高速公路原位改造工程技術難點

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摘要：主要對高速公路原位改造工程技術要點進行分析，主要包括高速公路原位改擴建的方式、高速公路新舊路基的拼接、高速公路的橋梁拼接、加固等內容。然后總結了高速公路改造工程施工的技術難點與對策，主要對路面結構技術，鋼桁梁安裝技術進行了深入闡述，希望能為同類工程提供參考。

關鍵詞：原位改造工程；施工技術；新舊路基拼接

近年來，我國高速公路建設事業獲得突飛猛進的發展，一些早期建成的高速公路由于設計標準較低、超齡服役等原因，已經難以適應當前車流量的需求，面臨著改建、擴建以及提升路面等級、提高路網技術等級的改造問題。例如高速公路的原位改擴建工程就是充分利用原有高速公路的基礎，通過增加車行道數量的方式整體提升通行能力和服務水平。與新建高速公路不同，改造的過程會遇到更多的技術難點，且必須做好高速公路的加寬、橋梁拼接加固等工作。本文圍繞高速公路原位改造工程技術難點展開分析，以內江新龍坳提籃拱橋為例進行研究，從而為同類改造工程提供技術參考。

1高速公路原位改造工程技術要點分析

1.1高速公路原位改擴建的方式

原位改擴建，就是依托原道路進行改擴建，從而達到提升通行條件的目的。也是目前多數高速公路擴容采取的方式。此方式能充分利用原道路資源，新增占地少，工程規模也較其他方式更小。原位改擴建的方式有：（1）拼接加寬，包括單側拼接和雙側拼接；（2）分離加寬，包括單側分離，雙側分離；（3）其他方式，包括橋梁拼寬路基和高架橋方案等。同時，由于原有高速公路運營多年，或穿越人口密集區，或存在公鐵路線交叉多，管線密集等因素影響，存在各種安全隱患。因此需統籌各方面的影響因素，以實際工程的具體情況為基礎，做好總體施工計劃。例如兩側加寬優勢較大，不僅能夠更有效節約資源，減少成本。但其缺點也較為明顯，兩側的排水、防護設施等需要進行拆除并重建，對交通的干擾較大，施工過程組織難，新舊路面拼接難以控制。如果在公路的單側加寬，新路基中心線與舊路基中心線不需要重合，但需要把隔離帶改變成標準路面，這種方式對資源優化利用比較少，投資更大，施工周期也更長。還有分離加寬，對于道路交通干擾相對較小，且不需考慮拼接或差異沉降等問題，施工風險較小，難度小，質量更能得到保證。但對征地拆遷量的要求較大，投資規模較大，新舊路面之間互通能力相對較差，有可能導致車道車流量不均衡的現象。

1.2高速公路新舊路基的拼接

原有高速公路的路基已經使用多年，沉降趨于穩定，新拼接路面會出現較大的沉降，這就容易因為沉降不均勻而產生差異，進而導致路基出現縱向開裂，破壞路面整體結構。如果在雨雪天氣滲入雨水，則會進一步加劇路面結構層以及路基的破壞，從而給道路交通安全帶來諸多隱患。在新舊路基的拼接過程中，必須經過系統理論研究和現場施工分析，將路基的沉降作出有效預測，進一步優化拼接方案，強化路基沉降的控制措施，從而實現差異沉降現象的有效控制，提高路面使用壽命。1.3高速公路的橋梁拼接、加固在高速公路的改造過程中，橋梁拓寬、加固等是常見的問題，難度極大。在具體的實施過程中，要敢于創新，敢于嘗試新技術、新產品、新工藝、新材料，開展重大技術攻關，根據實際情況制定改造方案，既保證操作過程順利，同時又能保證改造的效果。

