扩容提质焕发生机——京沪高速公路沂淮淮江段改扩建及桥梁新技术应用|中山高速公路|京沪高速公路|桥涵

京沪高速沂淮淮江段北起苏鲁省界，南接五峰山长江大桥，纵贯徐州、宿迁、淮安、扬州4市10县（区），全长259.5公里。京沪高速是国家高速公路网中的骨架公路，连接我国政治文化中心（北京）与经济商贸中心（上海）；路线同时贯穿苏北、苏中中心腹地，也是江苏省南北交通主通道。

京沪高速沂淮淮江段既有道路于2000年12月建成通车，为双向四车道高速公路，随着江苏省城镇体系的不断发展及公路过江通道规划建设的不断推进，京沪高速的路网骨架地位更加突出。随着交通量的增加，大量重型货车的密集通行，累计当量轴载已经超过5000万次，达到极重等级，远超设计轴载，道路使用性能正逐年下降，交通安全形势较为严峻。京沪高速的扩建是应对区域交通量迅速发展、缓解通道运输压力、提高运输效率的迫切需要。

京沪高速实施扩建项目于2020年3月全线开工建设，2023年6月全线建成。本项目对196座既有桥梁进行拼宽，对56座桥拆除重建，并新建了36座桥梁；全线设25处互通立交（其中原位扩建20处，移位新建5处）；设服务区6个（其中原位扩建5个、移位新建1个）。

京沪高速扩建后有效分流了路网车辆、缓解了局部路段拥堵，从扩建前的3.4万辆增至5.3万辆，较改扩建前增长近60%，路段峰值流量17.4万辆/日，货车占比近40%。

老桥再利用

京沪高速公路桥梁以先简支后桥面连续的预应力混凝土空心板、先简支后结构连续的装配式预应力混凝土小箱梁为主，既有桥梁采用85规范体系，由于后期设计规范多次更新，导致荷载相对于原设计提升较大，对中小跨径桥梁影响更为显著。在扩建工程中，传统的“老桥老标准、新桥新标准”原则已不适用，《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）规定：① 新建桥涵（含拼接新建部分）应满足现行设计标准的要求；② 对直接利用的原有桥涵，应进行检测评估并满足原设计荷载标准要求；③ 拼接加宽利用的原有桥涵，应进行检测评估并满足原设计荷载标准要求，且其极限承载力应能满足或采取加固措施后满足现行标准要求。这一规定导致大量原有桥梁在扩建拼宽时面临强度不足的问题，不可避免地产生一定数量的废弃桥梁结构。若直接废弃，不仅会造成环境污染，还会带来堆放占地等问题。

为践行绿色公路理念，建设环境友好型工程，项目团队采取双管齐下的策略：一方面向交通运输部反馈实际情况，另一方面深入开展扩建工程中原桥的综合利用研究。2019年，交通运输部办公厅在《公路工程技术标准》中补充说明，允许通过渠化交通和实桥承载能力试验进行评估。基于此，项目团队选取10米、13米先张预应力混凝土板梁开展实桥承载力试验，通过系统评估研究，证实此类板梁的实际承载力能够满足新规范要求。这一研究成果的应用，成功避免了30座桥梁的拆除重建，节约建设资金超过4000万元，不仅实现了经济效益，更彰显了绿色发展的理念，为类似工程提供了宝贵的实践经验。

图1 板梁实桥抗剪试验

图2 单梁抗弯试验

在高速公路改扩建工程领域，国内已实施的扩建项目普遍存在一个共性问题：均未充分考虑既有桥梁的剩余寿命评估。这一现状使得京沪高速公路改扩建工程面临着独特的技术挑战——如何科学评估既有桥梁的剩余耐久年限、制定合理的延寿准则，并采取长效延寿措施，确保既有桥梁与新建桥梁在耐久性和安全性方面达到同等标准，成为工程实施过程中亟待解决的关键技术难题。项目团队系统开展了《高速公路改扩建工程中既有混凝土桥梁剩余耐久年限评估方法与延寿准则研究》。该研究基于改扩建工程中既有桥梁构件耐久性指标的实测数据，通过统计分析确定了既有混凝土桥梁耐久年限评估准则，创新性地建立了碳化准则与锈胀开裂准则的耐久年限预测模型。在此基础上，提出了构件评定单元剩余耐久年限的区间表示方法，构建了融合外观耐久状态与剩余耐久年限的综合耐久性评估体系，形成了科学的评价方法。研究的重要突破在于创建了适用于高速公路改扩建工程的既有桥梁延寿评判方法体系，该体系以桥梁主体结构构件类别的外观耐久状态作为一级指标，以构件剩余耐久年限作为二级指标，创新性地提出了表征构件剩余耐久年限的寿命系数，并研究确定了可用寿命系数标准。根据既有桥梁外观耐久状态和剩余耐久年限，构建了改扩建工程中既有桥梁的延寿技术体系，为后续制定差异化的维修加固方案提供了可靠的理论依据和技术支撑。

