公路改扩建工程的路面、路基设计研究

刘广勋

摘 要：随着我国社会经济的快速发展，道路交通量不断扩大，为满足交通需要，原有道路面临改建、扩建的现实问题。公路改扩建既要符合公路建设标准，又要缓解交通压力，提高公路承载力，延长公路使用寿命，这是现阶段公路改扩建必须解决的难题。本文分析了我国公路使用现状，以公路改扩建工程设计原则为切入点，提出相关优化设计方法，以期提高我国公路改扩建工程质量。

关键词：公路改扩建;使用现状;原则;类型;优化设计

中图分类号：U416.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）32-0097-03

Abstract： With the rapid development of China's social economy， the volume of road traffic continues to expand， in order to meet the traffic needs， the existing roads are facing practical problems of reconstruction and expansion. Highway reconstruction and expansion must not only meet the highway construction standards， but also relieve traffic pressure， increase highway bearing capacity， and extend highway service life， which is a difficult problem that must be solved in highway reconstruction and expansion at this stage. This paper analyzed the current situation of highway use in China， took the design principles of highway reconstruction and expansion projects as the starting point， and proposed relevant optimization design methods， in order to improve the quality of highway reconstruction and expansion projects in China.

Keywords： highway reconstruction and expansion;current use situation;principle;type;optimization design

公路改扩建工程指的是对原有公路进行改造、拓宽，尽可能充分利用原有基础设施资源，提高公路通行能力，满足经济发展对交通规模的需求，实现道路改扩建与经济发展的双向驱动。公路改扩建工程关键在于前期的路面、路基设计，通过优化设计与提高施工质量，以保证公路通行的安全性与可靠性。但是，在实际执行过程中，公路改扩建工程依然存在一些问题，影响公路的通行能力，没有充分发挥自身的经济价值和社会价值。基于此，本文从不同方面讨论了公路改扩建工程的路面与路基设计。

1 我国公路使用现状

1.1 原有公路规划设计缺乏发展性

我国公路大规模建设开始于改革开放初期，受历史条件的限制，过去，我国城市化水平较低，原有规划设计水平较低，公路路面设计宽度较窄，尤其是公路设计密度比较集中。随着城市化进程的加快、城乡之间经济往来增多，交通量大增，原有公路路面承载力与经济社会发展需求发生冲突，原有密集的公路设计不利于城市交通疏导，容易引发交通拥堵，不利于人们出行安全。

1.2 原有公路的路面和路基病害频繁发生

当前，我国要大力开展公路改扩建工程。原因是部分公路的路面宽度不能满足交通量需求;部分公路的路面、路基使用时间较长，受自然环境及人为因素影响，出现质量问题;受施工材料、施工器械设备及施工技术的限制，原有公路使用一定时间后，路面和路基病害频发。

2 公路改扩建工程设计原则

2.1 坚持因地制宜的原则

公路改扩建工程設计以公路路面与路基单侧或双侧加宽为主要方式，旨在降低施工难度和对周边环境的影响。公路改扩建工程设计必须坚持因地制宜的原则，充分考虑各种施工影响因素。对于坡度较低的微丘地区来说，公路改扩建工程路面路基可综合采用双侧拼接和局部分离两种方式。城市公路改扩建则要依据原有公路等级及病害程度制定施工设计方案，避免因循守旧，套用设计，造成资源浪费[1]。

2.2 坚持安全第一、以人为本的原则

在对公路改扩建工程进行路面与路基设计时，首先要确保设计安全、施工安全、使用安全，坚持以人为本，改扩建方案设计以满足人们的实际需要，符合经济社会发展水平，保证交通道路通行安全与周边环境安全为目的。另外，应依据周围环境影响，合理设计施工方案，保证后期施工有序进行。

