谈旧路改造工程路基路面设计问题

孙茂辉 牛 浩

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)



谈旧路改造工程路基路面设计问题

孙茂辉 牛 浩

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

结合某旧路改造工程的特点，介绍了旧路改造路基路面的设计内容，并从旧路再利用、旧路加宽处理、新旧路面交接等方面，阐述了旧路改造施工的注意事项，使改造后的道路满足该地区的交通运营需求。

旧路改造，路基，路面，施工方法

0 引言

公路交通运输的大力提升是我国经济高速发展的保障。近年来，国家对公路建设的投资力度不断增大，道路路网建设不断完善，村村通公路已经趋于初步完善。但是随着社会经济的提高，为了保证路网畅通，除了新建公路路网之外，对原低等级公路进行维修改造，提升荷载等级，则更为关键[1-3]。

当前，旧公路常常面临着荷载等级偏低、重载负荷下路面结构破坏、路基沉降等各种不利因素，针对旧路病害和社会需求，对旧道路进行拓宽改造，是对可持续发展战略的重大实践，并对相应的设计与技术提出了更高的要求[4，5]。

本文以湖北省河金省道改造工程为背景，基于该项目道路特点，对其路基设计、路面设计进行阐述，并就旧路利用及新旧道路结合等难点进行分析，以期达到拓宽旧路改造设计思路，提高旧路改造效率的目的。

1 工程背景

河金省道位于湖北省阳新县境内，该改建工程是湖北省黄石市“十一五”干线公路网改造工程之一，对当地的经济交通社会发展有着重要的意义。该工程路线起点桩号为K4+850，基本沿老路布线，局部裁弯取直，经太子等5镇改线段后继续利用老路，止于大王镇与大冶交界处，即本线终点K34+055。路线全长29.205 km。

本路段路基宽度为10 m，路面宽度7 m，局部路段路基宽度为12 m，路面宽度10 m。全线为二级公路。路基挖方7.90万m3，路基填方11.95万m3，路基防护工程2 800 m3，路基排水工程29 310 m3，涵洞93道，平面交叉86处。

本线路主线平曲线共设109个交点(不包括起点和终点接线)，平均每千米3.732个；竖曲线交点36个，平均每千米2.05个，平曲线最小半径R=35 m，平曲线占线路总长44.1%，竖曲线最小半径：凸型800 m，凹型800 m，竖曲线占线路总长39.516%，最大纵坡为7.75%，最短坡长为67 m。

2 路基路面设计

2.1 旧路改造特点

旧路改造不同于新建道路，其由于受到旧路地形影响，基本路线平面布置应基于旧路趋势，对于旧路布置中，不合理的布线情况，进行局部调整，同时根据当地交通状况，进行优化，这要求设计及施工者具有前瞻性和整体把握意识，对旧路路线基本情况应掌握透彻。

从技术上考虑，旧路改造存在一系列的技术难点，比如路面结构调整、填挖方修改、新旧路面衔接及路面结构层变化等。这对施工工艺及施工技术提出了新的要求。

基于以上问题，旧路改造工程对设计与施工人员要求较高，对技术需求具有新型、经济等特点。

2.2 路基设计

路基是公路的重要承重层，直接影响到公路的安全和运营，本着适用、安全、美观和经济的设计原则，应该在充分认证和比选的基础上进行相关路基设计。

本工程相关路段按平原微丘二级公路设计，计算行车速度为40 km/h。一般路段路基标准横断面：土路肩2×1.5 m，行车道2×3.5 m，路基宽度10 m；街道路段路基标准横断面：土路肩2×1.0 m，行车道2×5 m，路基宽度12 m。路面横坡(不含超高路段)：土路肩为3%，行车道为2%。

1)路基标准横断面及边坡坡率。一般填方路基标准横断面由路面系、边坡、护坡道、边沟组成；挖方路基则包括路面系、边沟、碎落台等结构。

基于安全设计理念，填方路基当边坡高度小于8 m时，边坡坡率采用1∶1.5；当边坡高度大于8 m时，边坡上部高度8 m范围边坡坡率采用1∶1.5；8 m以下边坡坡率采用1∶1.75。土质挖方边坡，边坡坡率采用1∶0.75，当边坡高度大于8 m时，边坡下部8 m范围坡率采用1∶0.75，8 m以上坡率采用1∶1。

2)挖台阶。地面自然横坡陡于1∶5的填方路段是危险地段，对于该情况，横纵向均设置相应的台阶，以保证路基结构的抗滑稳定性，台阶坡度设置为4%，宽度最小2 m，且向内倾斜。

