- 跨越山川:中國公路橋隧
- 米金升 吳文競 張曦編著
- 3185字
- 2022-09-14 16:49:13
二、水鄉濱海的高速公路
河道、溝溪縱橫交錯,稻田、魚塘星羅棋布,是中國江南的典型風貌。不過,在這美好水鄉建設高速公路總會有特殊的困難。1984年12月建設的上海至嘉定公路是中國大陸第一條高速公路,也是一條試驗性的高速公路。上海是典型的軟土土質,地表土含水量較高,超過土基壓實的最佳含水量,不易風干。上海至嘉定高速公路沿線要穿越好幾段軟土淤泥地段,也就是說,既不能簡單地壓榨掉水分,也不能晾干,這就好比是在“豆腐”上建設高速公路。因此,如何處理軟土地基、控制地面沉降就成了關鍵性問題。上海至嘉定高速公路在立項初期,就開展了“在軟土地基上修建高路堤的穩定性研究”“土工布在高速公路建設中的應用研究”等科研項目。
(一)軟基處理是個攔路虎
由于地處江南水鄉,高速公路路面要適當高出自然地面,這樣一來,路基附加壓力大,地基沉降量大,穩定性差,影響橋梁構筑物及路面結構穩定性。上海至嘉定高速公路路堤高度在2.5米以上部分占全線長度的70%,為保證工程質量,在不影響工期的前提下,建設者按不同填土高度與地質條件,分別采用了自然沉降法、粉煤灰與土壤間隔填土法、袋裝砂井預壓排水固結法3種方法。
可以說,軟基處理是水網地帶建設高速公路的關鍵點。而中國江南水鄉恰恰需要一大批高速公路。長江三角洲、珠江三角洲是中國經濟快速發展的地區,是早期高速公路建設的主戰場。20世紀80年代初期,中國主要研究推廣采用重型擊實標準控制路基壓實度。但是這種方式費時費工,急需發展軟土路基處理技術。建設者廣泛采用換填地基、砂墊層、塑料排水板等處理措施,解決軟土地基的問題,建設了極具特色的江南水鄉高速公路。
不過,今天看來,軟基處理似乎不再是難題。我們把水鄉濱海的高速公路作為一個系列,更多是為了體現一種獨特的風景。
在沈陽至大連高速、京津塘等高速公路建設的同期,交通部就開始考慮建設上海至南京高速公路(中交二公院、一公局、二公局)。上海和南京是長三角兩大核心城市,這條高速公路會經過幾個較為發達的中等規模城市,更要經過數以百計大大小小的河道河汊。這條公路建設之所以未能在第一批展開,主要原因是對建設高速公路存在疑慮,加上資金需求巨大。1990年,國家批準開發開放上海浦東,推動了上海至南京高速公路的上馬。1991年,國務院批準建設上海至南京高速公路。這條高速公路設計全長274公里,其中絕大部分是在江蘇境內。剛開始的建設計劃是先建東段、后建西段,而開工時江蘇決定加快進度,“東西并進、一氣呵成”。不過,這個雄心還是受制于資金,此時高速公路的造價已有了明顯上升,從每公里1500萬元增至2500萬元。江蘇在獲得銀行部分貸款的基礎上,沿途各市自籌一部分建設資金。更重要的是,1992年,江蘇將建設中的高速公路打包成立公司,通過這個公司發行股票和債券來籌集資金。這一措施籌集了建設資金,把市場機制首次引入高速公路建設。1996年,滬寧高速公路江蘇段提前2年零3個月建成。該工程整體質量國內領先,水網軟土地基工程質量達到國際先進水平。這意味著中國高速公路設計、施工和管理邁上了一個新的臺階。這條高速公路還有一個特點,就是拉近了大型工程建設和老百姓的距離。滬寧高速在建設過程中會經過較為發達地區,需要大量征地拆遷,由于這條高速公路在當時是社會普遍的迫切愿望,征地拆遷得到了民眾的支持。當時有一個故事:聽說要建滬寧高速公路,遠在蘇北泰州姜堰區大泗鄉二陳小學的學生們,捐出了他們的零花錢20.1元。高速公路指揮部收下了孩子們的一片心意,但退回了他們的捐款。根據媒體報道,高速公路建設后期,每天都有老百姓圍觀,行動不便的老人也讓家人背著來看看。
(二)水鄉高速公路實例
