑制裂缝的发展。

(6)改扩建中,对原桥的缺陷等问题进行集中处理。L≥10m的全部采用预应力结构,单板受力较多的翼缘式空心板全部更换，对原桥的裂缝进行封缝等处理,增设桥头搭板。

总之，在桥梁构造物方面,在联结前尽可能释放因变形产生的不均匀内力是防止和减少新旧构造物出现纵向裂缝的关键所在，采用加强的刚性联结措施,是彻底解决纵向裂缝问题的重要保证。5、大跨度隧道设计技术

金州隧道(原名韩家岭隧道)是沈大高速公路唯一的隧道,也是我国现有和在建的最宽公路隧道，位于沈大高速公路三十里堡至大连段的右线(左线为原沈大路),采用单洞四车道,全长521m。其中暗挖部分420m,明洞48m,削竹式洞门53m,最大开挖宽度22.48m,最大开挖高度16.1m,最大埋深70m,最小埋深2m。围岩类别为II-IV类。

2.8%3.2%4%3%3.8%施工工艺采用先进的新奥法,开挖采用台阶法施工,上半断面采用光面爆破,下部采用预裂爆破,初期支护采用湿喷法,喷射钢纤维混凝土,系统锚杆采用中空注浆锚杆。施工中严格遵守“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤观测”的原则,分层分部的多部开挖,一次最大开挖宽度仅11.0m。为确保安全,必要时增设中隔壁临时钢架支撑。开挖分上、中、下三个台阶,每台阶又分左、右部,由上而下施工。由于跨径大,全洞均设工字钢架支护,每次循环掘进长度仅有0.5-1.0m,IV类围岩不超过2.0m。二次衬砌采用先墙后拱整体式浇筑,模板采用8m长整体液压衬砌台车。隧道防排水坚持“以排为主、防排结合”的综合治理原则,采取在初期支护和二次衬砌之间铺设EVA塑料排水板作为防水层,同时二次衬砌采用防水混凝土。6、服务管理设施建设新理念场区平面布置---近期与远期相结合；场区环境美化---五个服务区专门进行了绿化和景观设计，绿化设计注重场区的起伏变化、植物搭配、点面结合，很好的烘托了场区的气氛、美化环境；建筑风格国际化-----服务区采用欧美草原式建筑风格；室内装饰设计和谐统一，强化整体性、创新性、实用性、自然性原则培育浓郁的商业气氛、服务区设计着重强调了商业气氛的渲染五、改扩建后高速公路的运营情况改扩建后的沈大高速公路于2004年8月29日投入运营（实验路段于2002年9月投入运营）以来，沈大高速公路车流量和收费额增长迅速。从2004年9月至2006年4月上旬，沈大高速公路：总收费额为14.78亿元；日平均收费额为253万元；日均标准车流量达到30,000台；最大断面日均小客车车流量超过53,000台。通车两年来，全线路面平整，路基稳定，构造物安全，排水设施顺畅，横向新老路面和桥梁的连接部位均没有出现不均匀沉降和纵向开裂现象，SMA混合料优良的路用性能也得到了充分的发挥，工程达到了预期的建设目标，为全社会提供了一项优质工程。六、高速公路改扩建工程技术建议(2)我国早期修建的高速公路采用的是《公路工程技术标准》(JTJO01-97)版及相关的技术规范，而当前执行的是JTGB01-2003版及相关的技术规范，在荷载标准等方面有一定的差异，建议尽快制定技术指导意见。(1)目前我国早期修建的国道主干线项目即将面临大规模扩建的迫切需要，建议交通主管部门和各级学会加强科技