高速公路擴建工程設計要點

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摘要：結合南京機場公路翠屏山互通至機場段擴建工程實踐，分析總結老路擴建設計的方法與步驟，其中設計準備階段包括交通調查、管線調查、原有道路測量、原有道路調查，土建工程設計包括老路擬合、地基處理、路面設計、互通改造設計、橋梁設計，以期為高速公路改擴建工程設計提供參考。

關鍵詞：高速公路；改擴建；工程設計

南京機場高速公路（S88）是江蘇省“五縱九橫五聯”高速公路網規劃中的L5的組成部分（南京至高淳高速公路），是祿口國際機場的重要集疏運通道，也是規劃蘇皖省際高速公路的組成部分。擴建工程起點為翠屏山互通，終點與祿口機場進場道路相接，路線長23.762km，主線由雙向四車道擴建為雙向八車道，路基寬度42.0m，設計速度120km/h。翠屏山互通、南莊樞紐、祿口互通及機場樞紐4處互通式立交需要進行改造，與擴建后的主線順接；在正方大道新增秣陵互通（設置管理分中心及養排中心）1處，主線站擴建為12進12出（另兩側各設置1條貴賓車道）。

1設計準備

1.1交通調查。項目組先后開展了祿口國際機場集疏運規劃、南京市域高速公路聯網收費專題研究、機場高速公路技術標準研究等前置性的專題研究，為開展擴建工程進行了充分的準備。對南京市南部地區主要路網、祿口機場進出港旅客及貨物均進行、機場高速主線及互通出入交通量了仔細的調查。參照國際主要機場集疏運量數據，對祿口機場各運輸方式分擔率進行修正。1.2管線調查。南京機場高速公路是區域內綜合運輸走廊，兩側管線密集，有天然氣管道、電力線、供水管道、機場專用航空管道、污水管道、通信管道、熱力管、西氣東輸管道、國防光纜等，其中航空油管基本沿高速公路東側在隔離柵以內的綠化帶邊布設。采用了現場調查、產權單位走訪和物探技術等多種手段相結合，盡量查清沿線管線情況，采取對應的設計方案。1.3原有道路測量。由于機場路交通流量大，采用傳統的工程測量方法周期長，安全性無法保障。為此，引入了車載移動激光雷達掃描測量技術，也是在高速公路擴建工程中的首次成規模成功應用。1.4原有道路調查。1.4.1老路檢測與評價。通過對南京機場公路翠屏山互通至機場段路基、路面整體結構進行檢測分析與評價，制定其擴建對策，為改擴建工程設計中如何充分利用已有的路基、路面結構及對已有病害處置對策提供依據。南京機場高速公路自1997年通車起運營至今，經過養護和大修后，路面總體狀況較好。1.4.2老路地基處理調查。老路地基主要采用粉噴樁、填土預壓、塑料排水板處理方案。老路軟基處理長度共4.131km。根據沉降觀測分析報告，觀測路段工后沉降已基本趨于穩定。1.4.3橋涵通道檢測與評價。大部分橋梁、通道技術狀況等級評為一類和二類，四座橋梁按重要部件最差缺損狀況評定為三類[1]。根據檢測評定，建議加固的橋梁、通道共5座，其余僅需要進行簡單的維修。

