高速公路改扩建，这些问题要搞清楚
今年政府工作报告中明确提出要加强“两新一重”建设。作为重要交通基础设施，加强高速公路建设必将成为“两新一重”建设的关键内容之一。
虽然我国高速公路通车总里程已位居世界第一，但其中一部分高速公路由于建成时间早，已难以满足社会经济发展和群众出行需要。所以，适时推进高速公路改扩建十分必要。
今天，咱们就好好聊聊高速公路改扩建设计那些事儿。
先看几个案例
1.广西柳南改扩建工程
2019年，柳州至南宁高速公路改扩建工程（简称柳南改扩建工程）通过交通运输部验收，成为广西第一条国家级绿色公路项目。
南高速公路的原有道路因坡度过大造成车辆在行驶过程中油耗较大，排出的尾气也较多。为改变这一情况，广西交通设计集团采用了超限纵坡段优化设计，线形组合优化设计的路段达6条，并按最大纵坡3%对原有道路进行改造。该方案的实施大幅降低了资源消耗率，该项目通车后运营初期日均货车通行1.5万辆次，按照每辆货车平均节约0.08升柴油计算，全年可节约43.8万升柴油。
在设计阶段，广西交通设计集团就提出要使用低碳材料，同时推广使用耐久性路面，延长沥青路面使用寿命。
2.云南昭会高速公路
云南省交通规划设计研究院有限公司（简称云南交通设计院公司）设计的昭通至会泽高速公路（简称昭会高速公路）是云南省第一条跨省修建的高速公路，也是该省第一条在高原山区进行改扩建的高速公路。
该项目原有道路为二级公路，位于高山峡谷地区，路线呈“两高两低”态势，纵坡大、路段长，区段气候差异明显，营运安全压力大，且重载车辆多，交通流量大。经过反复调查研究，设计人员提出了“平面分离、纵面分台、交叉换岸、编辫子”的路线设计方案。该方案将原有道路长大纵坡路段采用分幅新建，均新修下坡幅，原老路留作上坡幅，上下往复穿插，形成辫子状的路线。昭会高速公路原有长大纵坡路段7条，其中4条采用了该项设计。
该工程新建的下坡幅路线平均纵坡为3%左右，有效消除了连续长陡下坡带来的安全隐患。该方案不仅100%利用了既有二级公路，又最大限度地减少对既有公路的影响，保证了既有道路的通行能力及施工时的运营安全。
3.京藏高速公路滚泉至桃山口段
2019年10月，由宁夏公路勘察设计院有限责任公司（简称宁夏公路勘察设计院）勘察设计的京藏高速公路改扩建工程滚泉至桃山口段建成通车。
在前期勘察设计过程中，宁夏公路勘察设计院发现该工程路线范围内约有40.26公里的湿陷性黄土裸露，厚度0.5米至30米不等，占路线全长的48%。湿陷性黄土对公路路基稳定性会造成不利影响，该院在设计中结合工程特点、黄土湿陷等级等，根据实际情况采用换填处理、素土挤密桩、水泥土挤密桩等方式加强路基稳定性，取得了良好效果。
该工程还有一段路线位于清水河河谷范围，为宁夏较为少见的河漫滩相沉积软土，且表层覆盖着约2米厚的盐渍土，工程地质性能差，工后沉降大，路基易失稳。“我们对该段软土路基采用喷浆水泥搅拌桩进行加固处理，提高其复合地基承载力，并对盐渍土采用设置隔断层处理，阻断毛细水上升，保证路基稳定。”宁夏公路勘察设计院相关负责人介绍。
4.四川成彭高速公路
四川成都至彭州高速公路（简称成彭高速公路）的起点大丰枢纽互通曾是成都市十余条放射线高速公路中最拥堵的节点。
四川省公路规划勘察设计研究院有限公司（简称四川公路设计院）摒弃大而全的交通组织形式，采取高速公路与快速路系统彻底分离、解决主流交通、优化收费体系三项措施。扩容后，大丰枢纽互通交通量高峰期间平均通行时间从40分钟降至3分钟。
为节约土地资源，该院采用“分车型、分车道”管理的通行思路，将双向内侧4条车道设为小客车专用道，仅供小客车通行，车道宽度采用满足规范的3.5米，减少断面宽1米，控制大货车沿外侧双向4车道通行。该院还将坡脚的放坡填筑改为设置挡墙收坡，实现双向增宽路面14米而基本不新增占地。
经测算，大丰枢纽互通以外的16公里路段在应用该方案后减少占地379亩，在基本不新增占地的同时实现了4车道改8车道的建设目标。
5.京哈高速公路拉林河至哈尔滨段
京哈高速公路拉林河（吉黑省界）至哈尔滨段改扩建项目路线全长约71公里，全部采用双侧拼宽为主的总体扩建方案，按双向8车道高速公路标准建设。
