公路改扩建路面工程设计存在问题分析

温州路桥工程设计所 / 李苏文

1 项目概况

我省某公路工程的现行技术标准是二级公路标准，设计的行驶速度是60km/h，自建成通车起已有15年余，现状为水泥路面。随着经济发展及产业布局分布，该二级公路自通车运行以来，交通量呈现递增趋势，同时道路两侧厂房、居民区林立，非机动车道与机动车道的冲突也日益严重，路面破损情况也较为复杂。由于本项目两侧建筑物林立，产业发达，该公路在承担过境运输的同时，也起到集散作用，在综合分析公路功能及远期交通量的前提下，根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）规定要求，此公路工程应由双向四车道拓宽为双向六车道，路基的宽度是36m，采用沥青砼路面，设计的行驶速度是60km/h。

2 改建工程中的难点

2.1 路面处治方案不能充分解决旧路面问题

（1）改扩建路面设计时，一般能够根据原有路面状况的调查和评估的结果，进行路面现状分析，掌握不同路段路面破损情况，分段拟定路面处治方案。但针对旧路病害的处治往往缺乏准确的判别标准和质量控制标准，造成旧路病害难以处治到位。（2）早期居民建筑基本沿路而建，房屋标高基本与道路齐平，若仅进行路面处治后直接加铺设计，导致路面标高抬高，不利于两侧居民出行。（3）旧路面各结构层再生处治方法设计不合理，尤其是水泥混凝土路面，应充分分析集中再生利用与就地再生利用的适用条件，提高路面处治效果，降低环境污染。

2.2 旧路面材料再生利用不充分

（1）在公路改扩建设计中，对材料的综合循环利用设计不够全面，对再生骨料通常设计用于工程项目的水稳基层等建设，而针对其他细料等未进行充分设计利用，导致废旧材料的循环利用率大大降低。（2）结合改扩建项目设计情况来看，对废旧路面材料通常采用废弃处治或集中堆放用于其他工程项目，未能够最大限度地利用于设计项目工程，既造成了环境污染，又加大回收材料后期的处治难度。

2.3 路面加铺结构设计保守且针对性不高

（1）一般旧路经过多年使用后，路面病害较为复杂，不同路段路面结构强度相差可能较大，若均采用同一种加铺结构，则加铺路段改建后的路面结构力学性能相差较大，可能造成部分路段强度富余较多，而部分路段结构偏危险。这种路面结构设计保守，且未能充分针对旧路状况进行加铺设计，针对性不强，使得道路使用寿命不长，增加公路养护和大修的费用。（2）“白加黑”是目前旧路改造常见的处治方式，旧水泥混凝土路面作为路面基层，极易产生反射裂缝，大大降低路面的使用寿命，造成后期养护及处治难度加大。

3 公路改扩建路面工程设计基本原则

关于公路改扩建工程设计的基本原则主要表现在如下几个方面：(1)坚持树立“以人为本，安全至上”的设计原则，确保改扩建后的道路服务水平能满足行车需求；(2)坚持树立全生命周期设计理念，尽可能地节约改扩建工程建设的成本；(3)过镇路段道路改扩建工程涉及到较多的管网以及搬迁工作，道路改扩建的管位预留应有效结合近期改扩建方案与远期交通功能的设计原则；(4)立足于现阶段道路改扩建需求的基础上，综合考虑远期交通流量的变化，以适应交通量的增长。

4 改扩建设计关键问题解决对策分析

4.1 旧路处治方案分析

4.1.1 旧水泥混凝土路面现状调查。

现状公路运行情况是道路改建的基础，掌握道路现状情况是路面改建的基石。水泥混凝土路面应调查路面损坏状况，以断板率、板底脱空及接缝传荷能力为主要参数，以此来评定路面损坏状况。掌握现场路面损坏、排水及两侧建筑物情况后，再进一步确定路面结构的改造方案。

4.1.2 城镇及标高受限路段路面处治方案。

过镇路段及标高受限路段路面处治方案设计主要考虑路面处治方案对两侧敏感构筑物及路面标高对居民出行的影响。对附近有敏感构筑物时，应优先采用集中破碎再生技术。对标高受限或需降低路面标高路段，建议挖除路基以上路面结构，对原路基处治以满足设计要求后铺筑新的路面结构层。

4.2 加铺结构设计分析旧路加铺

（1）旧水泥混凝土路面利用形式主要分为3类：①旧路补强后加铺；②面层挖除再生，基层补强后加铺；③路面结构挖除再生重建。其中针对第一类路面结构验算时，原路面结构可划入路面结构验算层中，对结构材料模量及强度依据路面检测结果进行设计验算；对第二类路面结构验算时，原路面结构不划入路面结构中，采用未划入路面的原路路基和留用路面结构顶面当量回弹模量进行设计验算。（2）应力吸收层。通过调研显示，较多地方公路“白+黑”改扩建工程为节约工程造价未铺筑应力吸收层，通车后路面反射裂缝产生较为明显。在旧水泥板与加铺沥青层间设置应力吸收层，能够有效地消散板体裂缝在沥青面层处产生的集中应力，防治“白+黑”路面结构反射裂缝的产生。

4.3 新旧路基拼接设计

（1）接缝位置设计应避免位于行车轮迹带处。受车辆荷载的作用，轮迹带处接缝更容易出现早期破坏。（2）半刚性基层与沥青面层间应增加防反射裂缝设计，可铺设一层单边烧毛土工布。（3）新旧路面拼接台阶设计。从结构稳定性、造价和施工难度考虑，拼接台阶数量不宜超过3个，搭接宽度不宜＜0.3 m。（4）窄路肩(宽度＜2.5m)加宽时，路面基层结构应考虑施工方便性，宜采用低强度等级的水泥混凝土或素混凝土等非碾压式材料。

4.4 新旧路面拓宽设计

（1）拓宽路基施工前应对填方边坡进行清表处理，清表厚度按20cm控制。（2）原路拓宽路基应选用台阶方式开挖原路边坡与路面结构。首先挖除原路的路面结构及土路肩，然后超挖原路路床填料（深度按1.2m控制）,超挖和拓宽部分的路基应同步进行填筑、碾压；最后原路堤边坡按照从下到上的顺序开挖台阶，开挖一级回填一级，开挖与填筑顺序。（3）拓宽路基填筑选用的是分层填筑方式。基地、上路堤与下路堤的顶面选择25kJ冲击碾压 20遍。（4）软土部分的拓宽路基，其沉降量控制必须达到下述要求：拼接路基沉降桥头位置＜5cm，通道、涵洞位置＜10cm；其他路段＜15cm。

5 结语

综上所述，干线公路改扩建路面工程设计，应对旧路进行科学合理的处治、利用、设计。在道路改扩建过程中要充分遵循“节约资源、保护环境、充分利用、注重实效”的原则，引入“动态设计”“全寿命周期成本”的理念，在满足行车需要的前提下充分考虑不同技术方案（包括路面结构选型、再生技术、材料与工艺选择、差异沉降处理等）与工程经济的平衡性，提高改扩建路面工程的整体设计和施工质量，延长路面使用寿命。