公路工程中改扩建公路路线以及路面路基设计

柴金燕

（邯郸市交通运输局公路勘察设计院，河北 邯郸056001）

1 引言

在国家经济迅猛发展的大背景下，为满足交通运输事业的发展需求，公路改扩建项目的规模与数量不断提升。当前公路工程改扩建主要分为2种情况，其一为针对原有道路进行扩建，利用先进的技术与材料，使公路工程扩建完工后满足行车要求；其二为对原有道路进行扩容，也就是对道路进行拓宽处理，同时在公路内合理划分线路，结合车流量进行调整优化，以缓解不同阶段的公路运行压力。因此，公路工程的改扩建施工体系不断丰富完善，只有不断加强路基与路面设计质量，搭配科学合理的平纵融合措施，才能提升公路使用效率，对交通设计及运输行业具有重要意义。

2 公路工程中改扩建公路的路线及路面路基设计要点

2.1 路线设计要点

当前公路工程的改扩建项目，涉及诸多技术难点，例如，道路建设范围较广，路基路面设计强度较高，为保证改扩建项目的顺利进行，要在计划实施前针对道路曲线信息进行充分掌握。这样在后期设计整改时，能够使平面线路调整更加灵活，使改扩建方案满足原有公路交通运输需求，避免施工中与预期设计方案相悖，更加贴合行业内部设定的公路整改标准。公路工程中改扩建路线及路面路基的设计要点，先要从路线设计入手，这也是规划公路等级的主要方式，从当前的公路工程改扩建设计情况来看，初始工程施工步骤比较复杂，涉及技术层面较深，而改扩建后的路面想要提高等级配置，不能完全依靠初始道路的各项指标，要借助更加准确的数据信息作为参考，例如，对路线的走廊带情况展开分析，根据实际运行需求，对新的走廊带展开设计。根据公路改扩建后的复杂程度，进行两侧加宽设计，结合施工过程中的施工技术与资源损耗目标，合理搭配改扩建措施[1]。

2.2 路面路基设计要点

公路工程改扩建中的路面路基设计主要分为2种形式，即单侧加宽与双侧加宽。加宽形式主要由原公路的路段情况以及改扩建后的相关要求决定。其中，单侧加宽指的是对路面的一侧进行路基拓宽，这种加宽方式比较简单，在展开道路设计时，要涉及的施工技术较少，因此，可以针对原有的道路地形及线形进行整合。同时这种单侧加宽方式，不会对原有的道路排水体系造成过量损坏，施工人员可以保留住原有一侧的排水体系，在对另外一侧进行加宽处理时，无须施工的一侧仍可以保持使用，可以缓解公路工程改扩建中的交通运输压力。而双侧加宽便是针对道路两侧同时进行加宽拓展，满足公路的大流量运行要求，这种加宽设计要以原有的道路为中心线，沿着两旁的路沿石进行加宽处理，在加宽设计中会对原有的排水系统进行改良，只有中间部分的排水系统能够被保留[2]。

3 公路工程改扩建中的原因

3.1 公路两侧街道老化严重

对于公路工程改扩建中的原因来说，主要有道路两侧老化严重，原有道路的路基宽度与设计参数相对较窄，采用的施工技术相对较低，随着我国交通运输事业的不断发展，原有道路体系以及运行负荷无法满足交通运输需求。而且区域经济的发展迫切需要公路工程进行改扩建，改扩建项目的建设用地与城市设施用地相互之间存在冲突，会对公路工程的改扩建设计构成一定的影响。所以在进行路线以及路面路基设计时，还要充分考虑原有道路与周围设施的排布情况，这样才能在保证公路工程改扩建目标的前提下，减少公路改建与城市建设之间的矛盾[3]。

3.2 交通运输状况日益复杂

在与原有公路施工工艺进行比较时，新建公路的施工工艺与设计体系较为丰富且多元，而且在设备、物料、技术等方面，都存在较大差异，尤其是在现行设计与平面纵面相结合时，可以根据路面路基的实际情况，地质勘查结果，加强公路工程的应用质量。并且搭配相应的维修加固改造措施，这样都为了满足交通运输状况日益复杂的发展特点，在进行公路工程改扩建时，要对平面设计以及纵面设计进行拟合，并且对沉降判定因素进行计算，避免交通运输状况对于公路工程改扩建设计构成阻碍。

3.3 与国家技术标准存在矛盾

改扩建工程的设计原则是充分利用原有工程，而我国《公路工程技术标准》自1988年以来经历了JTJ 01—1988、JTG B01—2003及现行的JTG B01—2014 3个版本，原有工程势必存在不符合现行标准的情况，若全部满足新标准的要求，将造成原有工程的废弃，新建工程规模剧增，这样会增加公路改扩建的工程总量。因此在改扩建设计时，需要合理确定技术标准、多次论证、多方案比选，权衡利弊，选择合理、经济的改扩建方案。

4 公路工程改扩建设计案例

4.1 工程概况

文章为准确分析公路工程改扩建中的线路、路面、路基设计要点，根据实际工程情况展开分析，通过对平纵结合措施、线路设计要点进行汇总，进而得到科学合理的改扩建线路设计标准体系。案例工程具体情况如表1所示。本工程的原有路段为双向4车道，设计速度为100 km/h，路基设计宽度为25.5 m，为满足现阶段的道路交通运输需求，针对该路段进行改扩建设计。

