談舊路改造工程路基路面設(shè)計問題

孫茂輝 牛 浩

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

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談舊路改造工程路基路面設(shè)計問題

孫茂輝 牛 浩

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

結(jié)合某舊路改造工程的特點，介紹了舊路改造路基路面的設(shè)計內(nèi)容，并從舊路再利用、舊路加寬處理、新舊路面交接等方面，闡述了舊路改造施工的注意事項，使改造后的道路滿足該地區(qū)的交通運營需求。

舊路改造，路基，路面，施工方法

0 引言

公路交通運輸?shù)拇罅μ嵘俏覈?jīng)濟高速發(fā)展的保障。近年來，國家對公路建設(shè)的投資力度不斷增大，道路路網(wǎng)建設(shè)不斷完善，村村通公路已經(jīng)趨于初步完善。但是隨著社會經(jīng)濟的提高，為了保證路網(wǎng)暢通，除了新建公路路網(wǎng)之外，對原低等級公路進行維修改造，提升荷載等級，則更為關(guān)鍵[1-3]。

當(dāng)前，舊公路常常面臨著荷載等級偏低、重載負荷下路面結(jié)構(gòu)破壞、路基沉降等各種不利因素，針對舊路病害和社會需求，對舊道路進行拓寬改造，是對可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大實踐，并對相應(yīng)的設(shè)計與技術(shù)提出了更高的要求[4，5]。

本文以湖北省河金省道改造工程為背景，基于該項目道路特點，對其路基設(shè)計、路面設(shè)計進行闡述，并就舊路利用及新舊道路結(jié)合等難點進行分析，以期達到拓寬舊路改造設(shè)計思路，提高舊路改造效率的目的。

1 工程背景

河金省道位于湖北省陽新縣境內(nèi)，該改建工程是湖北省黃石市“十一五”干線公路網(wǎng)改造工程之一，對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟交通社會發(fā)展有著重要的意義。該工程路線起點樁號為K4+850，基本沿老路布線，局部裁彎取直，經(jīng)太子等5鎮(zhèn)改線段后繼續(xù)利用老路，止于大王鎮(zhèn)與大冶交界處，即本線終點K34+055。路線全長29.205 km。

本路段路基寬度為10 m，路面寬度7 m，局部路段路基寬度為12 m，路面寬度10 m。全線為二級公路。路基挖方7.90萬m3，路基填方11.95萬m3，路基防護工程2 800 m3，路基排水工程29 310 m3，涵洞93道，平面交叉86處。

本線路主線平曲線共設(shè)109個交點(不包括起點和終點接線)，平均每千米3.732個；豎曲線交點36個，平均每千米2.05個，平曲線最小半徑R=35 m，平曲線占線路總長44.1%，豎曲線最小半徑：凸型800 m，凹型800 m，豎曲線占線路總長39.516%，最大縱坡為7.75%，最短坡長為67 m。

2 路基路面設(shè)計

2.1 舊路改造特點

舊路改造不同于新建道路，其由于受到舊路地形影響，基本路線平面布置應(yīng)基于舊路趨勢，對于舊路布置中，不合理的布線情況，進行局部調(diào)整，同時根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌顩r，進行優(yōu)化，這要求設(shè)計及施工者具有前瞻性和整體把握意識，對舊路路線基本情況應(yīng)掌握透徹。

從技術(shù)上考慮，舊路改造存在一系列的技術(shù)難點，比如路面結(jié)構(gòu)調(diào)整、填挖方修改、新舊路面銜接及路面結(jié)構(gòu)層變化等。這對施工工藝及施工技術(shù)提出了新的要求。

基于以上問題，舊路改造工程對設(shè)計與施工人員要求較高，對技術(shù)需求具有新型、經(jīng)濟等特點。

2.2 路基設(shè)計

路基是公路的重要承重層，直接影響到公路的安全和運營，本著適用、安全、美觀和經(jīng)濟的設(shè)計原則，應(yīng)該在充分認證和比選的基礎(chǔ)上進行相關(guān)路基設(shè)計。

