国家一级公路改扩建设计优化方案分析

侯洁

[摘 要]我国的公路发展比西方发达国家晚近半个世纪的时间，从20世纪80年代末开始起步，经历了80年代末至1997年的起步建设阶段和1998年至今的快速发展阶段。伴随着公路里程的增多，交通量也在逐渐增大，20世纪建设的公路，以及前些年建设的一批公路，开始进入维修改建高峰期。同时，随着经济社会的发展，车流量的迅猛增长以及近几年超载超限运输车辆的猖獗，也导致部分近年来建设的公路提前进入维修期。本文以国道G107改扩建项目的路基路面工程的设计及检测为依据，从设计方案的选择和制定方面，说明公路改扩建的一些经验和不足。

[关键词]国道改扩建；路面；新旧路基衔接

[中图分类号]U491 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432（2013）6-0063-03

1 项目介绍

1.1 项目背景

国道G107（京深线）是中国第一条并入亚洲公路网的公路，是“7918网”的7条首都放射线之一，是国家纵贯南北的一条国家级主干线。国道G107黄河大堤至马村立交段公路是国道G107新乡境段的一部分，起于黄河北大堤，终于马村互通立交，是河南省会郑州连接豫北重镇之间的咽喉要道，也是连接豫北地区与中原、豫南等地区的重要通道，地理位置十分重要。G107自1998年改造升级一级公路后，交通流量持续上升，公路服务水平逐渐下降，经常出现较为严重的拥挤和堵车现象，已不能满足发展的需要。为完善区域快速运输通道，提高整个高等级公路网的服务能力和服务质量，G107的改建升级工作显得尤为紧迫。

1.2 项目规模

（1）路线走向

国道G107黄河大堤至马村立交段改建工程基本在原路基础上进行加宽扩建，路线走向与老路相同。

路线起点与黄河北大堤平交，向北在新庄南与省道S311相交设原阳互通，与郑焦高速相交设新庄互通，在宋楼西与省道S230相交设宋楼互通，在阎庄西与公铁两用桥北连接线相交设阎庄互通；经东磁村、西高村，在沟王村北与新乡县青年路相交设七里营互通；继续向北，经前小庄、张湾村，在油坊堤西北与省道S229相交设新原互通，既而下穿新荷铁路，并与新乡市南环路相交设关堤互通立交；在关堤西与县道X026相交设新长互通，在马村西与金穗大道相交设马村互通至终点，路线全长43.547千米。

（2）建设规模

国道G107黄河大堤至马村立交段改建工程路线全长43.547千米，原路基宽23米，经过近年多次改扩建现状路基宽度为32米～45米不等，本次改扩建采用在原路基基础上两侧加宽成标准八车道的形式，改扩建后路基宽度43.5米。全线加宽中桥4座共145.04米，涵洞218道；互通式立交9座（其中新建1座；改建8座），分离式立交1处，通道9座，平交1处，天桥26座。

2 设计原则

改扩建项目中，缺乏明确的设计原则和设计标准。例如，如何协调设计旧路与新路路面结构，如何处置旧路路面及旧路刨铣料等。但是在对G107可行性研究报告认真研究的基础上，经过现场实地踏勘，根据本项目特点，进行了总体设计。设计中坚持合理降低工程造价、降低公路建设对社会环境的负面影响，做到精细化设计。

（1）总体上坚持安全至上、服务社会、整体协调和谐的原则。

（2）尽可能利用老路，降低投资。

（3）路基采用双侧整体式加宽，做好新老路基、桥涵结构物的衔接设计。

（4）由于本项目重车比例较高，为提高新建道路使用安全和寿命，桥梁结构物、路面结构的设计充分考虑重车的特性。

（5）本项目为G107的重要组成部分，承担着繁重的交通运输任务，施工期间尽可能不中断老路通行，与老路存在干扰的路段，必须做好施工组织设计和交通组织设计。

（6）加宽路基做好减小新旧路基沉降差异的设计，减少后期养护工作量。

（7）在对老路进行系统检测和安全性评价分析的基础上，合理确定老路改善方案，根治老路病害；老路面结构尽可能再生利用，以减少对环境的污染。

（8）尽量减少拆迁、做好水土保持和环境保护工作，减少因工程实施而产生的社会矛盾，创建和谐工程。

（9）重视环境保护和景观设计，设计中注重汽车行驶的安全舒适及高速公路与环境之间的和谐关系，景观设计充分考虑沿线的自然环境和历史文化特点，努力将本项目建设成“旅游路、景观路、生态路、特色路”。

