高速公路扩建工程设计要点

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摘要：结合南京机场公路翠屏山互通至机场段扩建工程实践，分析总结老路扩建设计的方法与步骤，其中设计准备阶段包括交通调查、管线调查、原有道路测量、原有道路调查，土建工程设计包括老路拟合、地基处理、路面设计、互通改造设计、桥梁设计，以期为高速公路改扩建工程设计提供参考。

关键词：高速公路；改扩建；工程设计

南京机场高速公路（S88）是江苏省“五纵九横五联”高速公路网规划中的L5的组成部分（南京至高淳高速公路），是禄口国际机场的重要集疏运通道，也是规划苏皖省际高速公路的组成部分。扩建工程起点为翠屏山互通，终点与禄口机场进场道路相接，路线长23.762km，主线由双向四车道扩建为双向八车道，路基宽度42.0m，设计速度120km/h。翠屏山互通、南庄枢纽、禄口互通及机场枢纽4处互通式立交需要进行改造，与扩建后的主线顺接；在正方大道新增秣陵互通（设置管理分中心及养排中心）1处，主线站扩建为12进12出（另两侧各设置1条贵宾车道）。

1设计准备

1.1交通调查。项目组先后开展了禄口国际机场集疏运规划、南京市域高速公路联网收费专题研究、机场高速公路技术标准研究等前置性的专题研究，为开展扩建工程进行了充分的准备。对南京市南部地区主要路网、禄口机场进出港旅客及货物均进行、机场高速主线及互通出入交通量了仔细的调查。参照国际主要机场集疏运量数据，对禄口机场各运输方式分担率进行修正。1.2管线调查。南京机场高速公路是区域内综合运输走廊，两侧管线密集，有天然气管道、电力线、供水管道、机场专用航空管道、污水管道、通信管道、热力管、西气东输管道、国防光缆等，其中航空油管基本沿高速公路东侧在隔离栅以内的绿化带边布设。采用了现场调查、产权单位走访和物探技术等多种手段相结合，尽量查清沿线管线情况，采取对应的设计方案。1.3原有道路测量。由于机场路交通流量大，采用传统的工程测量方法周期长，安全性无法保障。为此，引入了车载移动激光雷达扫描测量技术，也是在高速公路扩建工程中的首次成规模成功应用。1.4原有道路调查。1.4.1老路检测与评价。通过对南京机场公路翠屏山互通至机场段路基、路面整体结构进行检测分析与评价，制定其扩建对策，为改扩建工程设计中如何充分利用已有的路基、路面结构及对已有病害处置对策提供依据。南京机场高速公路自1997年通车起运营至今，经过养护和大修后，路面总体状况较好。1.4.2老路地基处理调查。老路地基主要采用粉喷桩、填土预压、塑料排水板处理方案。老路软基处理长度共4.131km。根据沉降观测分析报告，观测路段工后沉降已基本趋于稳定。1.4.3桥涵通道检测与评价。大部分桥梁、通道技术状况等级评为一类和二类，四座桥梁按重要部件最差缺损状况评定为三类[1]。根据检测评定，建议加固的桥梁、通道共5座，其余仅需要进行简单的维修。