本工程相關(guān)路段按平原微丘二級公路設(shè)計，計算行車速度為40 km/h。一般路段路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：土路肩2×1.5 m，行車道2×3.5 m，路基寬度10 m；街道路段路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：土路肩2×1.0 m，行車道2×5 m，路基寬度12 m。路面橫坡(不含超高路段)：土路肩為3%，行車道為2%。

1)路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面及邊坡坡率。一般填方路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面由路面系、邊坡、護坡道、邊溝組成；挖方路基則包括路面系、邊溝、碎落臺等結(jié)構(gòu)。

基于安全設(shè)計理念，填方路基當(dāng)邊坡高度小于8 m時，邊坡坡率采用1∶1.5；當(dāng)邊坡高度大于8 m時，邊坡上部高度8 m范圍邊坡坡率采用1∶1.5；8 m以下邊坡坡率采用1∶1.75。土質(zhì)挖方邊坡，邊坡坡率采用1∶0.75，當(dāng)邊坡高度大于8 m時，邊坡下部8 m范圍坡率采用1∶0.75，8 m以上坡率采用1∶1。

2)挖臺階。地面自然橫坡陡于1∶5的填方路段是危險地段，對于該情況，橫縱向均設(shè)置相應(yīng)的臺階，以保證路基結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定性，臺階坡度設(shè)置為4%，寬度最小2 m，且向內(nèi)傾斜。

3)路基填筑及填前壓實。路基填筑質(zhì)量直接關(guān)系到成型以后路面是否沉降，為了保證路面結(jié)構(gòu)邊緣壓實，對路面兩側(cè)延寬50 cm進行填筑，填筑加寬段與路基段同步施工進行，待路基完成后，再進行邊坡修正。路基基底壓實度不小于90%，當(dāng)填土高度小于0.8 m時，壓實度不小于95%。

4)特殊路基處理。本工程特殊路基主要是軟土地基路段，針對軟土路基病害特點，采用抽水清淤、換填砂性土、加鋪砂礫墊層的方式進行處理?；靥钔翍?yīng)注意壓實，過水塘、河渠段路基砌筑漿砌護坡，防止水流沖刷路基邊坡。

5)路基壓實。路基壓實能夠保證新路路基成型后避免沉降，是一項非常重要的工作。針對路基壓實問題，應(yīng)對以下問題進行考慮：a.原地面在進行表面層清除后，壓實度應(yīng)不低于90%；b.沖壓碾壓對各種地形都具有較好的效果；c.分層填筑層厚高度基于0.2 m～0.25 m之間，為了保證結(jié)構(gòu)層不沉降，壓實標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)提高1個百分點；沉降與路基剪切變形有關(guān)，而與剪切變形密切相關(guān)的是填筑速度，故對施工速度應(yīng)具有一定的限制與控制。

2.3 路面設(shè)計

鑒于本工程所處地區(qū)地理環(huán)境及筑路材料、施工技術(shù)、養(yǎng)護水平的綜合因素考慮，本著施工便利、經(jīng)濟合理的原則，路面結(jié)構(gòu)采用水泥混凝土結(jié)構(gòu)。主要設(shè)計參數(shù)為：設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸載為BZZ-100，交通增長率為6%。

針對該路段交通量及路面結(jié)構(gòu)進行相關(guān)分析計算，該路段水泥混凝土路面設(shè)計車道適用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為568次，路面設(shè)計基準(zhǔn)期為20年，設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)為2 974 292次；由此可見，路面所承受荷載較大，其為重交通等級；基層頂面當(dāng)量回彈模量為208.8 MPa，混凝土彎拉強度為5 MPa，混凝土彎拉模量為31 000 MPa，土基回彈模量36 MPa(以中濕計)，面層采用35號水泥混凝土。