表1 公路改扩建项目情况

4.2 线形设计措施

线形设计是改扩建公路工程的主要内容，设计人员要对建设情况进行深入分析。例如，对原有公路运行中的病害问题，交通拥堵情况进行汇总，同时还要对现场进行勘查，找出各类交通问题的形成原因，明确公路设计工作的影响因素，这样才能在设计中有效规避安全隐患。通过对原有公路的平面、纵面数据进行采集与恢复，计算出运行阶段、荷载作用下产生的不均匀沉降值，分析路面改建加铺工作中的影响因素，通过对新旧路面路基情况进行对比，开展后续的平面设计与纵面设计工作。本次公路工程改扩建项目中，采用车载激光雷达测量技术，对原公路采用高精度三维地面激光点云数据进行测量，同时使用激光分类专业软件，对所采集的数据进行分析与误差修正，满足道路的改扩建拟合设计要点，为后续的路面路基设计与公路工程施工提供准确可靠的数据支持。

4.3 平面线性拟合设计

开展平面线形拟合设计，要在1∶1000的数字地形图基础上，利用车载激光三维扫描技术，对路面上的车道标线等数据进行采集，并且以中央分隔带两侧的标线为主要依据，对旧路进行拟合与误差分析，最大限度地拟合出旧路的实际线位，从本质上减少拟合线路与实际线路的差距，这样可以提升后续线路设计的准确程度。而改扩建公路主要表现为平面线形，造成交通事故的主要原因是行驶路线突然发生变化，车辆无法及时做出调整，因此要对原有的建筑物进行分析，并且对全新的平面路线设计方案进行拟合，设计人员可以采用多曲线拟合设计方式，使路线设计的可靠程度得到提升。平面拟合工作还要严格按照公路平稳转化、有效衔接的原则展开设计，如当路线中存在长圆弧度区域时，还要到现场进行实际勘测，根据周边的具体情况，对设计方案进行调整优化。

4.4 纵面线形拟合设计

在进行纵面线形拟合设计时，要采用机载激光拟合纵面数据，与实际情况进行对比，提高平面纵面拟合线形与实际情况的契合程度，这样可以提高设计方案的准确性，达到工程经济合理的设计目的。车辆安全通行中，竖曲线坡度行车视距与坡长是纵面拟合设计的关键影响因素。竖曲线通行车辆主要是平动、法向移动方式，受力作用逐渐加快，这样便会引发各类安全事故。因此，技术人员要针对纵面拟合展开分析，一方面根据原有公路两侧的建筑物进行分析，保证分段拟合设计得到统一，另一方面则是对公路的地质条件进行分析，保证公路路线纵线设计的平缓性。在拟合设计中还要对各类影响因素展开分析，如周边建筑物的高度，公路中心线变更情况，需要对全部路线进行认真检查，避免设计环节存在失误与隐患。

4.5 路基拼接方案设计

对于路面路基的拼接方案，主要分为单侧加宽与双侧加宽2种。其中单侧加宽要在原有道路的一侧进行加宽设计，由于仅有一条施工衔接缝，因此，施工作业面较单一，施工质量可以得到保证。在设计时要考虑到原道路的交通运行情况，以利于旧路的运行通畅为主，施工期间临时工程与占地情况也要做出综合考虑，可以拆除原有的中央分离带，促进两侧车流的合理分配。两侧加宽适用于通过城镇地区的主要道路，在高等级公路扩建中具有一定优势，但是原有公路两侧的防护与排水措施要拆除重建，在施工过程中会阻碍到原有交通体系运行，很难保证新旧路基之间的整体性和紧密程度。如旧路路基含水量大或坡面松散，要采用1∶1开挖设计方案，当旧路路基含水量大或坡面松散、坍塌、可采用如下方案：在清坡0.3 m后，沿坡面1∶1开挖，挖出的土方经晾晒后加以利用，路堤基底设置0.5 m厚透水层，加强路面与路基防水功能。

4.6 低填与挖方路段设计措施

进行低填与挖方路段设计时，要对地表以下的路床范围进行勘测。根据图纸情况，选择反挖回填碾压处理方式，对路床80 cm范围内的土质及全风化岩质路段，根据土质情况进行反挖回填或砂砾换填处理。为减少新旧路基不均匀沉降情况，还要对土质及全风化岩质路段的路床底部采用25 kg冲击压路机进行碾压处理。在公路工程改扩建后期，还要对路基路面排水设计进行重新整合，遵守防、排、输三者协同原则，兼顾路基、防护、地基处理，以及特殊路基的处理措施，贯彻保护环境设计理念与该区域的排灌系统实现对接。

5 结语

综上所述，科学开展公路工程改扩建项目设计，要合理利用原有公路优势，根据交通运输情况与地质勘查结果，合理进行布局，尽量选择对土地资源占用少，有利于车辆通行的改扩建方案。本文对公路工程中改扩建公路路线以及路面路基设计要点进行研究，首先阐述公路改扩建原则，其次指出现阶段公路扩建设计中的影响因素，最后根据实际案例，提出公路线路设计、平纵结合设计措施，通过对线形设计、平面线性拟合、纵面线形拟合、路基拼接方案、低填挖方路段设计进行整合，使公路工程改扩建设计方案更具可行性，为城市经济的可持续发展提供保障。