2土建工程设计

2.1老路拟合。根据既有测量资料，利用完整的数字地面模型，对主线平纵面进行拟合，其中对主线纵段面分左、右幅分别拟合设计，设计高程均为中央分隔带外边缘处高程[2]。拟合以原设计指标为基础，兼顾改造方案，进行优化设计。2.2地基处理。软土埋深小于10m的路段，采用水泥搅拌桩进行处理；软土深度超过10m的路段，采用预应力管桩（PC）进行处理；管桩处理段最内侧一排桩以及台阶范围内采用素混凝土桩（C25混凝土，直径50cm）[3]。净空受高压线、支线上跨桥控制的路段采用高压旋喷桩处理；部分浅表层软土路段采用换填碎石土方案。部分填土较高的路段设置碎石垫层+钢塑格栅，提高路基整体性。小型构造物结合地质情况采用换填或复合地基处理[4]。2.3路面设计。路基段原有路面全线铣刨2.0cm，对铣刨后路面的病害进行处理。所有病害处理结束后与新拼接路面同步铺设上面层。桥梁段原有桥面铺装全部铣刨至防水层，然后重做防水层，重做桥面铺装。新老路面采用开挖台阶进行拼接，为了消除行车荷载对拼缝部位的不利影响，面层的拼接部位放在老路硬路肩（第三车道中间）位置。2.4互通改造设计。互通改造设计不仅局限于拼宽方案，还对原有互通进行全方位分析，尽量改善其使用功能。2.4.1翠屏山互通改造方案。翠屏山互通为城市互通，非高峰小时期间交通流量也较大。互通区内的翠屏山服务区宾馆会务、接待任务繁忙，因此翠屏山互通的改造方案在满足功能要求的基础上，应尽量减小对翠屏山服务区的影响。设置与主线分离的集散车道，集散车道利用主线侧分带空间布设。互通、服务区出入口均与集散车道相接，东侧形成主线3车道+集散2车道（分离式断面，中间设置挡墙）的断面。见图1。2.4.2禄口互通改造方案。现状匝道线形扭曲，诱导性差；纵段起伏较大，行车舒适性差。改造环形匝道仍采用50m的半径，对原互通平面线形做一定调整。同时结合C匝道下挖改造，对相关匝道纵断面进行优化。2.4.3机场枢纽改造方案。高淳→南京方向匝道几何设计存在平纵组合不良、加速车道与主线衔接线形过渡突兀的问题。前者造成路段排水不畅，有雨天积水现象，后者使主线线形产生扭曲的视觉效果。改造方案除了做好匝道与主线拼宽段的顺接外，对宁宣高速至南京方匝道平纵线形局部优化，以改善主线入口处线形扭曲、排水不畅的现状。2.5桥梁设计。一般情况下，采用加宽桥与原桥上部构造横向连接而下部构造不连接方案。位于软土地基区段明挖扩大基础的特殊情况，虽可通过加强地基处理减小基础沉降量，但因基础沉降总量大，基础沉降导致上部构造产生附加内力，将会使上部构造连接处破坏，所以，此种情况加宽桥基础可考虑采用沉降量小的桩基础（包括桥台）。见图2。

3交通组织

南京机场高速公路改扩建交通组织方案主要采取以下措施：（1）同步实施：全线同步施工，节约施工工期。（2）分幅通行：路面工程和主线桥梁上部构造连接等施工需分两幅先后施工。（3）分段突击：分段施工只限于路面施工阶段。（4）合理分流：合理进行路网分流，是降低施工组织难度行之有效的办法。（5）临时工程：合理设置临时工程是减少影响的有力措施。

4结语

南京机场高速公路翠屏山互通至机场段扩建工程，有效克服交通保畅压力大、工期紧等突出困难，大量采用了新技术、新工艺，工程精细，质量优良，景观特色鲜明，生态环保效果明显，实现了将机场高速公路扩建工程建成质量优、环境美、能代表江苏高速公路新水平的精品工程目标。

参考文献：

[1]谭少华，邱新林.广佛高速公路扩建工程桥梁拼接技术[J].中外公路，2010（2）：167-170.

[2]桂炎德，徐立新.沪杭甬高速公路（红垦至沽渚段）拓宽工程设计方法[J].华东公路，2001（6）：3-6.

[3]张诚厚，袁文明，戴济群.高速公路软基处理[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[4]孙伟，龚晓南，孙东.高速公路拓宽工程变形性状分析[J].公路工程，2004，29（4）：53-55.

作者:杜昕 毛志轶 单位:1.中设设计集团股份有限公司 2.南京地下铁道有限责任公司