3)路基填筑及填前压实。路基填筑质量直接关系到成型以后路面是否沉降，为了保证路面结构边缘压实，对路面两侧延宽50 cm进行填筑，填筑加宽段与路基段同步施工进行，待路基完成后，再进行边坡修正。路基基底压实度不小于90%，当填土高度小于0.8 m时，压实度不小于95%。

4)特殊路基处理。本工程特殊路基主要是软土地基路段，针对软土路基病害特点，采用抽水清淤、换填砂性土、加铺砂砾垫层的方式进行处理。回填土应注意压实，过水塘、河渠段路基砌筑浆砌护坡，防止水流冲刷路基边坡。

5)路基压实。路基压实能够保证新路路基成型后避免沉降，是一项非常重要的工作。针对路基压实问题，应对以下问题进行考虑：a.原地面在进行表面层清除后，压实度应不低于90%；b.冲压碾压对各种地形都具有较好的效果；c.分层填筑层厚高度基于0.2 m～0.25 m之间，为了保证结构层不沉降，压实标准应提高1个百分点；沉降与路基剪切变形有关，而与剪切变形密切相关的是填筑速度，故对施工速度应具有一定的限制与控制。

2.3 路面设计

鉴于本工程所处地区地理环境及筑路材料、施工技术、养护水平的综合因素考虑，本着施工便利、经济合理的原则，路面结构采用水泥混凝土结构。主要设计参数为：设计标准轴载为BZZ-100，交通增长率为6%。

针对该路段交通量及路面结构进行相关分析计算，该路段水泥混凝土路面设计车道适用初期标准轴载日作用次数为568次，路面设计基准期为20年，设计基准期内标准轴载累积作用次数为2 974 292次；由此可见，路面所承受荷载较大，其为重交通等级；基层顶面当量回弹模量为208.8 MPa，混凝土弯拉强度为5 MPa，混凝土弯拉模量为31 000 MPa，土基回弹模量36 MPa(以中湿计)，面层采用35号水泥混凝土。

路面结构层类型如下：

1)干燥路段：24 cm厚水泥混凝土面层，1 kg/m2的乳化沥青封层，20 cm 6%的水泥稳定碎石上基层。适用于填方高度在0 cm～50 cm。

2)中湿路段：24 cm厚水泥混凝土面层，1 kg/m2的乳化沥青封层，20 cm 6%的水泥稳定碎石上基层，20 cm 10∶90石灰石屑下基层。适用于填方高度在50 cm～100 cm及挖方路段。

3)潮湿路段。24 cm厚水泥混凝土面层，1 kg/m2的乳化沥青封层，20 cm 6%的水泥稳定碎石上基层，20 cm 10∶90石灰石屑下基层，30 cm矿渣垫层。适用于加宽部分。

为配合国家GPM工程，路缘两侧一律设置25×30浆砌片石护肩带。路面结构层如图1所示。

3 注意事项

3.1 旧路再利用

旧路再利用最大的优势在于经济成本显著降低。由于旧路利用充分考虑到了当前公路可利用价值，其对成本控制较好。当前，旧路技术标准偏低，是旧路再利用的一大难点，既为了保证经济上的优势，又要确保建成后道路技术标准符合交通需求，寻求两者之间的平衡是重要的考量因素。针对当前道路交通荷载急剧增长的特点，两者之间应偏重于技术标准。以发展角度衡定技术标准，以经济指标为辅助，确保关键技术指标能够满足交通需求。

在此基础上，结合旧有道路的平面线、纵断面等，进行适当的拟合、调整，在满足规范基本要求的前提下，优化道路平面、纵断面等参数，保证道路改造具有经济、适用的特点。

3.2 旧路处理

在进行新路基填筑之前，应对旧路基进行相应的处理。路基基底清除是一项重要的工作，除此之外，还应视地质条件不同进行特殊路基段处理，如软土路基处理、膨胀土路基处理等。其中，排水清淤是重中之重。为了防止水对结构层的影响，首先应该正确确定路基类型，寻找路基可能会发生的病害，在此基础上，针对不同路基特点，进行改善。路基修筑前还应进行原基底压实度检测，以保证路基质量。