在桥梁维修加固改造工程实践中，项目团队秉持"安全可靠、经济适用、绿色环保"的理念，综合考虑设计纵断面要求、既有桥梁承载能力评估结果及结构病害特征等多重因素，制定了科学合理的加固改造方案。具体实施中，采用先进的桥梁整体顶升技术实现结构抬高，同时运用体外预应力索、预应力碳纤维板及粘贴钢板等现代加固技术，配合附属构件的系统性更换，形成了完整的桥梁性能提升技术体系，全面满足了改扩建后桥梁在功能性、安全性和耐久性等方面的严格要求，为类似工程的实施提供了可复制、可推广的示范样板。

老桥拆除

在京沪高速公路改扩建工程中，全线共需拆除重建56座桥梁，其中包括跨线桥和跨航道桥等重要结构物。桥梁拆除工程面临着严峻挑战：拆除作业可能对相邻结构造成不利影响，现场施工风险系数高，且必须在严格的交通管制时限内完成。为确保拆除作业安全高效，项目团队创新性地采用“一桥一策”的精细化施工方案，综合考虑桥型特征、现场作业空间、通航条件等多重因素，构建了全方位的桥梁拆除作业安全保障体系，实现了全过程安全可控。

在拆除工艺方面，项目团队系统整合了六种先进技术：凿岩机就地凿除法、绳锯切割逐片吊装法、绳锯切割架桥机吊装法、绳锯切割浮吊吊装法、模块车驮运法以及顶底板卸载凿除法。特别是在丁伙枢纽桥梁拆除工程中，创新性地在省内首次采用模块车整体驮运技术，仅用4小时就高效完成了拆除作业，创造了省内桥梁拆除的新纪录。这一创新不仅大幅缩短了施工周期，还将对交通和周边环境的影响降至最低，为类似工程提供了宝贵的实践经验。

图3 模块车整体驮运拆除工艺

软基地段路改桥

京沪高速公路扬州段局部软土地基路段在运营期出现显著沉降问题，不仅影响行车舒适性，更对道路安全构成潜在威胁。经过深入的地质勘察和数值模拟分析，基于风险评估和技术经济比较，采用“以桥代路”的解决方案。这一决策具有多重优势：首先，桥梁结构能够有效规避软土地基的不均匀沉降问题，从根本上消除了沉降风险；其次，桥梁方案具有更好的耐久性和稳定性，可显著降低后期维护成本；最后，该方案能够确保道路的长期使用性能，提高行车安全性和舒适度。

“以桥代路”方案在国内外已有多个成功实施的案例，特别是在软土地基区域的高速公路建设中，这种方案已被广泛采用并证明是一种有效的解决方案。京沪高速公路改扩建工程的成功实践进一步验证了该方案的可行性和优越性，为类似地质条件下的道路建设提供了宝贵的经验。

新老桥拼接

在京沪高速公路改扩建工程中，桥梁拼宽方案采用了“同结构类型、同跨径、上连下不连”的标准化设计原则，确保了新老桥梁的结构协调性和整体稳定性。针对桥下净空受限的特殊工况，项目团队创新性地采用了低梁高的钢混组合结构与原混凝土结构拼宽的特殊设计方案，这一设计不仅满足了净空要求，还优化了结构受力性能。

同时，根据通车时限的不同需求，项目团队在拼接缝材料选择上进行了差异化设计：先拼接部位采用“补偿收缩早强HPC”材料，后拼接部位则使用“补偿收缩钢纤维防水混凝土”，这种精细化材料应用方案有效提升了拼接质量，确保了结构的耐久性。为适应京沪高速重载大交通流量的特殊需求，项目团队研发了新型C50补偿收缩高性能混凝土。该材料经过严格的室内缩尺试验验证，并在实际工程中成功应用，其24小时强度可达40MPa。这一创新成果不仅满足了临时和永久拼接缝的技术要求，还显著简化了施工流程，减少了对交通组织的影响。实际应用表明，采用该材料后，封闭交通时间明显缩短，施工效率得到显著提升，为高速公路改扩建工程提供了宝贵的实践经验。