路面結(jié)構(gòu)層類型如下：

1)干燥路段：24 cm厚水泥混凝土面層，1 kg/m2的乳化瀝青封層，20 cm 6%的水泥穩(wěn)定碎石上基層。適用于填方高度在0 cm～50 cm。

2)中濕路段：24 cm厚水泥混凝土面層，1 kg/m2的乳化瀝青封層，20 cm 6%的水泥穩(wěn)定碎石上基層，20 cm 10∶90石灰石屑下基層。適用于填方高度在50 cm～100 cm及挖方路段。

3)潮濕路段。24 cm厚水泥混凝土面層，1 kg/m2的乳化瀝青封層，20 cm 6%的水泥穩(wěn)定碎石上基層，20 cm 10∶90石灰石屑下基層，30 cm礦渣墊層。適用于加寬部分。

為配合國家GPM工程，路緣兩側(cè)一律設(shè)置25×30漿砌片石護肩帶。路面結(jié)構(gòu)層如圖1所示。

3 注意事項

3.1 舊路再利用

舊路再利用最大的優(yōu)勢在于經(jīng)濟成本顯著降低。由于舊路利用充分考慮到了當(dāng)前公路可利用價值，其對成本控制較好。當(dāng)前，舊路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低，是舊路再利用的一大難點，既為了保證經(jīng)濟上的優(yōu)勢，又要確保建成后道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合交通需求，尋求兩者之間的平衡是重要的考量因素。針對當(dāng)前道路交通荷載急劇增長的特點，兩者之間應(yīng)偏重于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以發(fā)展角度衡定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以經(jīng)濟指標(biāo)為輔助，確保關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)能夠滿足交通需求。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合舊有道路的平面線、縱斷面等，進行適當(dāng)?shù)臄M合、調(diào)整，在滿足規(guī)范基本要求的前提下，優(yōu)化道路平面、縱斷面等參數(shù)，保證道路改造具有經(jīng)濟、適用的特點。

3.2 舊路處理

在進行新路基填筑之前，應(yīng)對舊路基進行相應(yīng)的處理。路基基底清除是一項重要的工作，除此之外，還應(yīng)視地質(zhì)條件不同進行特殊路基段處理，如軟土路基處理、膨脹土路基處理等。其中，排水清淤是重中之重。為了防止水對結(jié)構(gòu)層的影響，首先應(yīng)該正確確定路基類型，尋找路基可能會發(fā)生的病害，在此基礎(chǔ)上，針對不同路基特點，進行改善。路基修筑前還應(yīng)進行原基底壓實度檢測，以保證路基質(zhì)量。

3.3 新舊路面交接

新舊路面交接存在不均勻沉降的問題，由于新舊路基沉降量修筑時間、修筑材料等不同，極易產(chǎn)生沉降不同，間接導(dǎo)致路面開裂、破損等病害。針對該情況，首先應(yīng)盡量保證兩者沉降量相一致，其次若出現(xiàn)病害，特別是對水泥混凝土路面而言，需要進行加固處理。加固處理多采用鋼筋網(wǎng)進行，推薦采用雙層鋼筋網(wǎng)加固，混凝土板上下部均會受彎變形，雙層鋼筋網(wǎng)能夠有效的提高混凝土板的抗彎能力，改善結(jié)構(gòu)受力。

3.4 加寬處理

為了適應(yīng)新的交通量情況，舊路改造加寬是常見的施工情況。路基加寬常常會導(dǎo)致公路運營過程中路面產(chǎn)生各種裂縫、下沉等病害。

除此之外，由于舊路基固結(jié)沉降基本完成，而新路基沉降較大，之間產(chǎn)生的縱向裂縫會較為明顯；而加寬段由于和老路基未形成統(tǒng)一體，若處理不當(dāng)會形成一個滑動面，并有可能隨之滑動。

針對上述問題，路基加寬應(yīng)對以下問題進行深入考慮：

1)路基加寬段施工方案確定。施工技術(shù)方法不同會導(dǎo)致路基沉降不同，因地制宜，根據(jù)實際地質(zhì)條件與原路基情況，制定詳細可行的加寬施工方法是必要和重要的。