2土建工程設計

2.1老路擬合。根據既有測量資料，利用完整的數字地面模型，對主線平縱面進行擬合，其中對主線縱段面分左、右幅分別擬合設計，設計高程均為中央分隔帶外邊緣處高程[2]。擬合以原設計指標為基礎，兼顧改造方案，進行優化設計。2.2地基處理。軟土埋深小于10m的路段，采用水泥攪拌樁進行處理；軟土深度超過10m的路段，采用預應力管樁（PC）進行處理；管樁處理段最內側一排樁以及臺階范圍內采用素混凝土樁（C25混凝土，直徑50cm）[3]。凈空受高壓線、支線上跨橋控制的路段采用高壓旋噴樁處理；部分淺表層軟土路段采用換填碎石土方案。部分填土較高的路段設置碎石墊層+鋼塑格柵，提高路基整體性。小型構造物結合地質情況采用換填或復合地基處理[4]。2.3路面設計。路基段原有路面全線銑刨2.0cm，對銑刨后路面的病害進行處理。所有病害處理結束后與新拼接路面同步鋪設上面層。橋梁段原有橋面鋪裝全部銑刨至防水層，然后重做防水層，重做橋面鋪裝。新老路面采用開挖臺階進行拼接，為了消除行車荷載對拼縫部位的不利影響，面層的拼接部位放在老路硬路肩（第三車道中間）位置。2.4互通改造設計。互通改造設計不僅局限于拼寬方案，還對原有互通進行全方位分析，盡量改善其使用功能。2.4.1翠屏山互通改造方案。翠屏山互通為城市互通，非高峰小時期間交通流量也較大。互通區內的翠屏山服務區賓館會務、接待任務繁忙，因此翠屏山互通的改造方案在滿足功能要求的基礎上，應盡量減小對翠屏山服務區的影響。設置與主線分離的集散車道，集散車道利用主線側分帶空間布設。互通、服務區出入口均與集散車道相接，東側形成主線3車道+集散2車道（分離式斷面，中間設置擋墻）的斷面。見圖1。2.4.2祿口互通改造方案。現狀匝道線形扭曲，誘導性差；縱段起伏較大，行車舒適性差。改造環形匝道仍采用50m的半徑，對原互通平面線形做一定調整。同時結合C匝道下挖改造，對相關匝道縱斷面進行優化。2.4.3機場樞紐改造方案。高淳→南京方向匝道幾何設計存在平縱組合不良、加速車道與主線銜接線形過渡突兀的問題。前者造成路段排水不暢，有雨天積水現象，后者使主線線形產生扭曲的視覺效果。改造方案除了做好匝道與主線拼寬段的順接外，對寧宣高速至南京方匝道平縱線形局部優化，以改善主線入口處線形扭曲、排水不暢的現狀。2.5橋梁設計。一般情況下，采用加寬橋與原橋上部構造橫向連接而下部構造不連接方案。位于軟土地基區段明挖擴大基礎的特殊情況，雖可通過加強地基處理減小基礎沉降量，但因基礎沉降總量大，基礎沉降導致上部構造產生附加內力，將會使上部構造連接處破壞，所以，此種情況加寬橋基礎可考慮采用沉降量小的樁基礎（包括橋臺）。見圖2。

3交通組織

南京機場高速公路改擴建交通組織方案主要采取以下措施：（1）同步實施：全線同步施工，節約施工工期。（2）分幅通行：路面工程和主線橋梁上部構造連接等施工需分兩幅先后施工。（3）分段突擊：分段施工只限于路面施工階段。（4）合理分流：合理進行路網分流，是降低施工組織難度行之有效的辦法。（5）臨時工程：合理設置臨時工程是減少影響的有力措施。

4結語

南京機場高速公路翠屏山互通至機場段擴建工程，有效克服交通保暢壓力大、工期緊等突出困難，大量采用了新技術、新工藝，工程精細，質量優良，景觀特色鮮明，生態環保效果明顯，實現了將機場高速公路擴建工程建成質量優、環境美、能代表江蘇高速公路新水平的精品工程目標。

參考文獻：

[1]譚少華，邱新林.廣佛高速公路擴建工程橋梁拼接技術[J].中外公路，2010（2）：167-170.

[2]桂炎德，徐立新.滬杭甬高速公路（紅墾至沽渚段）拓寬工程設計方法[J].華東公路，2001（6）：3-6.

[3]張誠厚，袁文明，戴濟群.高速公路軟基處理[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.

[4]孫偉，龔曉南，孫東.高速公路拓寬工程變形性狀分析[J].公路工程，2004，29（4）：53-55.

作者:杜昕 毛志軼 單位:1.中設設計集團股份有限公司 2.南京地下鐵道有限責任公司