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安徽省合宁高速公路大蜀山至陇西立交段扩建工程安徽省交通规划设计研究院-----陈修和二00九年十二月汇报方案研究扩建背景扩建难点科研攻关扩建背景是G42沪蓉、G40沪陕高速公路的重要组成部分，是安徽省的交通大动脉，又是合肥市外环高速公路的南半环，兼具高速公路和城市快速通道的功能。上海西安成都南京合肥G40G42本项目扩建背景合宁高速公路大蜀山至陇西立交段在安徽省路网中：起点位于合肥大蜀山，与合淮阜高速公路相接，终点位于陇西立交，与合徐、合巢芜高速公路相连，全长42.64公里。大蜀山陇西立交扩建背景扩建路段是京台高速公路和合肥绕城高速的重要组成部分，沿途经合肥市高新区、肥西县、政务区、经开区、包河区、肥东县共6个区县。48大蜀山扩建背景合宁高速公路原为双向四车道高速公路，于1991年陆续建成通车，是安徽省第一条高速公路。由于建成时间早，随着近年来我省经济的持续增长和合肥市建设步伐的加快，大蜀山至陇西立交段交通量迅猛增长，原有四车道高速公路的通行能力已逐渐不能满足需求。扩建背景安徽省发展和改革委员“发改交运(2006)434号”文件精神，合宁高速公路大陇段扩建工程经省发改委批复立项，列入安徽省2006年开工建设的高速公路重点项目之一，扩建工程计划于2006年8月开工。扩建背景主要技术指标：公路等级及地形类别：平原微丘区高速公路，全封闭、全立交；设计速度：120公里/小时。扩建背景路基、路面：原有四车道高速公路路基宽26米，扩建后为双向八车道高速公路，采取“两侧直接拼宽为主，局部分离加宽为辅”的扩建方式.扩建后整体式路基宽度42米（在原有路基两侧各加宽8米）;分离式路基宽度为（13.25米+老路26米+13.25米）。扩建背景桥梁、涵洞设计荷载：拼宽部分及新建桥涵为公路-Ⅰ级；原桥涵为汽-超20，挂-120；桥宽：拼宽桥为两侧各加宽8.0米，分线单侧桥宽13.25米。拼接方式：上部结构相互连接，下部结构不连接扩建背景扩建项目建设里程为42.64公里，批复概算为19.6463亿元人民币，建设工期三年。扩建背景方案研究扩建难点科研攻关收集资料：施工图资料、养护资料、改建资料检测资料路网规划市政规划航道规划服务设施铁路规划方案研究—收集资料收集资料的目的路基路面整体评价国内外公路拓宽工程调研与分析路基加宽处理控制指标、标准及新老路基变形特性分析拓宽工程路面结构形式的优选新老路面结构排水能力分析与综合设计新老路基路面结合部裂缝扩展及控制措施研究桥梁评价不同承载力要求的新、旧桥梁拼接的理论分析新老桥上下部连接方式调研拼宽方式的各类桥型理论计算分析，确定拼宽方式以及拼接施工工艺研究错孔布置的桥梁横向拼接的受力分析与实施方案研究方案研究—收集资料路线设计原则平面－两侧整体拼接，局部分离纵面－宁填勿挖，原有水泥混凝土路面上加铺沥青路面约22cm，原有沥青路面上加铺约5cm上面层。路线控制标准一般路段平面拟合偏差应小于10cm，纵面在满足规范要求的前提下按路面、桥梁改扩建高程“要求”设计。合宁高速公路平面线位拟合误差分布图-0.40-0.30-0.20-0.100.000.100.200.300.400500010000150002000025000300003500040000拟合桩号拟合误差(m)合宁高速公路纵面设计填挖高程分布图0.150.200.250.300.350.40020004000600080001000012000拟合桩号K860.11～K13+940高程差值（m）方案研究—路线重点路段路线方案两侧分离南淝河大桥下挠严重，不宜拼接，为保证施工期间不中断交通，采用分离扩建方案。该桥位于R＝8436.141m左偏圆曲线上，桥头纵坡分别为1.877%和1.995%，桥上凸型竖曲线为15806m，全桥长1101.152m。扩建在原桥两侧各新建一条与老路分离的单向双车道分线，并在分线上另建二座新桥，以保证该路段全断面具有8个行车道。