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二、水乡滨海的高速公路

河道、沟溪纵横交错,稻田、鱼塘星罗棋布,是中国江南的典型风貌。不过,在这美好水乡建设高速公路总会有特殊的困难。1984年12月建设的上海至嘉定公路是中国大陆第一条高速公路,也是一条试验性的高速公路。上海是典型的软土土质,地表土含水量较高,超过土基压实的最佳含水量,不易风干。上海至嘉定高速公路沿线要穿越好几段软土淤泥地段,也就是说,既不能简单地压榨掉水分,也不能晾干,这就好比是在“豆腐”上建设高速公路。因此,如何处理软土地基、控制地面沉降就成了关键性问题。上海至嘉定高速公路在立项初期,就开展了“在软土地基上修建高路堤的稳定性研究”“土工布在高速公路建设中的应用研究”等科研项目。

(一)软基处理是个拦路虎

由于地处江南水乡,高速公路路面要适当高出自然地面,这样一来,路基附加压力大,地基沉降量大,稳定性差,影响桥梁构筑物及路面结构稳定性。上海至嘉定高速公路路堤高度在2.5米以上部分占全线长度的70%,为保证工程质量,在不影响工期的前提下,建设者按不同填土高度与地质条件,分别采用了自然沉降法、粉煤灰与土壤间隔填土法、袋装砂井预压排水固结法3种方法。

可以说,软基处理是水网地带建设高速公路的关键点。而中国江南水乡恰恰需要一大批高速公路。长江三角洲、珠江三角洲是中国经济快速发展的地区,是早期高速公路建设的主战场。20世纪80年代初期,中国主要研究推广采用重型击实标准控制路基压实度。但是这种方式费时费工,急需发展软土路基处理技术。建设者广泛采用换填地基、砂垫层、塑料排水板等处理措施,解决软土地基的问题,建设了极具特色的江南水乡高速公路。

不过,今天看来,软基处理似乎不再是难题。我们把水乡滨海的高速公路作为一个系列,更多是为了体现一种独特的风景。

在沈阳至大连高速、京津塘等高速公路建设的同期,交通部就开始考虑建设上海至南京高速公路(中交二公院、一公局、二公局)。上海和南京是长三角两大核心城市,这条高速公路会经过几个较为发达的中等规模城市,更要经过数以百计大大小小的河道河汊。这条公路建设之所以未能在第一批展开,主要原因是对建设高速公路存在疑虑,加上资金需求巨大。1990年,国家批准开发开放上海浦东,推动了上海至南京高速公路的上马。1991年,国务院批准建设上海至南京高速公路。这条高速公路设计全长274公里,其中绝大部分是在江苏境内。刚开始的建设计划是先建东段、后建西段,而开工时江苏决定加快进度,“东西并进、一气呵成”。不过,这个雄心还是受制于资金,此时高速公路的造价已有了明显上升,从每公里1500万元增至2500万元。江苏在获得银行部分贷款的基础上,沿途各市自筹一部分建设资金。更重要的是,1992年,江苏将建设中的高速公路打包成立公司,通过这个公司发行股票和债券来筹集资金。这一措施筹集了建设资金,把市场机制首次引入高速公路建设。1996年,沪宁高速公路江苏段提前2年零3个月建成。该工程整体质量国内领先,水网软土地基工程质量达到国际先进水平。这意味着中国高速公路设计、施工和管理迈上了一个新的台阶。这条高速公路还有一个特点,就是拉近了大型工程建设和老百姓的距离。沪宁高速在建设过程中会经过较为发达地区,需要大量征地拆迁,由于这条高速公路在当时是社会普遍的迫切愿望,征地拆迁得到了民众的支持。当时有一个故事:听说要建沪宁高速公路,远在苏北泰州姜堰区大泗乡二陈小学的学生们,捐出了他们的零花钱20.1元。高速公路指挥部收下了孩子们的一片心意,但退回了他们的捐款。根据媒体报道,高速公路建设后期,每天都有老百姓围观,行动不便的老人也让家人背着来看看。

(二)水乡高速公路实例

浙江境内有着大量的水网地区高速公路。上海至杭州至宁波至温州高速公路是一条重要通道,途经嘉兴、杭州、绍兴、宁波、台州、温州等多个城市。其中上海至杭州至宁波段是浙江开建的第一条高速公路,是浙江接轨大上海的“黄金通道”,也是连接宁波—舟山港的主通道,于1998年底全线建成通车。宁波至温州段在2007年前后建成。这条路集中了不同类型的软土地基。在建设中,建设者对软塑—流塑状淤泥的性能进行了研究,在系列技术基础上,形成了傍山软基高路堤的加固处理方案。另外,在修建这里的高速公路时,建设者针对软土地基上高速公路的沉降问题进行了深入研究,形成了相应的设计方法和施工方法。一般来说,这里广泛应用了预压和塑料排水板相结合的超载预压和真空预压技术。

