高速公路原位改造工程技术难点

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摘要：主要对高速公路原位改造工程技术要点进行分析，主要包括高速公路原位改扩建的方式、高速公路新旧路基的拼接、高速公路的桥梁拼接、加固等内容。然后总结了高速公路改造工程施工的技术难点与对策，主要对路面结构技术，钢桁梁安装技术进行了深入阐述，希望能为同类工程提供参考。

关键词：原位改造工程；施工技术；新旧路基拼接

近年来，我国高速公路建设事业获得突飞猛进的发展，一些早期建成的高速公路由于设计标准较低、超龄服役等原因，已经难以适应当前车流量的需求，面临着改建、扩建以及提升路面等级、提高路网技术等级的改造问题。例如高速公路的原位改扩建工程就是充分利用原有高速公路的基础，通过增加车行道数量的方式整体提升通行能力和服务水平。与新建高速公路不同，改造的过程会遇到更多的技术难点，且必须做好高速公路的加宽、桥梁拼接加固等工作。本文围绕高速公路原位改造工程技术难点展开分析，以内江新龙坳提篮拱桥为例进行研究，从而为同类改造工程提供技术参考。

1高速公路原位改造工程技术要点分析

1.1高速公路原位改扩建的方式

原位改扩建，就是依托原道路进行改扩建，从而达到提升通行条件的目的。也是目前多数高速公路扩容采取的方式。此方式能充分利用原道路资源，新增占地少，工程规模也较其他方式更小。原位改扩建的方式有：（1）拼接加宽，包括单侧拼接和双侧拼接；（2）分离加宽，包括单侧分离，双侧分离；（3）其他方式，包括桥梁拼宽路基和高架桥方案等。同时，由于原有高速公路运营多年，或穿越人口密集区，或存在公铁路线交叉多，管线密集等因素影响，存在各种安全隐患。因此需统筹各方面的影响因素，以实际工程的具体情况为基础，做好总体施工计划。例如两侧加宽优势较大，不仅能够更有效节约资源，减少成本。但其缺点也较为明显，两侧的排水、防护设施等需要进行拆除并重建，对交通的干扰较大，施工过程组织难，新旧路面拼接难以控制。如果在公路的单侧加宽，新路基中心线与旧路基中心线不需要重合，但需要把隔离带改变成标准路面，这种方式对资源优化利用比较少，投资更大，施工周期也更长。还有分离加宽，对于道路交通干扰相对较小，且不需考虑拼接或差异沉降等问题，施工风险较小，难度小，质量更能得到保证。但对征地拆迁量的要求较大，投资规模较大，新旧路面之间互通能力相对较差，有可能导致车道车流量不均衡的现象。

1.2高速公路新旧路基的拼接

原有高速公路的路基已经使用多年，沉降趋于稳定，新拼接路面会出现较大的沉降，这就容易因为沉降不均匀而产生差异，进而导致路基出现纵向开裂，破坏路面整体结构。如果在雨雪天气渗入雨水，则会进一步加剧路面结构层以及路基的破坏，从而给道路交通安全带来诸多隐患。在新旧路基的拼接过程中，必须经过系统理论研究和现场施工分析，将路基的沉降作出有效预测，进一步优化拼接方案，强化路基沉降的控制措施，从而实现差异沉降现象的有效控制，提高路面使用寿命。1.3高速公路的桥梁拼接、加固在高速公路的改造过程中，桥梁拓宽、加固等是常见的问题，难度极大。在具体的实施过程中，要敢于创新，敢于尝试新技术、新产品、新工艺、新材料，开展重大技术攻关，根据实际情况制定改造方案，既保证操作过程顺利，同时又能保证改造的效果。

2高速公路改造工程施工的技术难点与对策

2.1路面结构施工技术

路面结构施工需充分考虑沉降不均匀等问题。路面工程是高速公路改建项目中的施工关键阶段，对于两侧扩容的工程，其最大的施工难点在于结构纵向的拼接问题，也是整个项目施工的关键。在拼接路基的过程中，必须充分考虑新老结构物的不均匀沉降，同时，路面层比路基层在外荷载承受方面的作用会更大，因此，在路面拼接的过程中，对于新老路面的拼接缝位置具体的受力情况以及整体强度要进行充分考虑，要处理好路面拼接处的旧路基层台阶，由于老路基的标高已经出现沉降或薄弱夹层，但新基层还是标准高度，这就容易导致新旧路基标高不一。因此，需要使新路基层顺接老路基层，使新路基慢慢过渡到旧路基的标高。为了进一步提高路面的结构性能，需选用半刚性基层加厚式沥青路面，而路面底基层需使用半刚性的路基材料，并且要和柔性的基层进行结合，综合利用半刚性基层与柔性基层的优势，实现路面的抗疲劳和抗反射裂缝性能，同时能够提高路面的承载功能。在新旧公路基层侧向平宽的过程中，需要在拼接处的缝隙中通过人工填补混合料等方式进行处理，并且需要将新铺设的料进行碾压，保证接缝处碾压密实，有效防止雨水渗透。

