高速公路扩建工程路基路面拼宽设计探讨

刘鹏伟

陕西省交通规划设计研究院有限公司 陕西 西安 710065

随着我国经济的高速发展，人口数量和车辆交通指标不断提高，高速公路作为重要的交通干线，扩建提高通行能力已成为急切需求。在扩建过程中，为提高高速公路的通行性能和安全性，首先要改建过于窄小的路基和不合理的路面拼宽。高速路的路基跟随历次扩建不断加宽，不同时期的路基设计标准略有差别，严重影响到高速车辆通行质量。同时，高速公路原有路面有其主次干线之分，需要科学合理地拼宽过渡，实现顺畅连接，预防交通中断。此外，施工过程中的环保土石方问题亦成科学发展观下高速公路扩建工程的重点。因此，科学合理地进行高速公路扩建工程的路基路面拼宽设计是优化工程质量和减少社会影响的必由之路。正确处理好技术手段和经济成本、社会环境影响的关系，对完善我国高速公路网起着重要作用。本文拟从路基宽度设计、路面拼宽设计以及设计优化等方面深入探讨高速公路扩建工程的路基路面拼宽问题，旨在为相关高速扩建工程提供参考。

1 高速公路扩建工程基础情况概述

1.1 我国高速公路建设情况

高速公路扩建工程是当前社会发展的重要课题之一。随着我国经济的快速发展和城市化进程的加速，交通运输的地位日益显著。作为现代化交通体系的重要组成部分，高速公路对于促进经济发展、提高人民生活水平具有不可替代的作用。高速公路的建设为我国经济的发展和社会的进步提供了重要的基础设施支持，同时也改善了人民群众的出行条件，促进了区域间的经济和文化交流。

然而，我国高速公路建设仍面临不少问题和挑战。随着高速公路建设的不断推进和车辆数量的增加，高速公路的安全问题日益凸显。老旧高速公路路况差，基础设施建设未能与时俱进，导致车辆通过时事故频发。此外，高速公路的建设也会对环境造成一定的影响，施工建材尘土飞扬和噪音都危害着当地居民的生存环境和居住条件，需要加强环保措施。

1.2 高速公路扩建工程路基路面拼宽设计理论概述

路基是指高速公路建设中所用的土方工程，包括路基填筑和路基加固。而路面则是指高速公路的行车道面层，其作用是承受车辆荷载，提供行车平稳性和舒适性。路基路面拼宽则是指路基和路面的宽度设计，即通过合理设置车道宽度和路肩宽度等参数，确保高速公路的安全性和舒适性。

路基路面拼宽的施工过程一般包括以下几个步骤：首先，确定路基填筑的高度和厚度，进行路基填筑；其次，进行路基加固，包括路基夯实、加筋等工作；最后，进行路面铺设，包括砼路面、沥青路面等类型。在这个过程中，需要注意施工顺序、施工质量等因素。

在进行路基路面拼宽的设计时，需要考虑到许多因素，如地形地貌、交通流量、交通组织等。一般而言，车道宽度和路肩宽度应根据不同车辆类型和行驶速度来合理设置，以保证交通安全；匝道和出入口的设计则应注意交通流畅和便于进出转换。

高速公路扩建工程路基路面拼宽的设计是高速公路扩建工程中不可或缺的一部分，对于提高高速公路的通行能力和安全性具有重要的意义。

2 高速公路路基路面宽度设计影响因素

设计路基路面宽度是高速公路建设中至关重要的一项工程设计。路基路面宽度的合理设计不仅能够提高公路的通行效率和安全性，还能够有效地降低公路建设和维护成本。在进行路基路面宽度设计时，需要考虑多个因素，如行车速度、行车道数、绿化带及路肩设计以及路基斜面比等等。

2.1 行车速度与行车道对路基路面宽度设计的影响

在我国高速公路的设计中，标准车道宽度一般为3.75米，行车道数一般为2-4条，设计车速一般为120公里/小时和110公里/小时两级车道。在设计路基宽度时，需要根据车速对路基路面宽度的影响进行综合考虑，以确保道路的安全性和通行效率。一般来说，一线城市的高速公路行车道数相对较多，需要更宽的路基来保证道路的稳定性和安全性。而二线和三线城市的高速公路行车道数相对较少，路基宽度可以相对较小。通常在设计时需要保证有2-3个主行车车道，1-2个紧急停车带，1-2条加速道，一个中间绿化带和两条路肩带。根据国内高速公路的实际情况，路基宽度推荐为3.5-4.5米。例如，当车流量小于3000辆/小时，单向车道宽度可为3.5米，而当车流量大于5000辆/小时，单向车道宽度应为3.75米。

2.2 绿化带和路肩对路基路面宽度设计的影响

绿化带和路肩的设计可以起到缓冲车辆碰撞、减少扬尘噪音和美观性的作用。我国相关规定要求，在高速公路路基宽度施工时，需要保留一定比例的土地用于绿化带和路肩的设计。绿化带的宽度一般为10-20米，路肩宽度一般为2-3米。在路肩设计时，需要考虑车辆行驶时的安全距离和排水能力等因素。

