公路工程旧路改造路基拓宽设计要点分析

黎康

（江西省交通设计研究院有限责任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

旧路拓宽是提升道路通行能力和改善交通状况的重要举措。然而，由于新旧路基存在一定的差异，因此设计人员必须结合现行设计规范，优化设计方案，以确保公路工程旧路改造路基拓宽施工有效进行，保证旧路改造工程质量。基于此，文章主要对公路工程旧路改造路基拓宽设计要点进行分析。

1 设计要求

路基拓宽是公路工程旧路改造常见的工程类型，此类工程的设计应遵循《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）和《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）等相关规范。进行公路工程旧路改造路基拓宽设计之前，必须进行充分的现场调查与勘测，包括对现有道路的路基、路面、交通流量、地质条件等进行详细调查，以获得准确的基础数据。然后根据交通流量、道路等级和设计速度等因素，确定路基宽度、横坡、纵坡改造后的公路能够满足交通运行需求，以提高行车安全性。

根据《公路路基施工技术规范》（JTG/T 3610—2019）的要求，在公路工程旧路改造路基拓宽施工中，需要进行必要的地基处理，以切实保证新路基的稳定性和承载力。同时，需要进行路基排水设计，以确保雨水能够及时排出，防止积水对路基和路面造成损害。在路基设计中，还必须考虑新路基与旧路面的衔接问题，确保新旧路基与路面良好衔接，以保证交通运行的平稳性和舒适性。此外，需要对新路基采取必要的防护措施，如在边坡处设置护坡和护面，以保护路基免受侵蚀和损坏。

2 公路工程旧路改造路基拓宽设计方法

2.1 材料选择及施工参数设计策略

2.1.1 路基填料的选择和填筑厚度控制

不同类型的填料会对路基刚度和变形产生不同的影响。在路基拓宽设计中，需要选用与旧路基相匹配的填料，以确保路基的一致性和稳定性。此外，填料的厚度和均匀性也是重要的考虑因素。需要根据路况和交通流量，合理确定路基填筑厚度，以免填料厚度不均匀导致路基不稳定。

2.1.2 压实标准

路基的压实程度直接影响路基的刚度和稳定性。因此，在设计中需要合理选择压实方法和设备，并制订严格的压实标准，以确保路基填料的紧密程度和稳定性。同时，必须加强对压实质量的监控和检测，及时调整压实工艺，以确保路基的稳定性达到设计要求[1-2]。

2.1.3 考虑路基的压缩形变和刚度突变

在公路工程中，进行旧路改造和路基拓宽设计时，必须考虑路基的压缩形变和刚度突变。

第一，需要在设计中充分考虑路基材料的力学性质，包括土壤的压缩性和变形模量等因素。通过合理的路基填料选择和土工处理，可以降低路基的压缩形变，保证路基的稳定性和承载能力。

第二，刚度突变是指新旧路基之间的刚度差异，可能导致路面不平顺和交通安全问题。在设计中，需要采用过渡段设计，逐渐过渡新旧路基之间的刚度，避免刚度突变。可以通过合理的路基结构设计和材料选择来实现，以确保改造后的路基刚度分布均匀，提高道路的平稳性和舒适性。

2.2 路基加筋设计

在公路工程旧路改造和路基拓宽设计中，路基加筋是一种常用的技术手段，目的在于提高路基的承载能力和稳定性，进而提高路面的稳定性和耐久性。

在路基加筋设计环节，需要进行详细的现场勘察和地质调查，以了解原有路基的土质条件和地下水位情况，同时需要考虑路面的承载要求、交通荷载和土质条件等因素，根据勘察结果和工程要求，选择合适的路基加筋材料类型及加筋层厚度等。

通常采用由高强度钢材制成的钢筋网格，其中钢筋的直径、强度和规格要根据实际情况进行选择，以确保能够满足路基设计要求。布设时需要将钢筋网格嵌入路基填料中，布置间距通常为30cm，以形成一个坚固的增强层，有效地分散荷载，提高路基的承载能力和耐久性。

此外，确定加筋层的位置和厚度也是路基加筋设计的关键，加筋层一般位于旧路基的顶部与新填料层之间，厚度根据路基设计要求和荷载情况确定，一般在10～20cm[3-4]。

2.3 竖向增强体设计

竖向增强体是一种将加筋材料垂直插入路基的技术，在拓宽路基工程中采用该技术可以有效改善路基的力学性质。常见的竖向增强体包括灰筒桩、搅拌桩、预制桩等，能够提高路基的压缩模量和抗剪强度，使路基的稳定性得到显著提升。

