改扩建道路路线与路面路基设计分析

摘要 随着我国交通通行量的不断增加，现状道路路网出现多类型病害。道路改扩建能够提升道路承载水平，改善区域交通稳定性。道路方案设计作为改扩建工程研究关键工作，包含路线、路面、路基等内容，研究其设计要点具备显著的社会经济效益。文章依托广州市某山区道路改扩建项目进行不同路线设计比选，经技术经济评估获取了最优的路线方案，并着重对路基路面设计要点进行了阐述，以期为类似项目建设提供参考借鉴。

关键词 道路改扩建；路线设计；路基路面

中图分类号 U416 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）17-0025-03

0 引言

交通流量的逐年递增促使道路路网大规模建设，道路改扩建能够适应不断增大的交通需求压力。道路改扩建涉及内容相对较多，前期道路方案设计决定了后续关联工程的实施。改扩建方案需要结合实际交通环境、地形地貌等条件进行合理优化，并依据技术经济指标进行多方案比选。道路路线、路基、路面等作为道路改扩建方案的关键内容，其设计质量需要引起人们的重点关注。良好的前期方案设计能够有效减少施工成本，提升道路通行水平，延长道路的使用年限。

1 改扩建道路设计基本要求

1.1 路线设计

在改扩建道路路线设计阶段，技术人员需要充分调查旧路交通现状，熟悉路线设计基本要求，加强现场地形勘察，对旧路路线平、纵、横设计指标进行全面研究，综合路线设计环境进行改扩建方案的构建。改扩建工程可分为原有项目基础上的改建、新建项目两类，前者不需要考虑重新布线，后者则需要依据实际建设要求重新设计路线。线路的选择对后续工作的开展至关重要，技术人员需要通过不同方案的技术经济比较，评选出最佳的线路方案，满足交通流量的基本需求。

1.2 路基路面设计

1.2.1 路基路面

在改扩建路基路面设计阶段，则应开展现状道路路面的检测工作，对其中存在的路基路面质量缺陷进行分析，为改扩建道路提供一定参考，同时需明确改扩建路基路面的构造体系，合理设计路基坡度、路基宽度、路面结构层形式及选取材料要求等。改扩建路基路面需要适应较大的交通流量及超重载车辆的通行需求，多采取单侧、双侧路基加宽形式（新建路线则重新设计路基路面），并结合线路选择、地形地貌等特点合理优化技术标准，降低土方开挖的回填量，减少施工成本的浪费[1]。

1.2.2 管路排线

路基路面设计中，需要对建设场址相关管线进行有效排查，分析通信、供水、电力管线管道分布对路基路面设计的影响，避免造成因管线排布缺陷而引发的二次返工返修。此外，软土地区路基不均匀沉降问题也应引起重视，路基不均匀沉降容易引发路面结构开裂、路基边坡坍塌失稳等病害。技术人员需要对路基沉降进行分析计算，并采取有效的加固措施，确保路基路面使用寿命。

2 道路现状分析

广州市某山区道路改造工程全长5.4 km，沿线地形高差变化幅度较大，最大可达220 m，土质以软土为主，局部裸露岩石，地貌较为复杂。区域路网经多年运营，基本达到二级公路设计标准。该道路经多次改造，虽然路基加宽至9.5 m，但是受限于资金投入及地形环境，并未对平纵面线形设计指标进行优化，路线整体仍旧为四级公路设计标准。

经现场调查表明，该道路平纵面线形设计指标基本达到极限值，道路纵坡最大值接近9.2%，平均纵坡为5.5%；内设平曲线共52个，平曲线半径最小值为19 m，半径不超过55 m的平曲线为28个，占比超过50%。局部路段存在陡坡急弯，路段视距条件极差，交通冲突时常发生，严重降低了道路的使用功能，威胁行车安全。此外，该道路日交通量接近2 900辆左右，且逐年增长趋势较大，现状道路难以适应日益增长的交通需要，由于衔接处多为二级公路，该道路线形设计指标对全路网的运营影响极大。该道路受地形限制较为显著，在原道路基础上进行改扩建工作较为复杂[2]。