2.3 地形和环境对路面路基宽度设计的影响

地形陡坡、隧道、桥梁等天然条件可能会影响路面宽度的设计。在设计路基路面宽度时，需要考虑这些因素对路基路面稳定性的影响，并采用相应的技术措施进行处理。

陡坡路段：在陡坡路段，为了保证路基路面的稳定性，可以采用挖土填方的施工方法。这种方法可以使路基的高度降低，减少陡坡段的坡度，从而减轻路面的承载压力。此外，还可以采用梯形路基的设计，增加路基的稳定性。

隧道路段：采用隧道内斜坡的设计，可以提高路面的排水能力，并防止水流和泥石流对路面的影响。此外，还可以采用隧道内路肩的设计，增加紧急情况下的安全空间。

桥梁路段：采用悬索式桥梁或悬臂式桥梁的设计，可以减少对路面的承载压力。此外，还可以采用桥梁内设置缓冲带或防撞墙的设计，在车辆失速时也有多一重的安全保障。

山区路段：采用加固路基和加厚路面的设计，增加路面的承载能力和抗震能力。此外，还可以采用设置减速带和提示标志的设计，确保车辆通过时能稳定在安全速度内。

在路基路面施工设计中还需要考虑路基斜面比的影响，路基斜面比的大小会影响到道路的排水能力和稳定性。在设计时需要根据不同的地形和天气条件，综合考虑路基斜面比的大小和坡度等因素。例如，在平坦地区路基斜面比可以适当减小，但在山区或多雨地区，路基斜面比需要增加以确保道路的排水能力和稳定性。一般来说，路基斜面比为1:2至1:3能满足多种复杂的地形需要。

3 高速公路路基路面拼宽施工详解

3.1 高速公路路基路面拼宽过渡段设计

在高速公路的设计中，拼宽过渡段的设计十分重要，它能够有效地缓解交通流量压力，提高道路通行效率和安全性。拼宽过渡段设计需要综合考虑多种因素，包括确定拼宽终点、设计过渡坡度减少车速变化和调整高程匹配等。

（1）确定高速公路拼宽终点

在我国高速公路设计中，拼宽终点一般为标准车道宽度的一半。例如，标准车道宽度为3.75米时，拼宽终点为1.875米。拼宽过渡段的长度通常为100-200米，这取决于实际情况和交通流量。根据我国现有的公路规划和建设标准，拼宽终点一般应该在公路的桥梁、隧道、立交桥、收费站、服务区等特殊路段前后的平直路段。在确定拼宽终点时，需要考虑车流量、行车速度和路段特征等因素，以确保拼宽终点的位置合理、通畅、平稳。

（2）设计过渡坡度减少车速变化

根据我国高速公路的实际情况，过渡坡度的大小一般为1%-2%。过渡坡度的长度一般为40-60米，以确保车速逐渐变化，减少车辆与车辆之间的冲击和摩擦。

（3）调整高程匹配

高程匹配是指路面横向与纵向的高程调整，使拼宽过渡段和相邻路段之间高程平稳过渡，避免出现突然升高或降低的情况，减少车辆在拼宽过渡段上行驶时产生的冲击和颠簸。在我国高速公路的设计中，高程匹配的一般做到1-3厘米最为适宜。

3.2 高速公路路基路面拼宽施工技术

拼宽施工技术是高速公路建设中的一项重要工程，它可以有效地提高道路通行能力和安全性。在拼宽施工技术中，拆旧建新、加宽原面和临时性拼宽是常见的三种技术方案。

（1）拆旧建新

拆旧建新是指拆除原路面，重新建造拼宽路面的技术方案。在拆旧建新的方案中，需要考虑道路原有的条件，包括路基、路面和交通流量等因素。在我国高速公路的实际建设中，拆旧建新的方案通常适用于原路面条件较差的路段。在拆旧建新的方案中，新建路面的拼接处需要考虑拼接的宽度和高度，以确保道路的平整和通行安全[1]。

（2）加宽原面

加宽原面是指在现有路面上增加部分路基，以实现拼宽的目的。主要是在现有路面两侧增加部分路基，即路肩来扩大通行面。这样能最大限度保留现状，减少土方量，但需要注意加固地基和排水处理。加宽原面可以减少土石方量，避免重复施工，节约施工成本。在加宽原面的方案中，需要考虑路面的平整度和抗压强度等指标。加宽原面的方案还需要考虑路面的高程匹配，以确保车辆行驶的平稳和安全。

（3）临时性拼宽

临时性拼宽是指先采用临时拼宽的方案，后续再按照永久拼宽方案进行施工。在临时性拼宽的方案中，需要考虑临时拼宽的宽度和高度，以确保车辆行驶的平稳和安全。主要是利用减速带、隔离岛等措施，来扩大车道数。这种做法可以快速有效缓解拥堵，但要注意标志和警示设施，并同时设计后续永久方案。在后续的永久拼宽方案中，需要考虑临时拼宽的影响，包括路面的平整度和高程匹配等因素。同时，永久拼宽方案还需要满足相关的技术指标，包括路面平整度、抗压强度和耐久性等指标[2]。

