一级公路改扩建工程路线设计及安全技术研究

纪孝团

摘 要：在我国各地区公路网基本已经形成，但是由于部分地区公路等级较低，随着日益增加交通量，车辆拥堵现象越来越严重，对于低等级公路改扩建成一级或高速公路的需求越来越多，因此改扩建中路线设计及安全技术的研究也越来越重要。本文针对实际工程中一级公路改扩建拼宽问题做具体研究，通过影响路线设计的因素、单侧拼宽、双侧拼宽以及安全保证技术的研究对拼宽原理及受力进行了分析，为改扩建工程在实际操作中提供参考。

关键词：公路;改扩建;路线设计;安全技术

0 引言

随着我国经济的发展和交通流量的增加，公路建设出现了一个待解决的问题：已建成的公路和现有交通流量不匹配，甚至不能满足人们的出行需求。拆除重建的方法存在一定弊端，如工程投资较大，环境污染严重，人材机消耗较高。为解决这类问题我国对道路进行了改扩建以及安全保证技术研究[1]。在改扩建工程路线设计中主要受到地形的影响如：岩溶、滑坡、陡崖、泥石流等。环保政策和土地规划如：基本农田和林地的使用。所以本文详细说明了改扩建工程中路线的设计方法方式以及安全保证技术的实施。

1 改扩建路线设计的影响因素

1.1 断裂构造

断裂构造的基本类型有断层、裂隙、节理。断裂构造能够降低岩体的稳定性，强度和承载力并且可以使岩石破裂。节理形成、裂隙发育地段的岩体承载能力低，稳定性差，在该地层布设桥梁时不能将其做为桥梁桩基的持力层，断层地段地质复杂，更不宜布设桥梁桩基[2]。

1.2 岩溶

岩溶是在水的作用下，易溶性岩石被化学溶蚀，水流冲蚀以及潜蚀的过程。岩溶按形态可分为隐伏岩溶和裸露岩溶两种，路线设计时可选择绕过裸露岩溶，而隐伏岩溶分布广，危害大且很难进行判断，湖南，贵州，江西等地在公路建设过程中岩溶地区均有过路基沉降和塌陷的危害。使隧道、桥梁、路基的安全性得不到保证，对施工进度和施工组织造成了极大的影响。路线设计时应充分考虑隐伏岩溶的危害以及分布，尽可能避让岩溶路段[3]。

1.3 高液限土

高液限土有含水量高、稳定性差、强度低的特点，按常规的施工方法设计规定的压实度标准达不到，经常出现“弹簧”现象。因此在路基施工时应对高液限土进行处理后方可进行路基填筑，处治高液限土的造价相对较高，如果将其做为弃土会增加借方数量以及取弃土场的利用，所以将高液限土做为弃方或者进行处理都会比一般路基造价高。雨期高液限土吸水膨胀，饱水后强度和稳定性均会降低，从而出现滑坡现象。因此在路线设计时应综合考虑高液限土的利用。

2 改扩建路线设计分析

2.1 工程概况

本文依据的是某一级公路的改扩建项目，主线全长约32.3公里，其中新建段长约7.2公里，利用老路拓宽改造段长约25.1公里。

2.2 路线设计难点分析

本工程路线较长，穿越的地貌单元较多，且项目部分路段走廊带已城镇化，沿线村镇和企业分布较多，特别集中在几个节点位置，局部路线需深入和细致的优化，从而较少挖方量和征地拆迁，降低工程实施难度，节约工程造价。本项目技术重难点主要为以下几个方面。

（1）本项目起终点均与其他正在设计的项目相接，需实时动态交流。（2）沿线村庄较为密集，涉及较多村庄拆迁，且需综合考虑现状村民的出行。（3）减少本项目对现状高挖方边坡、现有上跨结构物等的影响，降低实施难度。（4）合理优化交叉口交通组织，保证交通快速转换需求。（5）城镇化路段设置辅道，重视辅道上交通的组织设计。（6）弃方量较大，合理优化总体设计较少弃方量。（7）本项目由于利用现状公路，个别路段指标较低，合理优化该路段的交安设施设置。

对于改扩建工程路线设计主要受原设计线位限制，旧路线位往往运营时间比较长，原设计线位周边情况较为复杂，尤其是涉及到市政道路改扩建，各种管线埋设较多拆迁难度大，改建项目对周边村民出行影响往往也制约着改扩建选择的形式。

2.3 单侧拼宽

改扩建中高速公路拼宽方式有多种形式，通常采用完全拼宽、分离式拼宽、不完全拼宽三种拼宽形式，完全拼宽又分为单侧和双侧两种拼宽形式。

选用完全拼宽的改扩建方式，多数由于原道路建成通车若干年后，随着交通量的增加，原道路无法满足现有交通量，经常出现拥堵、交通事故等一系列问题，采用加宽形式对原有旧路进行升级改造。采用单侧加宽形式通常是由于靠近建筑物、管线等地形条件有限制的情况下采用，单侧加宽由于改变原有道路的行车中线，原有道路受力发生了改变，因此该方法对于道路使用受力较为复杂。

本项目K4+000～K4+800段路线布置受地形影响较严重，对左侧高20 m挖方边坡再进行开挖，施工难度较大，工期不易控制;山周边分布有民宅，施工期间对居民生活影响较大，施工时需考虑对左侧山顶寺庙的保护措施，因此采用单侧加宽方案。

2.4 双侧拼宽

路基双侧拼宽是较为常用的高速和一级公路改扩建方式，双侧拼宽对原路基受力影响较小。由于老路荷载使路基处于受压状态称为第一阶段老路的加载期;双侧拼接道路对老路作用，使老路产生偏心受压荷载，此时老路和新路之间就会产生不均匀沉降，这种拼宽后形成荷载超过老路能承受受拉荷载时，老路就容易产生开裂，该过程是老路受力第二阶段;随着路面施工，上部荷载不断加大，路基中心线逐渐受压，与新拼接道路作用力相互抵消，老路受力平衡，处于稳定状态是老路受力的第三阶段。

本项目在不受地形条件限制影响的段落采用双侧拼宽，拼宽处理方式与单侧拼接方式相同。

3 地基应力变化分析

在老路荷载作用下，老路地基基本沉降稳定，但是新路直接搭接老路拼宽，地基将再次产生孔压和附加应力的变化。

假设新路荷载瞬时作用在老路上，拼宽完成后由图1、图2分析知，超压孔在新旧路堤下面都会产生，对新路影响深度较大，新路附加應力在坡脚处较为集中，受力影响范围在0 m～10 m左右，由图可以看出水平作用范围影响深度较浅。以下是孔隙水压力和水平附加应力影响范围图。

4 结语

本文对一级公路改扩建注意事项和影响因素做了具体分析，通过影响因素的分析可知公路在改扩建过程中面临很多复杂问题，需要进行综合考虑才能进行路线的拟合。本文还对拼宽路基基本形式及特点做简单分析，单侧拼宽和双侧拼宽对就路基的影响以及旧路受力分析，总结地基受力全过程的变化以及受力方式，通过对拼宽路基孔隙水压力和水平附加力在拼宽路基的作用分析，直观明了的体现这两种力的影响范围及深度。通常情况下保证路基拼宽整体稳定性采用加筋土结构进行处理。

参考文献：

[1]汪浩.新老高速公路结合部处治技术研究[D].南京：东南大学，2004.

[2]孙四平，侯芸，郭忠印.旧路加宽综合处治技术的模型试验研究[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2004（5）：513-517.

[3]张诚厚，袁文明，戴济群.高速公路软基处理[M].北京：中国建筑工业出版社，1997：45-56.