项目拟新建路线，将对原有交通流量进行分流，减缓该处交通压力，需要对原有道路增设必要的交通防护措施。通过该区域未来10年的交通发展规划可知，新建路线主要设计在原有路线左侧，以便更好地与区域路网相互结合，道路改扩建路线规划示意图如图1所示：

3 路线方案设计

3.1 总体设计原则

改建路线应能满足区域交通流量需求，改善旧路交通缺陷。路线方案总体设计应呈现安全、快捷、工程量少的特点，能够结合地形、地貌及现场构筑物位置等环境合理应用路线相关设计指标，对沿线村落提供必要的生产生活便利。

3.2 技术标准

改建道路根据实际交通量分布拟采取二级公路技术标准进行路线设计，考虑左线位置存在数量较多的超重载车辆通行情况，设计道路速度为40 km/h、荷载等级为公路I级，路线设计参数应满足规范要求，具体如表1所示。

3.3 方案比选

3.3.1 方案I

方案I作为推荐方案，设计路线起点位于原道路A点，距公路收费站南部0.9 km，沿左侧方向顺着山坡进行展线，在临近村落北部的沟谷内设置回头线进行跨越，其后经三个村落至山脚位置设置回头弯线，线位需要顺着原道路左侧山坡布置，最后衔接于横向二级公路（终点位置B）。方案I路线设计全长达到6.4 km，主要技术指标如下：路线平面共设计24个平曲线交点，平曲线长度占路线全长的51%，平曲线半径控制在100～150 m范围；全线共设计回头曲线4处，回头曲线半径分布在35～60 m之间；路线纵断面共存在12个变坡点，竖曲线长度占路线全长的31%，最大纵坡3处，设计坡度为5%，最小纵坡1处，设计坡度为0.9%，路线平均纵坡为4.1%；路线最短坡长1处，设计为125 m，凹、凸竖曲线最小半径设计为4 000 m，分别存在1处[3]。

3.3.2 方案II

方案II为比较方案，该方案路线设计起点同样位于原道路A点，在首个山坡位置左侧进行原道路分流，之后沿着山坡左侧进行布线，在临近村落的沟谷内需要设置回头弯线进行跨越，之后在村落南侧进行布线，穿越山脊后则需要在山脚位置设置回头弯线，顺着旧路左侧坡面布线后汇交二级公路于B点。方案II路线设计全长6.1 km，路线主要技术指标如下：路线平面共设计24个平曲线交点，平曲线长度占全线长度的56%，平曲线设计半径控制在110～160 m之间，全线设计有3处直径大于35 m的回头曲线；路线纵断面设计有16个变坡点，竖曲线长度占全线长度的41%，最大纵坡设计有5处，坡度为5.2%，最小纵坡设计1处，坡度设计为0.9%；最短坡长设计有1处，设计为175 m，凹、凸竖曲线最小半径设计为4 000 m，分别存在1处。

3.4 评选结论

方案I具备以下优点：路线纵面设计平均纵坡为4.1%，最大纵坡为5%，对于路段超重载车辆通行较为有利；路线途经较多的村落，对当地居民出行提供较大便利，且总体交通组织流畅，交通合流、分流位置不会出现安全冲突。此外，方案I高填深挖路段较少，土石方工程量较少，对周围山区生态破坏程度小；路线桥梁工程等关联构筑物数量少，施工成本较低，施工难度有限。但是该路线局部路段处于阴坡，且平面指标较低，存在一定的行车安全风险。

方案II优点如下：路线基本顺着阳坡进行布置，交通组织流畅，阴雨季节行车不存在安全隐患；路线整体设计g3jrzSdrC2tLAUdwy1uuJg==较为平缓，土石方开挖较少，对周围生态影响程度有限；桥梁工程等构筑物数量少，造价低，施工方便。缺点如下：路线平面、纵断面的设计指标略差于推荐方案，路线平均纵坡为4.2%；路线布设地质条件较差，软土沉降易过大，后续路基工程易出现失稳坍塌，局部路段需要进行大幅的土石方开挖，也需要做好不良地质的处理及加固[4]。