方案研究—路线合宁高速铁路与合宁高速公路在肥东店埠河以西相交叉，受铁路跨线桥限制，本路段需压缩高速公路中央分隔带宽度，行车轨迹线需相应调整，对北侧中央分隔带进行了调整，其路段影响长度为870m。特殊路段路线设计方案研究—路线路线扩建重点三维数字地图数据采集、数模修正平、纵利用安全性检验方案研究—路线清坡30cm，清除坡面浮土对老路边坡削坡，清除灌木根系及边坡潮湿松散土逐级开挖台阶（150×150cm，100×100cm）重新掺灰后回填夯实方案研究—路基新老路搭接处理原公路设置了多处路堤式挡墙，累计总长约6km，高度2～5m。为了保证新老路基的拼接质量，对于挡墙路段按以下方案拼接：一般路段尽量挖除原挡墙后再进行路基拼接；对于开挖挡墙严重影响路堤稳定性的路段，先对老挡墙进行加固，然后再挖除老挡墙的上半部，保证路面到墙顶的高度不小于2.0m。方案研究—路基挡墙土工格栅铺筑处理方案软土埋深H≤3m，换填碎石土或石灰土软土埋深3m≤H≤14m，采用湿喷桩、CFG桩、预制管桩控制标准差异沉降小于3cm，横坡度增大值应小于0.5%稳定验算的安全系数K1.25。方案研究—软土管桩本项目所处区域为弱膨胀土地区，取土条件限制，必须采用该类土填筑路基：惨入不同剂量石灰进行研究。以处置弱膨胀土参数为基础，建立有限元模型，分析加宽过程路基顶面的沉降曲线：利用石灰处置的弱膨胀土对路基有利石灰剂量采用7％以下在路基采用处置后加宽路基顶面会存在差异沉降，施工沉降值约最大为1.4cm,在路面结构设计中需要考虑这一因素的影响。方案研究—路基填料地基老路堤拼宽路堤路基拌和路基换填处理路基扩建重点路基拼宽路基填料不良地质沉降控制方案研究—路基独立的左、右半幅纵断面拟合设计根据8车道高速公路车辆运行特点，扩建工程路面分车道进行设计，按新建路面、老路面改建两种方式考虑。根据八车道交通荷载分布特点分别进行路面结构强度验算及路面结构设计。自中央分隔带向外第一、第二车道为老路面改建利用车道，按行驶小型车、中型车进行设计；第三、第四车道和硬路肩全部新建路面，按行驶大、中型车进行设计。主要考虑到因原水泥混凝土路面的施工误差、上下行交通运营荷载差异性以及已改建路面的结构差异性所导致两侧路面的标高差。分车道进行路面设计方案研究—路面交通量分析确定道路通行能力路面结构设计依据方案研究—路面050001000015000200002500030000350001983198419851986198719881989199019911992199319941995199619971998199920002001方案研究—路面确定道路通行能力0500010000150002000025000蜀山－十八岗十八岗－小西冲小西冲－机场机场－龙搪龙搪－肥东肥东－陇西方案研究—路面确定道路通行能力05000100001500020000250001983198419851986198719881989199019911992199319941995199619971998199920002001总量客车货车方案研究—路面路面结构设计依据沥青混凝土路面，设计年限为15年第一、第二车道设计弯沉0.218mm第三、第四车道设计弯沉0.172mm路面设计中央分隔带改建路面改建老路面的利用新建路面方案路面方案组合水泥路面复合路面刚性基层半刚性基层柔性基层方案研究—路面本路段沥青混凝土路面的设计年限为15年，根据分车道设计原则计算结论如下：车道路面结构类型累计标准轴载（100KN，不考虑超载）累计标准轴载（100KN，考虑超载）车道系数设计弯沉（0.01mm）第一、二车道半刚性1570万次不考虑超载0.421.8柔性34.0第三、四车道半刚性4560万次5110万次0.417.2柔性27.8方案研究—路面方案研究—路面老路现状K0+000～K13+940水泥混凝土路面，中央分隔带为新泽西护栏：K13+940～K43+0002004年～2005年，进行了大规模维修改造冲击破碎+加铺12～22cm沥青混凝土面层。