3.3 新旧路面交接

新旧路面交接存在不均匀沉降的问题，由于新旧路基沉降量修筑时间、修筑材料等不同，极易产生沉降不同，间接导致路面开裂、破损等病害。针对该情况，首先应尽量保证两者沉降量相一致，其次若出现病害，特别是对水泥混凝土路面而言，需要进行加固处理。加固处理多采用钢筋网进行，推荐采用双层钢筋网加固，混凝土板上下部均会受弯变形，双层钢筋网能够有效的提高混凝土板的抗弯能力，改善结构受力。

3.4 加宽处理

为了适应新的交通量情况，旧路改造加宽是常见的施工情况。路基加宽常常会导致公路运营过程中路面产生各种裂缝、下沉等病害。

除此之外，由于旧路基固结沉降基本完成，而新路基沉降较大，之间产生的纵向裂缝会较为明显；而加宽段由于和老路基未形成统一体，若处理不当会形成一个滑动面，并有可能随之滑动。

针对上述问题，路基加宽应对以下问题进行深入考虑：

1)路基加宽段施工方案确定。施工技术方法不同会导致路基沉降不同，因地制宜，根据实际地质条件与原路基情况，制定详细可行的加宽施工方法是必要和重要的。

2)开挖处理。为了减小新旧路基沉降差，对原路基边坡进行开挖并形成台阶状，是一种可选择方案，此方法还能有效的避免两者形成明显的滑动面，以致两者相对错位。农田加宽时，应对软土进行特殊处理，翻晒土体等都是可选择方案，必要时，应进行路基土换填。

3)路基压实。加宽段路基压实程度与压实质量，是保证路基结构沉降较小的关键。对原路面进行清表处理后，填筑路基压实度应控制在92%以上，压实层厚应控制在0.2 m。压实过程中，易采用重型压路机进行压实处理，若边缘地区压路机不能进行有效的压实，应采用小型压路机或采用夯实机进行夯实压实，以保证路基的压实质量。

3.5 施工方法

1)对清淤回填及换土路基，应将淤泥清除彻底，回填土采用粒料土，并按规定要求压实，以确保路基稳定。

2)对含石较多的填方段，应按规范要求填筑压实，以保证路基的整体压实度和强度。

3)对基层表面进行处理时，应保证其平整，且路拱坡度应与路面相一致，施工时，对施工工艺与施工质量进行严格把控，保证混合料摊铺不产生粗细颗粒的离析。在进行施工时，为了保证混合料质量，应保证颗粒均匀分布，养生及时，最佳方法是采用厂拌混合料。

4)在进行路面结构层施工前，应确保基层的相应标高与平整度符合规范要求。

5)由于本工程基本上为老路改造工程，由于原老路路堤边坡较陡，砍树挖根后，老路堤稳定性降低，阻止重车过分靠边缘行驶，防止老路基坍塌，如遇雨天，尚应注意防止雨水侵蚀清除植被后的老路路基体，以防滑塌。

4 结语

旧路改造具有施工周期紧、技术难度大等特点，既要对原路段进行最大程度的利用，又要根据当前实际交通状况进行调整与优化。由于旧路改造对土地资源的最大利用，相比于新建公路，经济上有着不可比拟的优势，是可持续发展战略的体现之一。对旧路改造应因地制宜，充分发挥原路的优点，以达到经济与技术的平衡为原则，使得改造以后的道路符合当地群众的需求，促进当地的发展。

[1] 梁春潮.谈海南县乡旧路改造中的设计原则和方法[J].山西建筑,2014，40(23):182-183.

[2] 康伟中.旧路改造工程中路基路面综合处治设计[J].公路与汽运,2013(3):144-146.

[3] 白炳忠.旧路改造工程质量控制与管理[J].山西建筑,2010,36(25):221-222.

[4] 司光晔.旧路改造工程建设中常见问题探讨[J].公路,2009(8):180-182.

[5] 黄祥清.汉宜公路沙洋段旧路改造工程的设计与施工[J].公路工程,2002,27(1):29-31.

Study of problems of road subgrade and surface design in old road reconstruction

Sun Maohui Niu Hao

(CCCCFourthHighwayEngineeringCo.,Ltd,Beijing100022,China)

Combining with the characteristics of an old road transformation engineering, this paper introduced the design content of sub-grade and pavement of old road transformation, and from the old road recycling, old road widening treatment, old and new pavement transfer and other aspects, elaborated the matters needing attention in old road transformation construction, so that the road after the transformation to meet the traffic operational requirements in this area.

old road transformation, sub-grade, pavement, construction method

1009-6825(2017)07-0128-03

2016-12-24

孙茂辉(1978- )，男，工程师; 牛 浩(1987- )，男，工程师

U416.02

A