通过技术指标、施工难度、交通组织及工程造价等几个方面的比较，项目最终选取方案I作为路线的设计方案，主要设计参数对比如表2所示：

4 路基设计

4.1 路基设计参数

推荐方案I设计路线存在大范围的软土分布，路基设计需要充分依据地形地质环境优化边坡坡率，尽可能减少出现土方开挖回填量过大的情况，同时也需要注重周围生态环境的保护。路基设计宽度为9.5 m，硬路肩（2×0.75 m）+行车道（2×3.75 m）+硬隔离（0.5 m），路肩横坡、行车道横坡均设计为2%。路基标准横断面设计示意图如图2所示：

图2 路基标准横断面设计示意图（单位：cm）

4.2 路基边坡

4.2.1 填方路基边坡

改建道路一般为填方路段，边坡斜率主要由坡高、填筑材料等因素决定。填方路基边坡高度不超过8 m时，边坡设计为单级边坡、坡率为1∶1.5。靠近山体处的填方边坡和山体之间需要做成平台结构，尽可能充分利用现场土方，确保路基的稳定性。当路基填方高度在10～30 m之间时，则为典型高边坡，该边坡设计为台阶形式，单级台阶高度设计为10 m，一级、二级、三级边坡坡率分别设计为1∶1.5、1∶1.75、1∶1.75，边坡平台设计宽度均为2 m。

4.2.2 挖方边坡

路堑边坡设计则需要依据实际地形地质、边坡高度等条件构造其参数。挖方路段的挖方高度不超过3 m时，边坡设计为直线状、坡率为1∶1；当边坡高度为3～12 m时，设计边坡坡率为1∶0.5，而在施工条件较为宽松区域，边坡坡率则可设置为1∶1，边坡不设置台阶；当边坡开挖高度在12～20 m之间时，则边坡需要设置为台阶形式，高度每隔8 m设置一平台，平台宽度应控制在3 m以上，挖方边坡坡率均设计为1∶0.5；当边坡高度超过20 m时，边坡设计采取台阶形式，单级边坡高8 m，最后一级边坡坡率设计为1∶0.75，其余边坡均设计为1：0.5，平台宽度设计为3 m。

5 路面设计

5.1 路面结构设计

路面结构主要依据交通流量、运输特点、路面强度要求、外界环境等条件进行设计。考虑改建项目的前期资金投入及工程特点，拟采取水泥混凝土路面，结构层设计如下：水泥混凝土（20 cm）+乳化沥青封层+水稳碎石基层（20 cm）+水稳石灰稳定砂砾底基层（20 cm），路面结构层总厚度为60 cm。基层水泥剂量为5%，底基层中水泥：石灰：砂砾配比为5∶5∶90。

5.2 结构层材料技术要求

路面结构层水泥混凝土设计强度应不小于6 MPa，强度等级大于C30。在水泥混凝土设计中，水泥为42.5级硅酸盐水泥，粗集料选取洁净度较高的碎石，最大公称粒径不超过31.5 mm，细集料选取中砂，沥青则选取70号A级重交通石油沥青，技术指标如表3所示[5]：

6 结论

道路改扩建作为缓解交通压力的重要举措，前期路线、路基、路面方案研究具有重要的指导意义，在改扩建设计中应综合现状道路交通情况、建设场址地形地貌、技术经济条件等进行方案优化。该文依托广州市某山区道路改建项目进行路线方案的比选分析，在此基础上进行路基路面设计要点的研究。该改建项目能够有效控制工程造价，提升区域交通承载水平，对类似项目建设具有一定指导作用。

参考文献

[1]杨伟.泡沫轻质土在软土地基道路改扩建中的应用[J].合成材料老化与应用，2020（5）：94-96+130.

[2]柳海波.改扩建公路路线设计中的存在问题及控制重点研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2023（2）：65-68.

[3]罗剑航，石欢欢.永州某市政道路改扩建项目设计探讨[J].工程技术研究，2022（10）：209-211.

[4]毛文武.市政道路改扩建工程项目的路基拼接施工[J].建筑发展，2023（1）：4-6.

[5]秦政.改扩建道路路线与路面路基设计分析[J].工程技术研究，2023（21）：175-177.