第二章　國(guó)內(nèi)外高速公路改擴(kuò)建建設(shè)與發(fā)展

2.1　國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r

2.1.1　技術(shù)發(fā)展概況

由于美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家開始高速公路建設(shè)的時(shí)間較早，其理論體系較為成熟和完善，隨著公路研究的不斷深入和道路建設(shè)的日益飽和，高速公路改造升級(jí)的方法和技術(shù)越來越受到重視。其中，以美國(guó)高速公路的改擴(kuò)建建設(shè)研究最為典型，取得的成就也很顯著。

二戰(zhàn)之后，因國(guó)防要求，美國(guó)開始在國(guó)內(nèi)大規(guī)模的建設(shè)高速公路，到20世紀(jì)70年代末期，美國(guó)的高速公路網(wǎng)基本成型，高速公路的建設(shè)從新建轉(zhuǎn)向?qū)υ械缆返臄U(kuò)容改造。同期，美國(guó)國(guó)內(nèi)數(shù)條高速公路已經(jīng)開始初步的改擴(kuò)建研究和實(shí)踐。從1981年開始，美國(guó)政府基本上不再對(duì)高速公路新建項(xiàng)目投資，而是轉(zhuǎn)向4R項(xiàng)目（Restoration，Resurfacing，Reconstruction，Relocation），即對(duì)高速公路進(jìn)行重修、重新鋪面、重建和重置的工程項(xiàng)目。1982年，美國(guó)國(guó)會(huì)通過《陸上運(yùn)輸資助法》，規(guī)定用于州際高速公路的資助金額中，用于4R項(xiàng)目的不得少于40%，這一項(xiàng)政策突顯出了美國(guó)政府對(duì)高速公路改擴(kuò)建建設(shè)的重視。

1983年，TRB組織在美國(guó)召開了公路擴(kuò)建工程專題國(guó)際會(huì)議，總結(jié)了發(fā)達(dá)國(guó)家近10來年對(duì)高速公路擴(kuò)容改建的技術(shù)和方法，會(huì)議主要集中在對(duì)結(jié)構(gòu)拼接和施工方法上的總結(jié)。

1983年，美國(guó)學(xué)者Jack E.Leisch在ITE Journal上發(fā)表名為Plan/Design Features and Case studies in freeway Reconstruction的論文，較為系統(tǒng)地論述了高速公路改建拓寬中在幾何設(shè)計(jì)上普遍遇到的問題，尤其對(duì)立交設(shè)計(jì)的問題作了很精辟的總結(jié)。1999年美國(guó)普渡大學(xué)的Richard J.Deschamps等人對(duì)加寬路基進(jìn)行了研究，提出了加寬路基的設(shè)計(jì)指南和施工步驟，并對(duì)相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行了修訂。

美國(guó)AASHTO—2002版設(shè)計(jì)方法中，老路拓寬部分的設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)了新路和老路必須良好結(jié)合，要求新拓寬的路面結(jié)構(gòu)性能盡可能和原有路面相近。認(rèn)為在常規(guī)設(shè)計(jì)下，舊路拓寬工程中，沿結(jié)合面破壞是不可避免的，AASHTO僅提出了以上一些原則和技術(shù)措施的建議，但沒有提供明確的有針對(duì)性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

日本已建成通車的高速公路中隧道和橋梁所占比例較大，填筑路基段大多位于山塹峽谷依山體而建，因此，根據(jù)地形條件，除少數(shù)一般的平原、丘陵挖、填方路段采用兩側(cè)拼接加寬的方式外，其他路段多以單側(cè)拼接加寬為主，局部路段的隧道、橋梁和路基采取分離新建的做法。對(duì)路基段的拼接采用輕質(zhì)填料（空氣泡沫輕質(zhì)穩(wěn)定土或發(fā)泡聚苯乙烯EPS），拼接過程中對(duì)原路基一般不作大面積開挖臺(tái)階復(fù)壓處理。路面大多采用排水性瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)為4cm排水性瀝青混凝土面層+6cm瀝青防水層+10～20cm瀝青處治基層+17～25cm水泥處治底基層，面層石料為堅(jiān)質(zhì)砂巖，其中10～13mm粒徑石料占70%～80%、砂占10%～15%，礦粉占4%，樹脂瀝青占5%，孔隙率達(dá)20%，排水性瀝青混凝土路面提高了道路的安全系數(shù)和行車的舒適性。

日本是地震災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家，橋梁的設(shè)計(jì)更加注重抗震性能，在高速公路擴(kuò)建中，一般不對(duì)原橋作直接拼接加寬處理，而是與原橋并行新建，上下結(jié)構(gòu)均不作連接，多采用鋼箱梁以及其他型式的鋼梁結(jié)構(gòu)。在需要對(duì)原橋直接作拼接加寬處理時(shí)，上下構(gòu)件均作連接（當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁有橫向預(yù)應(yīng)力時(shí)，上部結(jié)構(gòu)不連接），以提高新舊橋梁連接后的整體強(qiáng)度。在新舊橋梁連接時(shí)采用了膨脹混凝土技術(shù)，以減小原橋行車振動(dòng)產(chǎn)生的影響和普通硅酸鹽水泥混凝土自身干縮性影響，保證新老混凝土交接處的整體性。高速公路改擴(kuò)建需要新增下穿通道時(shí)一般采用液壓頂推混凝土箱體技術(shù)，形成了獨(dú)特的“單樁頂推、組合成梁、圈拱澆注”的施工技術(shù)方法。

日本十分重視環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)、文明施工和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理，日本的高速公路拓寬改造施工也是在開放交通情況下進(jìn)行的，施工中對(duì)所有運(yùn)送材料的車輛都安裝了防散落、防揚(yáng)塵的密封設(shè)施，施工現(xiàn)場(chǎng)，都分類擺放垃圾箱，嚴(yán)禁亂扔雜物，所有材料分類堆放整齊，工地上非常整潔，現(xiàn)場(chǎng)看不到散落的黃沙和水泥。道路的拓寬基本上做到了邊填筑、邊整坡、邊清理、邊綠化，排水設(shè)施同步施工，施工組織非常嚴(yán)密。

綜上所述，從20世紀(jì)80年代開始至今，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高速公路擴(kuò)容改造的方案選擇由過去簡(jiǎn)單考慮滿足交通功能的思維模式轉(zhuǎn)變?yōu)榭紤]交通、生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會(huì)影響等多目標(biāo)的改建模式。高速公路與周邊環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)和公眾生活的相適性越來越受到重視，選擇怎樣的擴(kuò)建方案以及怎樣利用先進(jìn)技術(shù)來減小擴(kuò)建項(xiàng)目的影響成為高速公路改擴(kuò)建研究的重中之重。

通過對(duì)國(guó)外高速公路改擴(kuò)建的分析可知：近幾十年內(nèi)國(guó)外對(duì)高速公路改擴(kuò)建的研究重點(diǎn)在改擴(kuò)建方案比選、公路改建拓寬中的幾何設(shè)計(jì)、路基路面結(jié)構(gòu)拼接和施工方法上這幾個(gè)方面，并且在設(shè)計(jì)規(guī)范中也只對(duì)高速公路改擴(kuò)建提出一些原則和技術(shù)上的建議。