杭州至宁波高速公路二期湖熟段(史瑞新 摄)

广州至深圳至珠海高速公路是典型的三角洲河海冲积平原高速公路。河海冲积平原往往是河网密布、沟渠纵横,大大小小河道往往都有船只通行。高速公路建在软土地基上,这类土质往往含有有机质,有空隙,大体可以类比橡皮泥,因此软基处理也是必修课。

福建福鼎至宁德高速公路是一段滨海高速公路,集中了滨海平原和沿海滩涂地带软土的特征。这种软土地基强度低、变形大、固结时间长,一般会形成较大的沉降。从设计之初,这条高速公路的设计者就专门提出滨海软基的高速公路建设方案,通过开挖换填、抛石挤淤、爆破排淤等方式,根据不同的地基土特征采取不同的技术。这条路2003年建成,也形成了填石路基的施工方案,后来在全国推广。

2010年后,北方的天津、河北滨海地区进行了大面积的吹填造地,并在新造的软地基上建设不同类型的高速公路,这同样要用到大量的软基处理技术。河北唐山市辖的曹妃甸是悬在海上的一座孤岛,但是这里有着良好的水深条件,非常适合建设港口。进入21世纪,曹妃甸成为河北乃至全国港口建设开发的重点。这一切的开始,需要先在惊涛骇浪中建设一条通往曹妃甸岛的公路。这里的基础是成片的盐碱地、荒滩,甚至还有刚刚由海中泥沙吹填而成的“新鲜”软土。建设者用袋装砂铺底作为基础来建设公路。在施工过程中还有一段波折:在建设路基的过程中,有一个晚上,大风和海浪一夜之间将路基几乎冲得无影无踪,建设者不得不重新开始。

在高速公路建设过程中,虽然能够通过多种软土地基处理方式来提高地基承载力,但是一般情况下各种淤泥分布不均匀,如果不能从整体上解决,不同部位的地质沉降会导致路面沉陷开裂。一般来说,可以通过重载夯实的办法,把淤泥挖出来置换成别的材料,或者通过抛填石块等方式彻底改变路基。这些方式要么需要较长时间,要么需要大量石块、袋装砂、土工布等材料。因此,随着技术的发展,快速排水技术开始广泛应用。近年来,在大面积吹填造地中成熟的软土快速加固技术逐渐成熟。例如,在淤泥表面铺一层编织布,然后铺设主排水管和支排水管,形成网格状的水平排水通道,并与垂直排水通道构成闭合回路,铺上无纺布和密封膜之后,通过水泵抽水,实现了软土的排水和加固。

(三)水乡高速公路的扩建升级

同样,水乡高速公路也面临着改扩建问题。

上海至南京高速公路(《交通建设报》 供图)

例如,上海至南京高速公路开通后没几年,交通量就接近饱和,已不能满足经济社会发展需要。事实上,沪宁高速公路江苏段在筹建时就已预料到这一天,但条件有限,因此当时决定:在公路两侧预留了几万亩土地,为将来拓宽车道创造条件,节省资金。2003年上海至南京高速公路进行扩建,仅用两年左右时间便实现了全线贯通。扩建后的沪宁高速公路双向八车道,道路宽阔,车流顺畅。中交二公局在这条高速公路扩建中首次实现在不中断交通的前提下全线一次性改建为八车道高速公路。建设者在扩建工程实施的前、中、后期均制定了完善的临时交通组织、分流、疏导方案,充分利用现有的交通工程设施结合沿线路网特点,进行了专项科研课题攻关,在各阶段实行动态设计,设置了完善的临时交通工程设施,确保了工程扩建和交通运营两不误。

上海至杭州至宁波高速公路车流量自通车以来一直以每年约15%的速度递增。扩建工程将四车道拓宽为八车道,实际上就是再造一条“沪杭甬”。其中软土地基涉及拓宽工程90%的路段。针对这一问题,拓宽工程广泛采用路堤桩、粉喷桩和塑料排水板等软基处理对策,加固软土地基。 NLUe5MpU8cUln+KIwgnGdeCxLuaH+WWr4yZq5JQZHNMF7kCFb6bjoyB49JuIBGYu

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