在路基设计环节，需要对旧路基的地质条件进行详细勘测和分析，了解土壤类型、厚度、物理力学性质等关键参数。根据勘测结果和旧路改造要求，确定是否需要添加竖向增强体，以提高路基的承载能力。布设竖向增强体时，需要根据地质条件和设计要求，合理选择竖向增强体的类型、直径、间距和深度，在保证路基稳定性的前提下，尽可能减少施工成本和对交通的影响。

2.4 支挡结构设计

在公路工程旧路改造和路基拓宽设计中，支挡结构设计至关重要。

首先，进行详细的现场勘察，了解旧路和周边地形地貌情况，包括土质条件、地下水位、坡度等因素。

其次，根据勘察结果和工程要求，选择合适的支挡结构类型，如挡墙、挡土墙、护坡、护堤等。设计时要考虑路段的交通流量、土壤稳定性、地震风险等因素，确保支挡结构具有足够的承载能力和稳定性。

再次，进行结构的几何设计，包括结构的高度、长度、倾角等参数的确定，以满足设计要求。

最后，进行材料选择和规格确定，确保支挡结构的建造材料具有足够的强度和耐久性。施工过程要按照设计要求进行，保证支挡结构的质量和稳定性。

3 工程概述

以某高速公路路基拓宽工程为例进行分析，根据路基拓宽要求，并结合现场的实际情况，制订合理的路基设计方案，旨在确保项目运行效果合格的同时降低施工成本，满足公路运行要求。

该工程项目的地质条件非常有利，整个线路不涉及软土地基结构，土层包含5 层结构，主要为黏土和亚黏土，表面第一层和第二层的承载力性能达到10～12kPa。鉴于排水固结法会对旧路基造成一定的扰动，且会引发较大的沉降量，决定在该工程中不采用该方法。

3.1 轻质填料方案的适宜高度

采用轻质材料填充方法，以有效减轻路堤自重。粉煤灰是目前广泛使用的轻质施工材料，经过仔细的计算分析，决定在路基填筑施工中采用粉煤灰，第一阶段的路基堆载时间为1 年，考虑到该路段的重型车辆较多，决定将填筑高度增加到2.5m，以满足设计标准。粉煤灰填筑方案沉降计算如表1 所示。

表1 粉煤灰填筑方案沉降计算

3.2 复合地基方案的适宜高度

对于复合地基，可采用以下方式。

3.2.1 采用水泥搅拌桩

采用直径为500mm，长度为10～12m 的桩体。经过计算分析，发现水泥搅拌桩方案在填土高度在5m以内时，能够满足设计要求[5]。水泥搅拌桩方式沉降计算如表2 所示。

表2 水泥搅拌桩方式沉降计算

3.2.2 采用CFG（水泥加气发泡）桩

桩体直径在500mm 左右，长度为14～16m。经过计算分析，使用CFG 桩体时，填土高度达到7m 时，符合沉降要求。CFG 桩方式沉降计算如表3 所示。

表3 CFG 桩方式沉降计算

3.3 路基处理方案分析

综合分析该工程处理方案后（见表4），决定充分利用为期1 年的堆载工期，专注处理全线20%的低填土路段。在这些路段，采用粉煤灰轻质填料进行处理，不需要采取复合路基方式，能够有效降低项目施工成本。

表4 路基处理方案分析

该方案不仅经济实惠，且现场施工更加便捷，施工影响因素较少，有助于提升施工水平，达到高速公路通行要求。采用时间换沉降的设计思路，对公路工程旧路改造路基拓宽设计有重要意义。充分利用堆载工期，可以合理安排路基拓宽工作，使填土得到充分沉降，确保结构性能达到要求，从而保证路基质量合格。

4 结语

公路工程旧路改造路基拓宽设计作为公路改建和扩建的重要环节，对保障交通安全、提高道路通行能力起关键作用。文章以《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）和《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）为依据，从路基设计、填土材料选择、施工方案等方面进行了全面的探讨。通过合理选用轻质材料填充、考虑时间换沉降的设计思路，以及采用不同的加筋布设方式，能够有效地减轻路堤自重、降低沉降量，并保证工程质量。在往后类似工程设计时，需要在充分了解地质条件和现场实际情况的基础上，科学合理地制订施工方案。同时，要不断汲取经验和借鉴最新的规范和技术优化设计，以确保工程可靠和经济高效。