K0+860.11～K13+940段路面改建方案原水泥路面改建方案直接利用（钻孔注浆）破碎、碎石化、灌浆利用挖除旧路面新建路面方案连续配筋板水稳基层整体板基层破碎板基层柔性基层适用于K0+860.11~K13+940水泥路面扩建方案组合方案研究—路面复合路面处理方案直接加铺面层铣刨加铺面层新建路面方案水稳基层柔性基层破碎板基层适用于K13+940~K43+500（原刚改柔）复合路面扩建方案组合K13+940～K43+500路面改扩建方案方案研究—路面K0+860.11～K13+940段K13+940～K43+500段错台拼接同层同步整幅施工铺设聚脂纤维布方案研究—路面根据现场测试结果，采用直接拼接方式，接缝处加宽部分基层顶面强度衰减较小，根据受力分析结果，对拓宽结合部受力也最有利；从加宽结合部受力分析来看，不同旧水泥路面处臵方式下，碎石化后的受力状态最好，其次是冲压破碎，直接加铺不利；根据直接拼接方式的沥青层受力状况分析结果，碎石化方式处治旧水泥板块时，加宽结合部在荷载作用下的拉应力、剪应力最小，结构安全。方案研究—路面路面扩建重点路面检测交通量分析路面拼接路面利用老路面处理方案研究—路面桥梁拼接方案桥梁拼宽必需建立在对老桥加固维修的基础上桥梁拼宽部分的上部构造与原桥基本一致桥梁形式拼宽方案特点推荐意见砼铰接整体受力好，但施工难度大，对原桥边板损害较大翼缘连接能够保证整体性要求，施工难度小，对原桥边板损害较轻推荐翼缘连接横向弱连接，新老桥变形协调好，内力影响小，但整体性弱横隔板连接横向强连接，整体共同受力好，但变形协调性弱推荐翼缘采用钢板搭接横向弱连接，可以通过钢板协调变形，但容易损坏桥面沥青铺装翼缘采用砼铰接横向连接较弱，新老桥之间的变形协调性较好，全桥整体性较好推荐板梁桥组合T字梁、T梁桥箱梁桥方案研究—桥梁方案研究—桥梁通过对全线59座大中小桥（含互通）的普查和检测，桥梁结构总体状况较好，基本均处在二类（较好状态），少数桥梁为一类（良好状态）、三类（较差状态）及四类（差的状态），其中一类3座，二类49座，三类6座，四类1座。桥梁检测情况方案研究—桥梁桥涵改扩建统计拼宽重建、新建利用特大桥、大桥211中桥22小桥77通道7070含桥式通道涵洞147144分离式立交875主线上跨主线桥梁19138匝道桥梁2311214通道4620411含桥式通道涵洞92531422地方道路分离式立交33主线下穿主线互通范围备注桥涵类型原有构造物改、扩建情况扩建工程拼宽改造各类桥梁共31座，新建或拆除重建桥梁29座，原桥利用14座。方案研究—桥梁南淝河大桥全长1101m，主桥为45+75+45m三箱预应力混凝土变截面连续箱梁，斜桥正做，下构为锥形圆柱墩。主桥病害较严重，主要表现为：箱梁中跨跨中存在明显下挠，边跨L/4附近，中跨L/4~3L/4区段箱梁腹板斜向开裂；中跨跨中附近箱梁底板横向开裂，部分裂缝已延伸发展为腹板竖向裂缝。对主桥进行了荷载试验和上下部构造进行了检测。主桥上部构造主要承重构件的技术状况分类评定为三类，下部构造的技术状况分类为一、二类，建议主桥拆除重建。主桥引桥南淝河大桥方案研究—桥梁分线方案—推荐整体扩建方案---比较原桥主桥上构的拆除方案浮吊浮吊分段切割吊离方案研究—南淝河桥梁扩建方案推荐比较原桥左右两侧各新建一座新桥，同时对原桥主桥(45+75+45m变截面连续混凝土箱梁)上部构造拆除重建，主桥的下部构造以及引桥全部利用。本桥的施工组织方案为：先建左右两幅新桥后，将老桥上的交通转移至新桥，再拆除老桥主桥上部构造，然后重建原桥主桥上部构造。方案研究—南淝河大桥扩建方案南淝河大桥施工方案研究—桥梁新老桥盖梁搭接方案研究—桥梁下部结构施工完毕的合九铁路桥方案研究—桥梁桥梁扩建重点桥梁检测计算分析桥梁拼接桥梁利用老桥处理方案研究—桥梁尽可能的利用现有工程，以减少工程投资和新增用地，缩短工期。方案研究—互通立交十八岗互通在利用原有互通的同时