2.2钢桁梁安装技术

钢桁梁安装技术可精确验算钢结构不同受力状态下的强度、刚度及稳定性。钢桁梁安装是桥梁改造中经常使用到的一种建材，由于钢材本身具有强度高、材质均匀、塑性及韧性良好、可焊性好等诸多优点，同时还能减少水上及高空作业的频率，有效降低劳动强度，降低安全风险，安装质量更容易保证，因此被广泛应用。钢桁架将大量连接作业（特别是桥面板焊接）转移到工厂进行，更能保证连接的质量。例如在成渝高速公路内江新龙坳提篮拱桥项目中，就用到了“新增钢桁纵梁预制安装技术”。2.2.1项目基本情况新龙坳立交桥（提篮拱桥）位于四川省内江市交通镇前进村境内成渝高速公路K2035+523处，上跨内江—六盘水铁路，设计线路与内江—六盘水铁路夹角约为74.48°。其主桥结构为净跨117.80m，中承式混凝土提篮拱桥，桥梁全长178.40m。在2006年吊杆更换施工过程中发现：钢拉杆和吊杆之间存在较大偏心，在活载作用下使钢拉杆产生反复弯折变形，导致钢拉杆寿命难以预测，省内同类桥梁曾发生过吊杆脱落，桥面塌陷事故，因此存在重大安全隐患。为彻底消除安全隐患，确保高速公路和铁路运输安全，将该桥提篮桥结构转换成梁式桥结构形式。改造方案描述：在横梁底部下增设5排桩柱式桥墩，在桥墩上增设两道钢桁纵梁，原横梁搁置在钢桁梁上，将原吊杆的力通过钢桁梁全部转移到新增桥墩上，使得原拱桥吊杆不起作用。（具体见图1）2.2.2施工难点分析改造之前，桥梁的吊杆系统、桥面系统均有不同程度的损坏，根据其具体情况制定改造工程的方案，主要包括吊杆预防性加固、新增墩柱、主桥纵梁拆除重建、其他跨维修加固、防撞护栏更换并设防护屏、其他混凝土结构的裂缝及缺陷修补等，并在全桥桥面以下非涂装混凝土结构喷涂阻锈剂。其中，为防止吊杆出现断裂或脱落状况，沿桥梁纵桥向设置两道钢桁梁辅助支撑原桥混凝土横梁，辅助吊杆承载，而新增钢桁纵梁的预制安装就是本项目的施工难点之一。2.2.3施工注意事项施工之前，项目部技术负责人组织书面交底，做好现场测量和图纸复核工作。钢纵梁节段提前在工厂制作好，运输至施工现场进行现场拼装，各杆件通过气体保护焊接。现场拼装流程主要包括：顶推支架搭设→替换部分混凝土纵梁→顶推设备安装→设置限位装置→下弦杆吊装→下弦杆顶推→下弦杆顶升→上弦杆吊装→上弦杆定位→焊接施工→整体顶升转换→还原混凝土纵梁。在具体的施工中，钢纵梁施工和顶升施工中需要特别注意。（1）钢纵梁施工关键点①纵梁制造前应先精确测量每根横梁下缘标高，并据此计算每个横梁区间的纵梁倾斜段的斜率，确保纵梁与横梁间密贴；②钢结构安装应按施工图进行。安装前应对临时支架、支承、吊机等临时结构和钢结构本身在不同受力状态下的强度、刚度及稳定性进行验算；③安装前，应按照发送清单核对进场的构件、零件，查验产品出厂合格证及材料的质量证明书；④钢构件在运输、存放和安装过程中损伤的涂层，应进行补涂。（2）顶升施工需要注意10个关键点①顶升施工时，桥梁需临时封闭交通；②进行顶升过程中，应注意监控梁底，如果出现裂缝应立即停止顶升，待分析原因并做出妥善处理后才可以继续顶升，顶升过程中应采取监控措施；③位移力监控应实时监测各千斤顶的实际承载力，当同一墩台处千斤顶的实际顶升力与理论顶升力相差10%时，须停止顶升，检查分析原因，待问题解决后方可继续顶升；④位移监控应在墩台顶部位设置位移传感器（百分表），顶升过程中应设置专人每加一级对位移传感器进行一次顶升位移值读数，实现顶升力与位移“双控”，若发现任意一跨在两墩台处的位移差超过2mm，立即停止顶升，实时检测各墩顶处的竖向位移，根据各点处的位移对千斤顶进行调整，以保证顶升的顺利完成，同时利用同步顶升系统自带的位移监控功能，实时监控各千斤顶间的顶升位移，各千斤顶的位移差不能超过2mm；⑤千斤顶使用前计算起重量、选择合适吨位的千斤顶；⑥在额定工作压力范围内，若要判定了解千斤顶的实际负荷，要在核定手动油泵出油处接上压力表，由于压力表只是工作压力，根据工作压力、油缸面积，可知重物的重量；⑦确定起重物的重心，合理选择千斤顶的着力点，同时必须考虑到地面的软硬程度，是否衬垫坚硬的木材，避免起重时出现倾倒的问题；⑧千斤顶将重物顶升后，应及时用支撑物将重物支撑牢固，禁止将千斤顶作为支撑物使用。若要将数台千斤顶同时使用，应使用多顶分配阀，并考虑负荷的均衡性，以免产生倾倒；⑨因扁千斤顶起重行程较小，梁体顶升时应严格控制行程，不得超过额定行程，以免损坏千斤顶；⑩使用过程中应避免千斤顶剧烈振动，并根据使用情况定期检查。图2新龙坳提篮桥体系转换全桥侧面图

3结语

综上所述，当前我国高速公路改建工程进入建设高峰期，随着经验的持续积累、技术的不断更新以及建设要求的进一步提高，高速公路的改造工程必然要多方面全方位考虑。不仅需要考虑满足交通性能，同时还要综合考虑生态、环境、经济、技术以及社会要求等各个方面的影响，充分考虑对于周边环境的保护以及施工后恢复问题，通过更科学合理的方法降低污染、降低破坏，倡导绿色施工理念，促进我国高速公路建设事业的可持续发展。

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作者：刘勇 单位：四川成渝高速公路股份有限公司成渝分公司内江管理处