G40沪陕高速公路合肥至大顾店段是沪蓉与沪陕高速公路的共线段，是长三角地区通往湖北、四川、河南南部、陕西及西北地区的大通道，也是联通合肥经济圈的重要公路。项目起点位于G40(G42)合六叶高速公路与S17蚌合高速交叉处，往东接合肥绕城高速北环段，往南接合肥绕城高速西环段，路线呈东西走向，路线全长102.66Km。本项目采用“两侧拼宽至八车道”的方案。
二、设计关键点
2.1、测量工作
目前，公路勘测工作以人工测量为主，工具为GPS-RTK，测量精度能够满足设计及工程需求。但对高速公路改扩建项目，采用人工测量的方式需要测量人员在中分内带内穿行，安全风险大，高速公路管理部门提出在无安全防护措施的前提下，不允许人工测量。为了更好的开展前期测量工作，迫切需要采用新型测量手段。激光雷达测量技术工作速度快、不需接触目标物、穿透性强，精确度高，可以用于高速公路改扩建项目。
本项目路线里程102.66Km，采用机载及车载雷达测量技术进行勘测工作。考虑到首次利用激光雷达测量技术，勘测期间，利用水准仪分段抽检5.0Km，约200个中桩及横断面进行实测校验，实测数据与与激光雷达测量数据基本吻合，测量精度能控制在3cm以内。
根据本项目的校验结果，激光雷达测量数据准确度高，由于雷达数据密度大，获取的数据更趋于实际地形，但仍需注意两个问题：（1）为提高覆盖面及精确度，激光雷达应机载与车载共同使用；（2）测量工作应尽量安排在冬季，减少植被对激光雷达测量的干扰。（3）设计是从激光雷达测量大量的数据中提取中桩及横断面进行应用，未能充分利用测量数据，需进一步研究。
2.2、纵面拟合
（1）平纵面拟合误差控制
高速公路改扩建设计，平纵的拟合精度，对路面工程量影响极大，因此，需对拟合成果进行误差分析。《高速公路改扩建设计细则》中仅对平面允许偏差予以说明（明式构造物段不宜大于10cm，一般路段不宜大于20cm），对纵面允许偏差未明确。在设计阶段，统筹考虑路面改建方案，在遵循“宁填误挖”的原则上，最大限度的去拟合既有道路，同时以4cm（沥青上面层最小摊铺厚度）为最低限分析纵面拟合精确度。
（2）路基段及桥梁段的纵面协调
本项目一般路段路面改建方案为铣刨4cm，加铺10cm，桥梁段路面改建方案为铣刨10cm，加铺10cm，路基段与桥梁段存在高差，以往常采用在桥头段10m范围内线性渐变处理。
本项目桥梁密度大，若按照线性渐变处理，行车不平顺，结合桥梁改建方案，确定采用如下处理方案。对沿线中、小桥进行抬高顶升，适应纵面拟合的竖曲线，对特大、大桥段路段，采用多曲线组合设计，最大限度拟合既有桥面，采用3s设计速度行程的竖曲线长度的方式控制纵面设计。该处理措施保证了路线指标的延续性，行车舒适性较优。
2.3、硬路肩宽度极限值的应用
本项目机场互通、高店枢纽互通范围内，高速公路主线为双向六车道，跨越主线匝道桥孔径均按照六车道预留，若扩建为八车道，需拆除互通范围跨越高速的匝道桥，工程规模较大。
根据《公路工程设计标准》，受地形、地物等条件限制路段，经论证后，硬路肩可采用“最小值”1.5m。结合上述两处互通的匝道桥孔径，对两处互通分合流点之间的主线硬路肩采用宽1.5m，避免拆除既有匝道桥，节约造价约3000万。本项目通过对硬路肩宽度极限值的合理应用，获取了较大的经济效益。
2.3、路面方案再生
高速公路改扩建项目，路面再生利用是高速公路改扩建体现绿色公路的一大关键点。铣刨料再生利用主要有厂拌热再生、场拌冷再生、就地热再生和就地冷再生。