3 优化公路改扩建工程路面与路基设计的措施

公路改扩建工程中，优化路面和路基，对延长公路使用寿命，最大限度节约成本具有重要作用。因此，优化公路路面与路基设计是一项科学、严谨、需要全面考虑的工作。

3.1 重视前期准备工作

3.1.1 重视原有路线数据收集。在进行公路路面路基改扩建设计前，设计人员需要收集原有公路规划图纸、设计资料、施工图纸等相关数据信息，并根据专业知识进行系统分析，结合现有需求，对路线数据进行汇总。分析要点主要包括四点。其一，设计人员要认真研究原有公路坐标、垂直指标数和原有设计原理;其二，对原有公路坐标数据进行实际测量，以确定原有公路路线数据的准确性，根据实际测量判断公路坐标、垂直指标数是否正确[2];其三，根据实际测量结果，结合改扩建要求，重新计算相关路线数据;其四，认真对比新旧数据指标，在满足改扩建要求基础上，设计新公路具体路线。

3.1.2 深入开展路面与路基现状调查。在进行路面与路基设计前，为保证设计方案的可行性，除了要对原有数据进行收集、分析外，还须对需要改扩建的公路路面和路基进行现状调查，包括该路段交通运行状况、来往车流量、交通量主要集中时段、周边建筑环境、当地经济发展水平等因素，根据原有路面路基状况及其他综合因素的分析，编制科学、合理、可行的路面与路基改扩建整体方案。整体改扩建方案确定后，根据收集的数据资料，进行修改、完善，以保证改扩建方案可行。

路面与路基改扩建方案主要是对旧路的改扩建，根据路况情况，可分为三种。一是对原有路面两侧同时进行加宽改造，这种设计方案相对简单，能够充分利用原有的路面、路基资源，保持原路面线型;二是根据路面与路基情况有针对性地进行单侧加宽，该方案能够有效节省人力、物力投资，对交通通行影响较小;三是根据原有线路新建平行线路，为减少施工对原有路段交通通行的影响，该方案投资较大，工程时间较长，但改扩建工程完成后，加上新建公路，其能够有效缓解交通压力。具体方案设计还需要综合考虑，尤其要考虑特殊路段地形地质的影响，在整体改扩建工程方案的基础上，对局部路段进行特殊设计。

3.2 优化路面设计方案

在公路改扩建工程中，路面与路基设计首先要满足基本建设和养护要求，路面结构需要尽量与原路面保持一致。在路面改扩建工程设计中，如原路面所用混合料性质能满足改扩建后的需求，则应尽量保留，这样能有效缩短工期，减少改扩建投入。

3.2.1 优化原路面修补方案。目前，公路路面修补技术主要有两种。一是采用贴缝带对路面裂缝进行贴缝处理，二是采用玄武岩纤维拌和乳化沥青对路面进行修补。两种技术各有特点，具体采用哪种方式，人们需要根据路面状况及现场施工条件来确定。第一种修补技术操作简单，不需要操作机器，但贴缝带黏结性要求高，其受雨水、气温的影响小，有效使用期长，投入成本较低，对周边环境影响小，能够保证道路正常运行，方便公路路面后期养护。

当原有路面发生车辙现象，或路面坑槽、裂缝较大时，人们需要采用第二种修补技术，以改善路面原有沥青性质。该方法具有绿色、环保、抗冲击、抗氧化的特点，通过玄武岩纤维拌和乳化沥青的搅拌混合，能够有效预防沥青路面容易老化的问题，延长公路使用寿命，提高沥青路面质量[3]。

3.2.2 利用就地冷再生技术改造旧路面。若旧公路路基无病害，或旧路面病害较多，基础养护工作无法达到施工质量要求，则可利用就地冷再生技术对旧路面进行破碎、铣刨、翻挖、筛分等，添加乳化沥青、石灰、水泥、粉煤灰等再生材料后进行拌和摊铺，用作路面的基層或沥青下面层。就地冷再生技术的有效应用能够减少旧路面铣刨后的材料浪费，不仅能将废弃物变废为宝、重新利用，还降低了施工成本[4]。

3.3 优化路基设计

除了路面，公路改扩建工程还包括对路基的改扩建。相对公路路面改扩建设计而言，路基设计工作较为复杂。

3.3.1 加宽路基的质量控制。加宽地基施工时，加宽路基的填料与老路基填料要尽量保持一致，若受限于施工条件，可选择沉降量小、透水性高的碎石土、砂砾土、粉煤灰等路基填料，以提高路基强度。填筑完成后的路基必须进行加固处理，利用排水固结法和强夯法提高其承载力与稳固性，有效预防沉降现象。