2高速公路改造工程施工的技術難點與對策

2.1路面結構施工技術

路面結構施工需充分考慮沉降不均勻等問題。路面工程是高速公路改建項目中的施工關鍵階段，對于兩側擴容的工程，其最大的施工難點在于結構縱向的拼接問題，也是整個項目施工的關鍵。在拼接路基的過程中，必須充分考慮新老結構物的不均勻沉降，同時，路面層比路基層在外荷載承受方面的作用會更大，因此，在路面拼接的過程中，對于新老路面的拼接縫位置具體的受力情況以及整體強度要進行充分考慮，要處理好路面拼接處的舊路基層臺階，由于老路基的標高已經出現沉降或薄弱夾層，但新基層還是標準高度，這就容易導致新舊路基標高不一。因此，需要使新路基層順接老路基層，使新路基慢慢過渡到舊路基的標高。為了進一步提高路面的結構性能，需選用半剛性基層加厚式瀝青路面，而路面底基層需使用半剛性的路基材料，并且要和柔性的基層進行結合，綜合利用半剛性基層與柔性基層的優勢，實現路面的抗疲勞和抗反射裂縫性能，同時能夠提高路面的承載功能。在新舊公路基層側向平寬的過程中，需要在拼接處的縫隙中通過人工填補混合料等方式進行處理，并且需要將新鋪設的料進行碾壓，保證接縫處碾壓密實，有效防止雨水滲透。