2)開挖處理。為了減小新舊路基沉降差，對原路基邊坡進行開挖并形成臺階狀，是一種可選擇方案，此方法還能有效的避免兩者形成明顯的滑動面，以致兩者相對錯位。農(nóng)田加寬時，應(yīng)對軟土進行特殊處理，翻曬土體等都是可選擇方案，必要時，應(yīng)進行路基土換填。

3)路基壓實。加寬段路基壓實程度與壓實質(zhì)量，是保證路基結(jié)構(gòu)沉降較小的關(guān)鍵。對原路面進行清表處理后，填筑路基壓實度應(yīng)控制在92%以上，壓實層厚應(yīng)控制在0.2 m。壓實過程中，易采用重型壓路機進行壓實處理，若邊緣地區(qū)壓路機不能進行有效的壓實，應(yīng)采用小型壓路機或采用夯實機進行夯實壓實，以保證路基的壓實質(zhì)量。

3.5 施工方法

1)對清淤回填及換土路基，應(yīng)將淤泥清除徹底，回填土采用粒料土，并按規(guī)定要求壓實，以確保路基穩(wěn)定。

2)對含石較多的填方段，應(yīng)按規(guī)范要求填筑壓實，以保證路基的整體壓實度和強度。

3)對基層表面進行處理時，應(yīng)保證其平整，且路拱坡度應(yīng)與路面相一致，施工時，對施工工藝與施工質(zhì)量進行嚴(yán)格把控，保證混合料攤鋪不產(chǎn)生粗細顆粒的離析。在進行施工時，為了保證混合料質(zhì)量，應(yīng)保證顆粒均勻分布，養(yǎng)生及時，最佳方法是采用廠拌混合料。

4)在進行路面結(jié)構(gòu)層施工前，應(yīng)確?；鶎拥南鄳?yīng)標(biāo)高與平整度符合規(guī)范要求。

5)由于本工程基本上為老路改造工程，由于原老路路堤邊坡較陡，砍樹挖根后，老路堤穩(wěn)定性降低，阻止重車過分靠邊緣行駛，防止老路基坍塌，如遇雨天，尚應(yīng)注意防止雨水侵蝕清除植被后的老路路基體，以防滑塌。

4 結(jié)語

舊路改造具有施工周期緊、技術(shù)難度大等特點，既要對原路段進行最大程度的利用，又要根據(jù)當(dāng)前實際交通狀況進行調(diào)整與優(yōu)化。由于舊路改造對土地資源的最大利用，相比于新建公路，經(jīng)濟上有著不可比擬的優(yōu)勢，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的體現(xiàn)之一。對舊路改造應(yīng)因地制宜，充分發(fā)揮原路的優(yōu)點，以達到經(jīng)濟與技術(shù)的平衡為原則，使得改造以后的道路符合當(dāng)?shù)厝罕姷男枨?，促進當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展。

[1] 梁春潮.談海南縣鄉(xiāng)舊路改造中的設(shè)計原則和方法[J].山西建筑,2014，40(23):182-183.

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[5] 黃祥清.漢宜公路沙洋段舊路改造工程的設(shè)計與施工[J].公路工程,2002,27(1):29-31.

Study of problems of road subgrade and surface design in old road reconstruction

Sun Maohui Niu Hao

(CCCCFourthHighwayEngineeringCo.,Ltd,Beijing100022,China)

Combining with the characteristics of an old road transformation engineering, this paper introduced the design content of sub-grade and pavement of old road transformation, and from the old road recycling, old road widening treatment, old and new pavement transfer and other aspects, elaborated the matters needing attention in old road transformation construction, so that the road after the transformation to meet the traffic operational requirements in this area.

old road transformation, sub-grade, pavement, construction method

1009-6825(2017)07-0128-03

2016-12-24

孫茂輝(1978- )，男，工程師; 牛 浩(1987- )，男，工程師

U416.02

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