4 高速公路路基路面拼宽设计优化措施

高速公路是连接城市、促进经济发展的重要交通基础设施，其路基和路面的设计对道路的安全性、舒适性、耐久性等方面都有着至关重要的影响。随着交通量的不断增加和车辆类型的不断更新换代，如何优化高速公路的路基路面设计，成为了当前交通领域中的一个重要研究方向。

4.1 我国高速公路扩建工程存在的问题

随着我国的高速公路的不断扩建，在路基路面施工中暴露出来许多问题。这种问题主要表现为车道宽度不足、路肩宽度不足、匝道设计不合理等，已经导致交通事故风险增加，交通拥堵加剧，行车舒适性下降等不良现象。

解决这些问题需要克服一些技术难点。首先，需要考虑到路基路面拼宽设计与地形地貌、交通流量、交通组织等因素的相互关系，做到因地制宜。其次，需要考虑到不同车辆类型和行驶速度对路面宽度的要求，合理设置车道宽度和路肩宽度。最后，需要注意匝道和出入口的设计，确保交通流畅和安全[3]。

4.2 科学的路基设计方案

要最大限度发挥高速公路拼宽改造的效益，必须优化设计，科学合理。其中路基设计方案尤为关键。科学的路基设计方案需要综合考虑多种因素，包括地质条件、水文地质条件、交通流量和设计速度等因素。

（1）采用分层路基结构。既考虑土层承载力，又顾及排水渗透性。优化分层粒度，按基础条件设计合适的路基厚度，合理规划施工所需的土石方量。

（2）加强抗腐蚀处理。特别是针对常年高度湿润气候地区，对路基土层进行防水膜浆塑覆盖，施工时使用抗腐石料，强化渗水稳定性。

（3）改进排水设计。利用现代排水技术，优化沟槽设置和排水管网布置，提高渗水效率，保证路基足够干燥，延长使用期限。

（4）增设隔震层。隔震层是指在路基与地基间增加的分离层，起到缓冲和减震作用，对震荡与冲击有一定吸收能力。

4.3 优化拼宽过渡段设计

在高速公路拼宽改造中，除了路基设计优化外，出、入匝道的过渡段设计也很重要。当前普遍存在的问题是过渡段坡度设定过大，不利于驾驶安全。具体而言主要如下方面需加以改进。

（1）减小过渡段坡度。当前很多高速公路过渡段坡度仍在2:1或2.5:1标准量，这对驾驶来说很不友好，容易引起不适感和晃动。应适当降低坡度，1.5:1是较科学的设置。

（2）增加过渡段长度。现有的过渡段长度通常在10米左右，高速车辆通过时可能会需要急刹，容易引起追尾。应将长度扩大到15至20米之间。增加长度再配合降低坡度，有助于平缓车速变化。

（3）优化过渡段斜面处理。通过加设减速带、减速柏油等增加摩擦力的措施，做到分布式减速。同时能改善路面防滑性，提高覆盖性能。

4.4 增加隔音屏障设施，减小施工对环境带来的影响

高速公路拼宽改造可带来诸多便利，但同时也会给沿线居民及环境带来一定影响。为保障施工进程，合理降低影响，增加隔音屏障设施至关重要。

（1）安装隔音屏障。沿着高速公路两侧，利用混凝土、钢筋等材料搭建隔音墙。高2到3米左右，与路面平行。有效隔绝车辆引擎噪音和气噪声。

（2）使用隔噪板。在隔音墙顶部设计倾斜的隔音隔板。利用隔音材料，折射车辆发出的噪音波，有效降低噪音能量。

（3）覆盖隔音遮蔽物。增加绿化带长度，多布置植物、树木。它们的树叶和茂密的枝丫具有一定的吸收和散射噪音能力。与隔音墙相配合，起到极佳的隔音效果。

（4）采用低噪音施工设备。使用轮胎、吸振装置等降低噪声的施工设备，在噪声最大时段暂停作业。

5 结论

近年来，我国交通基础设施不断完善，高速公路的扩建工程也日益增多。在扩建工程中，路基路面宽度的设计是一个重要的方面，对公路的安全性和通行效率都有着至关重要的影响。在路基路面拼宽设计时，应当充分考虑公路的通行能力、安全性和经济性等方面的因素，综合考虑各因素权衡取舍，确保路面的承载力和稳定性。同时，应当充分考虑地形地貌、气候条件和交通流量等因素，制定出合理的路基路面宽度方案，以满足公路的实际需求。高速公路扩建工程路基路面拼宽设计是一项复杂而又关键的工程设计，需要考虑多方面的因素。相信在各方面专家和工程师的共同努力下，我国的高速公路建设将会更加完善和安全。