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结合本项目施工时的七阶段保通方案，对铣刨料分三类进行进行再生利用，主要有沥青路面材料的利用，废旧路面水稳铣刨料的利用及废旧路面底基层挖除料的利用。对沥青路面材料的利用以厂拌热再生为主，作为新建路面的下面层及柔性上基层，对剩余部分进行厂拌冷再生，作为新建路面底基层，对废旧路面水稳铣刨料（主要是硬路肩挖除部分），采用冷再生用于主线及匝道的底基层。对原有道路底基层的石灰土，主要用于匝道及线外工程的路基填料。
通过以上对废旧路面铣刨、挖除料的综合利用，考虑损失后，旧料的利用率达到100%，实现资源节约、环境保护的绿色公路设计理念。
2.4、桥梁改扩建方案
（1）桥梁拼宽宽度
对“四改八”高速公路，为保证施工期间的保通需要，常采用“半幅超加宽”方案，半幅拼宽9.25m,较常规路基宽2.25m，并在路基和桥梁之间设120m路基过渡段，路容美观性差。
本项目设计时，通过对保通车道宽度及安全性进行分析，提出利用“临时连接”进行保通的拼宽方案，将路基段保通方案充分利用在桥梁段，充分利用原有桥梁宽度，在拼宽处桥面增设临时钢板及铺装保证半幅四车道保通，待交通转换完后，凿除桥面铺装，再浇筑桥梁拼接缝，使桥梁拼宽完成后，桥梁拼宽宽度与路基段一致，全线路容较优，较“半幅超加宽”方案节约造价约5000万。该处理方案全线路基宽度一致，路容较好，经济性较优。
（2）桥梁内侧护栏改建方案
《公路交通安全设施设计规范》及《公路交通安全设施设计细则》明确仅小桥及明通道处可采用与路基一致的波形梁护栏，中桥及以上桥梁护栏需采用其他类型如混凝土墙式护栏或金属梁柱式护栏。
本项目现状桥梁内侧均为波形梁护栏，根据《公路交通安全设施设计规范》，本次设计需调整为混凝土墙式护栏或金属梁柱式护栏。按照规范进行调整，关键点在于两种护栏在原有梁板上的生根问题。在设计阶段，提出植筋或植入化学锚栓的方案。
本项目沿线桥梁结构主要有空心板、预制小箱梁及现浇箱梁，其中空心板结构悬臂端部厚8cm，预制小箱梁及现浇箱梁端部厚18-20cm。考虑到植筋深度及锚固要求，对预制小箱梁及现浇箱梁，均采用植筋方式设置墙式防撞护栏，另由于预制小箱梁结构悬臂板配筋偏少，强度不满足防撞要求，设计在悬臂范围内加密并增大桥面钢筋直径的方案保证悬臂板的承载能力。对空心板结构，悬臂端部厚度不满足植筋深度要求，采用植入化学锚栓的方案，对悬臂内侧，采用植筋方案。
（3）中分带内既有墩柱防护方案
沿线跨线桥在既有高速中分带内设有中墩，中墩两侧现状为波形梁护栏，跨线桥孔径原设计按照六车道预留。根据净空核查结果，与高速主线交角小于20度的跨线桥，现状孔径能够满足主线扩建为八车道，因此，本项目15处跨线桥可完全利用，11处跨线桥需拆除重建。
依据《公路交通安全设施设计规范》及《公路交通安全设施设计细则》相关说明，对中分带内设有墩柱或构筑物时，由于波形梁护栏因变形量大不满足要求，需将构筑物或墩柱一定范围内的波型梁护栏调整为钢筋混凝土墙式护栏。
本项目中分带宽3.0m，现状跨线桥下部墩柱尺寸均大于130cm，考虑到建筑限界，中分带内无设置墙式防撞护栏的空间。为避免由于防撞护栏原因，拆除既有桥梁，通过论证比选，推荐拉开中分带的方案。在设计时，结合中分带内桥墩的尺寸，将将中分带均拉开至4.0m，考虑到主线行车安全，不突兀，中分带按照1:100的线性渐率过渡，墩柱两侧设100m的等宽段，通过该处理措施，对15处跨线桥完全利用。
三、总结
本文通过对改扩建设计时遇到的关键进行总结，一方面加深了对改扩建项目重点、难点的理解，另一方面文中所述的技术难点处理方案可供其他改扩建项目参考。
论文作者:苗超
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年3期
论文发表时间:2019/11/1
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