据介绍，在该工程的设计过程中，黑龙江省公路勘察设计院的方案体现了“五个首次”：首次在高寒地区采用乳化沥青冷再生技术，将原沥青路面铣刨拌和用于底基层，提高了材料的利用率；首次在积雪冰冻地区取消中央分隔带桥墩，分离桥主跨最大达到60米，满足了新规范要求的安全值；首次在高速公路改扩建设计勘测中采用车载LIDAR（激光雷达）与省CORS站（连续运行参考站）相结合的方案，路面高程测量差在3厘米以内，水准测量抽样精度对比高达95%以上；首次在黑龙江高速公路改扩建项目中全过程应用BIM技术；首次在改扩建工程中将老桥桩柱全部利用。
同时，该院增加了对各种拆除结构的再次利用，全线仅利用老路既有材料就可节省10亿元以上。
看看专家怎么说
设计先行为“一重”加速
为适应浙江省经济社会发展，2000年沪杭甬高速公路拓宽一期工程开工建设。从那时起浙江省便开始了高速公路改扩建的步伐，迄今已有沪杭甬高速公路、甬台温高速公路乐清段、杭金衢高速公路杭州至金华段（一期）等高速公路完成改扩建，总里程约400公里。
理念：有条件时宜适度超前
浙江省高速公路改扩建在技术标准选用的理念上，经历了从逐渐认识到相对成熟的过程，逐步树立了“全寿命周期成本”的理念，处理好适当超前与可承受能力之间的关系。在高速公路改扩建过程中，有条件时按一次“四改八”建设，在此基础上局部路段车道数还可灵活选择，此方案具有更好的综合效益。
以杭金衢高速公路杭州至金华段为例，前期设计组对该段高速公路局部预测车流量相对较小的路段拟定扩建为6车道。后经反复比较，设计组认为应适度超前将该路段扩建为8车道。该项目建成后证明，适度超前是合适的，后杭金衢高速公路改扩建二期即金华至浙赣界段技术标准的拟定很好地沿袭了该理念。
即便如此，沪杭甬高速公路及杭金衢高速公路局部路段在改扩建后依然不能适应持续增长的交通量。目前，我国基础设施建设仍然存在车道数拟定相对交通量增长偏于保守的问题，今后是否在理念上应该更加大胆地突破现行技术标准是值得思考的。
时机：道路服务水平突破三级下限之前
建设时机过早会降低已有道路的利用效率， 过晚则会产生交通组织难度大等问题，进而使建设难度和成本大大增加。在建设时机的选择上，高速公路交通量和运输质量是重要的考量因素，一般情况下宜在道路服务水平突破三级下限之前实施。
浙江省改扩建的高速公路均是国家高速公路骨架网的重要组成部分，交通主干道的地位十分突出。沪杭甬、杭金衢、杭宁等高速公路改扩建时的实际交通量都超过了前述理想值，这种情况下给改扩建施工带来诸多难度与压力。
基于该情况，杭金衢高速公路改扩建采用先行段实施的方式，樊村隧道群等路段提前实施改扩建，以抢占相对有利的建设时机。事实证明，该决策避免了实施中矛盾与压力的集中，对全线施工和运营保障十分有利。
收获：新理念与特殊技术不断涌现
高速公路改扩建技术本身涉及新老路标准衔接、变形协调、旧路资源与设施利用等，由此产生了许多新理念与特殊技术。
浙江省在长期的改扩建实践中，依托工程项目不断探索，先后开展了《通车条件下桥梁拼接技术研究》《深厚软基高速公路拓宽工程关键技术试验研究》《小跨径桥梁整体顶升技术研究》《基于实测轴载谱的多车道高速公路轴载特性研究》等十余项涉及改扩建技术的科研，形成了一些十分有价值的成果和技术，如软土地区新老路差异沉降控制标准，将路堤桩引入公路软基处理，解决了深厚软基路段差异沉降控制难题；在桥梁上部结构刚性连接构造及大交通量的情况下，对空心板拼接采用夹具及I（T）型梁，并采用横隔板加钢板的施工工艺；软土地区超限沉降路段纵面设计控制指标；新建隧道爆破时既有隧道振动速度控制经验值等。
浙江省具有多山、软基、城镇密集、土地珍稀、人口集中、交通繁忙等特点，结合这些特点，许多高速公路改扩建理念、技术在实践中得到了发展与推广。
作者 | 陈海君 浙江省交通规划设计研究院有限公司总工程师
姜正晖 浙江省交通规划设计研究院有限公司副总工程师
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