图4 钢混组合结构与原混凝土结构拼宽设计

在桥台拼接设计方面，项目团队充分借鉴了江苏省内其他高速改扩建工程的经验教训，特别是针对桥台伸缩缝早期破坏问题，进行了多项创新设计。通过加大伸缩缝槽口尺寸、增加锚固区配筋等措施，显著增强了伸缩缝锚固槽口的抗力；采用新老桥台背墙铰接设计，并适当延长施工间隔期，有效减小了新老桥差异变形，降低了汽车冲击力的影响。从实际效果来看，这些措施取得了显著成效，京沪高速通车后未出现因新老桥差异变形导致的伸缩缝早期破坏问题，充分证明了设计方案的科学性和有效性。

图5 新老桥台背墙铰接，伸缩缝锚固区加强

桥梁工业化应用

据交通运输部《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》文件要求，结合京沪高速公路改扩建项目的特点，包括拆除重建桥梁多、保通压力大、工期紧张、临时用地困难、环保要求高等，项目大规模应用了装配式钢结构桥梁和混凝土全预制拼装桥梁，并开展了预制构件的连接接头构造性能与材料方面的研究，为装配式桥梁的设计和施工提供了科学依据。

钢结构桥梁应用

本项目全面应用钢结构桥梁，全线共设计建造钢箱梁桥、钢桁梁桥等各类钢桥54座。钢结构桥梁施工、安装安全风险巨大，根据现场通航、水位、水流等情况，制订一桥一方案，钢桁架梁分别采用了原位拼装、模块车驼运、浮托法、船托法等安装工艺，钢箱梁分别采用了原位吊装、顶推法、拖拉法等安装工艺。这些工艺的灵活应用，确保了钢结构桥梁的安全、高效施工，同时最大限度地减少了对交通和环境的干扰。

混凝土全预制

拼装桥梁应用

京沪高速公路改扩建项目还设计了4座除桩基外的全预制装配式桥梁，总长5.3公里。这是江苏省高速公路改扩建工程中首次大规模采用全预制装配式桥梁。

图6 预制墩柱与盖梁拼装

图7 护栏与边梁整体预制

预制构件连接接头的

研究与创新

预制构件的连接接头是装配式桥梁的最关键环节。为此，项目团队针对连接构造性能与材料开展了深入研究，取得了以下成果：

针对墩底连接接头，开展模型试验与数值模拟，研究不同关键因素影响下新型承插式接头受力特征、破坏模式，优化施工参数，提出了适用于高速公路单桩基础的新型墩柱-承台承插式连接构造和设计方法，揭示了其传力机理和破坏形态，编制形成了《预制拼装桥墩承插式连接构造使用指南》。

图8 墩底连接接头模型试验

发明了一种高延性易修复的墩柱-承台新型连接构造，建立了装配式桥墩震后修复工艺流程，震后墩柱-承台连接节点处病害修复仅需约4.5小时。

此外还开展了高性能接头材料研究，研发了一种新型弯钩钢纤维，研制了适用于节点高效连接的低收缩高韧特性超高性能混凝土，此材料增进了基体密实度，UHPC拉伸韧性显著提升，降低了湿接缝开裂风险，且连结效果优异，等同于现浇。

“边通车边施工”的交通组织

京沪高速公路改扩建工程是在不中断交通的条件下组织施工，面临的最大困难就是道路通行安全风险与施工安全风险叠加，而本项目开工建设时，《高速公路改扩建交通组织设计规范》尚未颁布，无相关规范指导。

面对“边通车、边施工”带来的安全管理难题，各参建单位坚持创新发展之路，优化交通组织，创新实施模式，按照“远近结合，分层诱导”的基本方针，项目“一路多方”联合制定总体交通组织方案，确定了省界、枢纽、互通三级路网分流原则，实行分批次集中拆除桥梁、分阶段间隔封闭互通，保证了交通组织和施工组织的有序推进。采用BIM技术对各阶段交通组织方案进行仿真模拟，科学优选方案，提升交通组织方案与施工组织方案的匹配性和契合度。项目还引入智能防撞防闯入主动预警系统、移动式视频传输装置、智慧锥桶等多种智能交安设施，并在全线增设10处永久港湾式应急救援点，构建了全方位的安全防控体系，进一步降低了涉路施工阶段交通安全风险。

图9 边通车边施工

图10 BIM仿真模拟

图11 精准导航系统

图12 港湾式应急救援点

京沪高速公路沂淮淮江段改扩建工程在管理模式、联合工作机制和“四新技术”应用等方面积累的宝贵经验，为江苏省内高速公路扩建提供了重要的技术和管理支持。未来，这些经验将持续发挥效益，推动江苏省乃至全国高速公路扩建工程的高质量发展，为实现交通强国的目标贡献力量。

本文刊载 / 《桥梁》杂志

2025年第1期总第123期

作者 / 赵博

作者单位 / 江苏京沪高速公路有限公司

编辑 / 陈晨

美编 / 赵雯

审校 / 李天颖王硕廖玲