3 旧路现状检测及评价

3.1 原有路基、路面状况

G107原为一级公路，经过历年大中修后，现有路基宽度为35米～45米，路面宽度22米～25米，其中中央分隔带1.5米，左侧路缘带2×0.5米，行车道2×2×3.75米，硬路肩2.25～3.75米，两侧设绿化带。路面横坡为1.5%；绿化带横坡为3.0%。外业踏勘期间收集了各路段路基、路面结构现状如表1所示：

3.2 原有道路存在的主要问题

G107项目起点处，老路改造时未对老路水泥砼路面进行有效处理，现在老路面出现了坑槽、网裂、车辙、反射裂缝、唧泥、车辙、拥包等公路病害，严重影响了道路的通行能力和路容路貌。

根据《公路沥青路面养护技术规范》路面破损状况评价标准：PCI≥55～<70为中，PCI≥40～<55为次，该段PCI评定为54.6，属次级标准，需进行大修。

虽原有道路的检测和评价主要依据《公路沥青路面养护技术规范》，缺乏专门针对改扩建路面的检测及评价方法。但是本次项目采用路面状况指数PCI预估的方法。PCI是综合考虑裂缝、车辙、坑槽等路面破损情况，表征路面状况的指标。分析旧路改建前PCI值及预测改建后设计年限内PCI发展状况，是可以为旧路处治方案的选择提供一些依据的。

4 路基路面拼接设计方案

4.1 旧路路面拼接设计

目前国内外对路基拼接的研究较多且已经取得一些成熟的经验，而对于路面拼接还仅仅是根据主观感受进行设置，随意性较大，新旧路面是否拼接、如何拼接缺少理论依据。

《公路沥青路面养护技术规范》对拼宽路面的拼接形式做了建议，建议路面拼宽采用搭接形式，取搭接宽度宜大于30厘米。本次项目中，公路原路基宽23米，路面宽22米，水泥混凝土路面。由于历年大中修和改建，现有路面宽度为22米～25米，路基宽度35米～45米，并在原有基础上进行了沥青罩面。

本次设计在老路病害调查的基础上，根据老路路况评价结果对原路面进行改造加铺，拟分两种情况对老路进行改造：

（1）路面病害较轻的一般路段，对老路进行病害处理后，施工时和加宽部分一起整体加铺4厘米厚AC-13C细粒式改性沥青混凝土。

（2）路面病害较严重路段（K0+000～K14+570段），设计方案如下：

对于原G107路面，采用挖除原路面全部沥青混凝土，然后将原水泥混凝土面板进行破碎，要求破碎成30厘米左右的碎块，并进行冲击碾压，然后用细集料灌缝，可掺入一定量水泥，以提高其整体强度，作为路面下基层使用。整平后，与加宽部分同时铺筑17厘米厚水泥稳定碎石上基层，然后设置乳化沥青下封层，并依次铺筑与加宽部分相同的沥青砼面层。

4.2 新旧路基衔接处理

鉴于原公路经过近二十年的运营，路基的密实度较高，稳定性较好，为防止路基加宽期间影响道路行车，故此次路基拼宽采用在拼宽范围内首先对原地表20厘米厚进行清表换填，然后对边坡20厘米厚种植土予以清除，边坡清除后按照1∶1.5的坡率进行挖台阶施工。台阶宽1.2米，台阶底做成向内倾斜4%的坡度。路基填土高度小于1.5米时，不需做衔接处理，直接做路床处理；路基填土高度大于等于1.5米时，路基需挖台阶处理；如路基填土高度大于3米时，加宽部分路基基底及路床底铺设一层钢塑土工格栅。为保证老路通行，边坡种植土的清除和挖台阶施工可以随着路基填土高度增加而逐一进行，必要时施工可采用插钢板桩等措施进行临时支护，以保证行车安全。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通部.公路沥青路面养护技术规范（JTJ 073.2—2001）[S].北京：中国标准出版社，2002.

[2]高速公路改扩建路面工程勘察设计关键技术[R].中交第一公路勘察设计研究院有限公司，2012.

[3]张世平.京港澳高速公路河北段改扩建工程技术研究[R].中交第二公路勘察设计研究院有限公司，2012.