浙江境內有著大量的水網地區高速公路。上海至杭州至寧波至溫州高速公路是一條重要通道,途經嘉興、杭州、紹興、寧波、臺州、溫州等多個城市。其中上海至杭州至寧波段是浙江開建的第一條高速公路,是浙江接軌大上海的“黃金通道”,也是連接寧波—舟山港的主通道,于1998年底全線建成通車。寧波至溫州段在2007年前后建成。這條路集中了不同類型的軟土地基。在建設中,建設者對軟塑—流塑狀淤泥的性能進行了研究,在系列技術基礎上,形成了傍山軟基高路堤的加固處理方案。另外,在修建這里的高速公路時,建設者針對軟土地基上高速公路的沉降問題進行了深入研究,形成了相應的設計方法和施工方法。一般來說,這里廣泛應用了預壓和塑料排水板相結合的超載預壓和真空預壓技術。

杭州至寧波高速公路二期湖熟段(史瑞新 攝)
廣州至深圳至珠海高速公路是典型的三角洲河海沖積平原高速公路。河海沖積平原往往是河網密布、溝渠縱橫,大大小小河道往往都有船只通行。高速公路建在軟土地基上,這類土質往往含有有機質,有空隙,大體可以類比橡皮泥,因此軟基處理也是必修課。
福建福鼎至寧德高速公路是一段濱海高速公路,集中了濱海平原和沿海灘涂地帶軟土的特征。這種軟土地基強度低、變形大、固結時間長,一般會形成較大的沉降。從設計之初,這條高速公路的設計者就專門提出濱海軟基的高速公路建設方案,通過開挖換填、拋石擠淤、爆破排淤等方式,根據不同的地基土特征采取不同的技術。這條路2003年建成,也形成了填石路基的施工方案,后來在全國推廣。
2010年后,北方的天津、河北濱海地區進行了大面積的吹填造地,并在新造的軟地基上建設不同類型的高速公路,這同樣要用到大量的軟基處理技術。河北唐山市轄的曹妃甸是懸在海上的一座孤島,但是這里有著良好的水深條件,非常適合建設港口。進入21世紀,曹妃甸成為河北乃至全國港口建設開發的重點。這一切的開始,需要先在驚濤駭浪中建設一條通往曹妃甸島的公路。這里的基礎是成片的鹽堿地、荒灘,甚至還有剛剛由海中泥沙吹填而成的“新鮮”軟土。建設者用袋裝砂鋪底作為基礎來建設公路。在施工過程中還有一段波折:在建設路基的過程中,有一個晚上,大風和海浪一夜之間將路基幾乎沖得無影無蹤,建設者不得不重新開始。
在高速公路建設過程中,雖然能夠通過多種軟土地基處理方式來提高地基承載力,但是一般情況下各種淤泥分布不均勻,如果不能從整體上解決,不同部位的地質沉降會導致路面沉陷開裂。一般來說,可以通過重載夯實的辦法,把淤泥挖出來置換成別的材料,或者通過拋填石塊等方式徹底改變路基。這些方式要么需要較長時間,要么需要大量石塊、袋裝砂、土工布等材料。因此,隨著技術的發展,快速排水技術開始廣泛應用。近年來,在大面積吹填造地中成熟的軟土快速加固技術逐漸成熟。例如,在淤泥表面鋪一層編織布,然后鋪設主排水管和支排水管,形成網格狀的水平排水通道,并與垂直排水通道構成閉合回路,鋪上無紡布和密封膜之后,通過水泵抽水,實現了軟土的排水和加固。
(三)水鄉高速公路的擴建升級
同樣,水鄉高速公路也面臨著改擴建問題。

上海至南京高速公路(《交通建設報》 供圖)
例如,上海至南京高速公路開通后沒幾年,交通量就接近飽和,已不能滿足經濟社會發展需要。事實上,滬寧高速公路江蘇段在籌建時就已預料到這一天,但條件有限,因此當時決定:在公路兩側預留了幾萬畝土地,為將來拓寬車道創造條件,節省資金。2003年上海至南京高速公路進行擴建,僅用兩年左右時間便實現了全線貫通。擴建后的滬寧高速公路雙向八車道,道路寬闊,車流順暢。中交二公局在這條高速公路擴建中首次實現在不中斷交通的前提下全線一次性改建為八車道高速公路。建設者在擴建工程實施的前、中、后期均制定了完善的臨時交通組織、分流、疏導方案,充分利用現有的交通工程設施結合沿線路網特點,進行了專項科研課題攻關,在各階段實行動態設計,設置了完善的臨時交通工程設施,確保了工程擴建和交通運營兩不誤。
上海至杭州至寧波高速公路車流量自通車以來一直以每年約15%的速度遞增。擴建工程將四車道拓寬為八車道,實際上就是再造一條“滬杭甬”。其中軟土地基涉及拓寬工程90%的路段。針對這一問題,拓寬工程廣泛采用路堤樁、粉噴樁和塑料排水板等軟基處理對策,加固軟土地基。