第二章　国内外高速公路改扩建建设与发展

2.1　国外发展状况

2.1.1　技术发展概况

由于美国、德国、日本等国家开始高速公路建设的时间较早，其理论体系较为成熟和完善，随着公路研究的不断深入和道路建设的日益饱和，高速公路改造升级的方法和技术越来越受到重视。其中，以美国高速公路的改扩建建设研究最为典型，取得的成就也很显著。

二战之后，因国防要求，美国开始在国内大规模的建设高速公路，到20世纪70年代末期，美国的高速公路网基本成型，高速公路的建设从新建转向对原有道路的扩容改造。同期，美国国内数条高速公路已经开始初步的改扩建研究和实践。从1981年开始，美国政府基本上不再对高速公路新建项目投资，而是转向4R项目（Restoration，Resurfacing，Reconstruction，Relocation），即对高速公路进行重修、重新铺面、重建和重置的工程项目。1982年，美国国会通过《陆上运输资助法》，规定用于州际高速公路的资助金额中，用于4R项目的不得少于40%，这一项政策突显出了美国政府对高速公路改扩建建设的重视。

1983年，TRB组织在美国召开了公路扩建工程专题国际会议，总结了发达国家近10来年对高速公路扩容改建的技术和方法，会议主要集中在对结构拼接和施工方法上的总结。

1983年，美国学者Jack E.Leisch在ITE Journal上发表名为Plan/Design Features and Case studies in freeway Reconstruction的论文，较为系统地论述了高速公路改建拓宽中在几何设计上普遍遇到的问题，尤其对立交设计的问题作了很精辟的总结。1999年美国普渡大学的Richard J.Deschamps等人对加宽路基进行了研究，提出了加宽路基的设计指南和施工步骤，并对相应的规范进行了修订。

美国AASHTO—2002版设计方法中，老路拓宽部分的设计中强调了新路和老路必须良好结合，要求新拓宽的路面结构性能尽可能和原有路面相近。认为在常规设计下，旧路拓宽工程中，沿结合面破坏是不可避免的，AASHTO仅提出了以上一些原则和技术措施的建议，但没有提供明确的有针对性的结构设计方法。

日本已建成通车的高速公路中隧道和桥梁所占比例较大，填筑路基段大多位于山堑峡谷依山体而建，因此，根据地形条件，除少数一般的平原、丘陵挖、填方路段采用两侧拼接加宽的方式外，其他路段多以单侧拼接加宽为主，局部路段的隧道、桥梁和路基采取分离新建的做法。对路基段的拼接采用轻质填料（空气泡沫轻质稳定土或发泡聚苯乙烯EPS），拼接过程中对原路基一般不作大面积开挖台阶复压处理。路面大多采用排水性沥青混凝土路面结构为4cm排水性沥青混凝土面层+6cm沥青防水层+10～20cm沥青处治基层+17～25cm水泥处治底基层，面层石料为坚质砂岩，其中10～13mm粒径石料占70%～80%、砂占10%～15%，矿粉占4%，树脂沥青占5%，孔隙率达20%，排水性沥青混凝土路面提高了道路的安全系数和行车的舒适性。

日本是地震灾害多发的国家，桥梁的设计更加注重抗震性能，在高速公路扩建中，一般不对原桥作直接拼接加宽处理，而是与原桥并行新建，上下结构均不作连接，多采用钢箱梁以及其他型式的钢梁结构。在需要对原桥直接作拼接加宽处理时，上下构件均作连接（当预应力混凝土连续箱梁有横向预应力时，上部结构不连接），以提高新旧桥梁连接后的整体强度。在新旧桥梁连接时采用了膨胀混凝土技术，以减小原桥行车振动产生的影响和普通硅酸盐水泥混凝土自身干缩性影响，保证新老混凝土交接处的整体性。高速公路改扩建需要新增下穿通道时一般采用液压顶推混凝土箱体技术，形成了独特的“单桩顶推、组合成梁、圈拱浇注”的施工技术方法。

日本十分重视环境保护、安全生产、文明施工和现场作业管理，日本的高速公路拓宽改造施工也是在开放交通情况下进行的，施工中对所有运送材料的车辆都安装了防散落、防扬尘的密封设施，施工现场，都分类摆放垃圾箱，严禁乱扔杂物，所有材料分类堆放整齐，工地上非常整洁，现场看不到散落的黄沙和水泥。道路的拓宽基本上做到了边填筑、边整坡、边清理、边绿化，排水设施同步施工，施工组织非常严密。

综上所述，从20世纪80年代开始至今，国外发达国家对高速公路扩容改造的方案选择由过去简单考虑满足交通功能的思维模式转变为考虑交通、生态、环境、经济、技术、社会影响等多目标的改建模式。高速公路与周边环境、生态系统和公众生活的相适性越来越受到重视，选择怎样的扩建方案以及怎样利用先进技术来减小扩建项目的影响成为高速公路改扩建研究的重中之重。

通过对国外高速公路改扩建的分析可知：近几十年内国外对高速公路改扩建的研究重点在改扩建方案比选、公路改建拓宽中的几何设计、路基路面结构拼接和施工方法上这几个方面，并且在设计规范中也只对高速公路改扩建提出一些原则和技术上的建议。