3.3.2 路基的加宽拼接设计。在公路路基改扩建设计中，路基加宽拼接设计是重点，也是难点。路基加宽拼接技术直接影响路基施工质量。目前，我国公路路基改扩建主要有两种形式，即单侧路基加宽和双侧路基加宽。加宽新旧路基时，如果设计不合理，就容易造成新旧路基加宽处出现沉降、纵向裂缝等问题，给公路交通安全通行带来隐患。因此，路基加宽拼接方案必须保证其科学性、合理性、有效性。

优化新旧路基拼接处理时，首先考虑在拼接处挖设台阶。施工人员需要以台阶状的形式对原有路基的边坡进行开挖施工，合理把控台阶宽度，正常情况下，台阶宽度需要大于2 m;受地形地势条件限制，台阶宽度达不到2 m时，宽度应至少保持在1 m。为便于后期施工，开挖的台阶应有一定坡度，保持倾斜。此外，可在每层台阶底部铺设土工格栅，达到减少新老路基沉降差的目的，也可在新旧路基完全填筑完成后在路基结合部位的顶部加铺土工格栅[5-6]。铺设土工格栅时，应从老路基方向铺向新路基方向。一般至少铺设三层，每层间隔20 cm，铺设时先将土工格栅一端锚固在老路基中，然后拉伸格栅产生2%～4%的拉力铺向新路基，每隔2 m左右用U形钢钉将格栅固定在路基内，相邻两幅土工格栅需要搭接至少0.2 m。在高路堤新老路基结合部，应至少铺设六层土工格栅，以减少路基沉降。

3.4 优化排水设计

优化排水设计是公路改扩建工程的一项主要任务。随着城市生产生活用水量的增加，加上自然降水的变化，原有公路排水设计不能满足现阶段排水需求，公路路面与路基因排水不畅而产生的病害不断增加。因此，在进行公路改扩建路面与路基设计时，优化排水设计必不可少。为优化排水设计，首先应摸清施工地段周围的水文情况，根据数值计算，对原有公路排水边沟尺寸进行调整，对其他原有排水设施进行优化，提高排水能力。另外，为有效缓解因雨水长期冲刷对路基的冲击，可在符合改扩建要求的前提下，在公路排水边沟内侧铺设实心的六棱砖，这种六棱砖能够增强原有边沟的受冲击力，提高公路路基外部对雨水冲刷的抵抗力[7]。

4 结语

随着我国经济的发展和需求的扩大，公路改扩建成为满足交通运输需求、提高公路等级的一项最佳选择。目前，部分改扩建工程仍然存在诸多问题，如路面纵向开裂、新旧路基产生不均匀沉降等，这些问题都直接影响着公路的使用质量及寿命。因此，在优化公路改扩建工程设计时，应坚持节约为先、保护为主、改扩建为辅的原则。改扩建工程首先应在充分利用旧路的基础上对原有路面与路基进行规划布局，根据地形地势、交通流量、自然气候、数据收集等因素确定改扩建方案，并利用一切手段优化公路改扩建设计，及时解决公路损害问题。改扩建方案既要减少对交通运行状况的影响，又要充分利用现有资源，降低公路改扩建成本和对自然环境的破坏，节约土地资源，同时满足当地社会经济长期发展的需要。

参考文献：

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[2]方德春，肖鸿，丛啸，等.高速公路改扩建工程规划设计扩建模式分析研究[J].公路交通科技（应用技术版），2017（3）：58-59.

[3]袁东杰.公路路面扩宽施工老路面处理技术[J].设备管理与维修，2019（9）：146-147.

[4]胡长友，张跃，宋文柱，等.就地冷再生技术在吉林省公路改建工程中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2006（11）：26-28.

[5]王晓，杨少伟.高速公路改扩建工程交通组织方案优化设计[J].西南大学学报（自然科学版），2011（9）：260-265.

[6]文健康.在公路改（扩）建工程项目设计中应注意的几点建议[J].公路交通科技（应用技术版），2015（2）：269-271.

[7]林浩.道路改造设计中老路路基、路面利用问题分析[J].住宅与房地产，2020（9）：275.