2.2鋼桁梁安裝技術

鋼桁梁安裝技術可精確驗算鋼結構不同受力狀態下的強度、剛度及穩定性。鋼桁梁安裝是橋梁改造中經常使用到的一種建材，由于鋼材本身具有強度高、材質均勻、塑性及韌性良好、可焊性好等諸多優點，同時還能減少水上及高空作業的頻率，有效降低勞動強度，降低安全風險，安裝質量更容易保證，因此被廣泛應用。鋼桁架將大量連接作業（特別是橋面板焊接）轉移到工廠進行，更能保證連接的質量。例如在成渝高速公路內江新龍坳提籃拱橋項目中，就用到了“新增鋼桁縱梁預制安裝技術”。2.2.1項目基本情況新龍坳立交橋（提籃拱橋）位于四川省內江市交通鎮前進村境內成渝高速公路K2035+523處，上跨內江—六盤水鐵路，設計線路與內江—六盤水鐵路夾角約為74.48°。其主橋結構為凈跨117.80m，中承式混凝土提籃拱橋，橋梁全長178.40m。在2006年吊桿更換施工過程中發現：鋼拉桿和吊桿之間存在較大偏心，在活載作用下使鋼拉桿產生反復彎折變形，導致鋼拉桿壽命難以預測，省內同類橋梁曾發生過吊桿脫落，橋面塌陷事故，因此存在重大安全隱患。為徹底消除安全隱患，確保高速公路和鐵路運輸安全，將該橋提籃橋結構轉換成梁式橋結構形式。改造方案描述：在橫梁底部下增設5排樁柱式橋墩，在橋墩上增設兩道鋼桁縱梁，原橫梁擱置在鋼桁梁上，將原吊桿的力通過鋼桁梁全部轉移到新增橋墩上，使得原拱橋吊桿不起作用。（具體見圖1）2.2.2施工難點分析改造之前，橋梁的吊桿系統、橋面系統均有不同程度的損壞，根據其具體情況制定改造工程的方案，主要包括吊桿預防性加固、新增墩柱、主橋縱梁拆除重建、其他跨維修加固、防撞護欄更換并設防護屏、其他混凝土結構的裂縫及缺陷修補等，并在全橋橋面以下非涂裝混凝土結構噴涂阻銹劑。其中，為防止吊桿出現斷裂或脫落狀況，沿橋梁縱橋向設置兩道鋼桁梁輔助支撐原橋混凝土橫梁，輔助吊桿承載，而新增鋼桁縱梁的預制安裝就是本項目的施工難點之一。2.2.3施工注意事項施工之前，項目部技術負責人組織書面交底，做好現場測量和圖紙復核工作。鋼縱梁節段提前在工廠制作好，運輸至施工現場進行現場拼裝，各桿件通過氣體保護焊接。現場拼裝流程主要包括：頂推支架搭設→替換部分混凝土縱梁→頂推設備安裝→設置限位裝置→下弦桿吊裝→下弦桿頂推→下弦桿頂升→上弦桿吊裝→上弦桿定位→焊接施工→整體頂升轉換→還原混凝土縱梁。在具體的施工中，鋼縱梁施工和頂升施工中需要特別注意。（1）鋼縱梁施工關鍵點①縱梁制造前應先精確測量每根橫梁下緣標高，并據此計算每個橫梁區間的縱梁傾斜段的斜率，確保縱梁與橫梁間密貼；②鋼結構安裝應按施工圖進行。安裝前應對臨時支架、支承、吊機等臨時結構和鋼結構本身在不同受力狀態下的強度、剛度及穩定性進行驗算；③安裝前，應按照發送清單核對進場的構件、零件，查驗產品出廠合格證及材料的質量證明書；④鋼構件在運輸、存放和安裝過程中損傷的涂層，應進行補涂。（2）頂升施工需要注意10個關鍵點①頂升施工時，橋梁需臨時封閉交通；②進行頂升過程中，應注意監控梁底，如果出現裂縫應立即停止頂升，待分析原因并做出妥善處理后才可以繼續頂升，頂升過程中應采取監控措施；③位移力監控應實時監測各千斤頂的實際承載力，當同一墩臺處千斤頂的實際頂升力與理論頂升力相差10%時，須停止頂升，檢查分析原因，待問題解決后方可繼續頂升；④位移監控應在墩臺頂部位設置位移傳感器（百分表），頂升過程中應設置專人每加一級對位移傳感器進行一次頂升位移值讀數，實現頂升力與位移“雙控”，若發現任意一跨在兩墩臺處的位移差超過2mm，立即停止頂升，實時檢測各墩頂處的豎向位移，根據各點處的位移對千斤頂進行調整，以保證頂升的順利完成，同時利用同步頂升系統自帶的位移監控功能，實時監控各千斤頂間的頂升位移，各千斤頂的位移差不能超過2mm；⑤千斤頂使用前計算起重量、選擇合適噸位的千斤頂；⑥在額定工作壓力范圍內，若要判定了解千斤頂的實際負荷，要在核定手動油泵出油處接上壓力表，由于壓力表只是工作壓力，根據工作壓力、油缸面積，可知重物的重量；⑦確定起重物的重心，合理選擇千斤頂的著力點，同時必須考慮到地面的軟硬程度，是否襯墊堅硬的木材，避免起重時出現傾倒的問題；⑧千斤頂將重物頂升后，應及時用支撐物將重物支撐牢固，禁止將千斤頂作為支撐物使用。若要將數臺千斤頂同時使用，應使用多頂分配閥，并考慮負荷的均衡性，以免產生傾倒；⑨因扁千斤頂起重行程較小，梁體頂升時應嚴格控制行程，不得超過額定行程，以免損壞千斤頂；⑩使用過程中應避免千斤頂劇烈振動，并根據使用情況定期檢查。圖2新龍坳提籃橋體系轉換全橋側面圖

3結語

綜上所述，當前我國高速公路改建工程進入建設高峰期，隨著經驗的持續積累、技術的不斷更新以及建設要求的進一步提高，高速公路的改造工程必然要多方面全方位考慮。不僅需要考慮滿足交通性能，同時還要綜合考慮生態、環境、經濟、技術以及社會要求等各個方面的影響，充分考慮對于周邊環境的保護以及施工后恢復問題，通過更科學合理的方法降低污染、降低破壞，倡導綠色施工理念，促進我國高速公路建設事業的可持續發展。

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作者：劉勇 單位：四川成渝高速公路股份有限公司成渝分公司內江管理處