公路改擴建工程的路面、路基設(shè)計研究

劉廣勛

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，道路交通量不斷擴大，為滿足交通需要，原有道路面臨改建、擴建的現(xiàn)實問題。公路改擴建既要符合公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，又要緩解交通壓力，提高公路承載力，延長公路使用壽命，這是現(xiàn)階段公路改擴建必須解決的難題。本文分析了我國公路使用現(xiàn)狀，以公路改擴建工程設(shè)計原則為切入點，提出相關(guān)優(yōu)化設(shè)計方法，以期提高我國公路改擴建工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：公路改擴建;使用現(xiàn)狀;原則;類型;優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：U416.1文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）32-0097-03

Abstract： With the rapid development of China's social economy， the volume of road traffic continues to expand， in order to meet the traffic needs， the existing roads are facing practical problems of reconstruction and expansion. Highway reconstruction and expansion must not only meet the highway construction standards， but also relieve traffic pressure， increase highway bearing capacity， and extend highway service life， which is a difficult problem that must be solved in highway reconstruction and expansion at this stage. This paper analyzed the current situation of highway use in China， took the design principles of highway reconstruction and expansion projects as the starting point， and proposed relevant optimization design methods， in order to improve the quality of highway reconstruction and expansion projects in China.

Keywords： highway reconstruction and expansion;current use situation;principle;type;optimization design

公路改擴建工程指的是對原有公路進行改造、拓寬，盡可能充分利用原有基礎(chǔ)設(shè)施資源，提高公路通行能力，滿足經(jīng)濟發(fā)展對交通規(guī)模的需求，實現(xiàn)道路改擴建與經(jīng)濟發(fā)展的雙向驅(qū)動。公路改擴建工程關(guān)鍵在于前期的路面、路基設(shè)計，通過優(yōu)化設(shè)計與提高施工質(zhì)量，以保證公路通行的安全性與可靠性。但是，在實際執(zhí)行過程中，公路改擴建工程依然存在一些問題，影響公路的通行能力，沒有充分發(fā)揮自身的經(jīng)濟價值和社會價值?；诖?，本文從不同方面討論了公路改擴建工程的路面與路基設(shè)計。

1 我國公路使用現(xiàn)狀

1.1 原有公路規(guī)劃設(shè)計缺乏發(fā)展性

我國公路大規(guī)模建設(shè)開始于改革開放初期，受歷史條件的限制，過去，我國城市化水平較低，原有規(guī)劃設(shè)計水平較低，公路路面設(shè)計寬度較窄，尤其是公路設(shè)計密度比較集中。隨著城市化進程的加快、城鄉(xiāng)之間經(jīng)濟往來增多，交通量大增，原有公路路面承載力與經(jīng)濟社會發(fā)展需求發(fā)生沖突，原有密集的公路設(shè)計不利于城市交通疏導(dǎo)，容易引發(fā)交通擁堵，不利于人們出行安全。

1.2 原有公路的路面和路基病害頻繁發(fā)生

當(dāng)前，我國要大力開展公路改擴建工程。原因是部分公路的路面寬度不能滿足交通量需求;部分公路的路面、路基使用時間較長，受自然環(huán)境及人為因素影響，出現(xiàn)質(zhì)量問題;受施工材料、施工器械設(shè)備及施工技術(shù)的限制，原有公路使用一定時間后，路面和路基病害頻發(fā)。

2 公路改擴建工程設(shè)計原則

2.1 堅持因地制宜的原則

公路改擴建工程設(shè)計以公路路面與路基單側(cè)或雙側(cè)加寬為主要方式，旨在降低施工難度和對周邊環(huán)境的影響。公路改擴建工程設(shè)計必須堅持因地制宜的原則，充分考慮各種施工影響因素。對于坡度較低的微丘地區(qū)來說，公路改擴建工程路面路基可綜合采用雙側(cè)拼接和局部分離兩種方式。城市公路改擴建則要依據(jù)原有公路等級及病害程度制定施工設(shè)計方案，避免因循守舊，套用設(shè)計，造成資源浪費[1]。

2.2 堅持安全第一、以人為本的原則

在對公路改擴建工程進行路面與路基設(shè)計時，首先要確保設(shè)計安全、施工安全、使用安全，堅持以人為本，改擴建方案設(shè)計以滿足人們的實際需要，符合經(jīng)濟社會發(fā)展水平，保證交通道路通行安全與周邊環(huán)境安全為目的。另外，應(yīng)依據(jù)周圍環(huán)境影響，合理設(shè)計施工方案，保證后期施工有序進行。

3 優(yōu)化公路改擴建工程路面與路基設(shè)計的措施

公路改擴建工程中，優(yōu)化路面和路基，對延長公路使用壽命，最大限度節(jié)約成本具有重要作用。因此，優(yōu)化公路路面與路基設(shè)計是一項科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、需要全面考慮的工作。

3.1 重視前期準(zhǔn)備工作

3.1.1 重視原有路線數(shù)據(jù)收集。在進行公路路面路基改擴建設(shè)計前，設(shè)計人員需要收集原有公路規(guī)劃圖紙、設(shè)計資料、施工圖紙等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)專業(yè)知識進行系統(tǒng)分析，結(jié)合現(xiàn)有需求，對路線數(shù)據(jù)進行匯總。分析要點主要包括四點。其一，設(shè)計人員要認(rèn)真研究原有公路坐標(biāo)、垂直指標(biāo)數(shù)和原有設(shè)計原理;其二，對原有公路坐標(biāo)數(shù)據(jù)進行實際測量，以確定原有公路路線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，根據(jù)實際測量判斷公路坐標(biāo)、垂直指標(biāo)數(shù)是否正確[2];其三，根據(jù)實際測量結(jié)果，結(jié)合改擴建要求，重新計算相關(guān)路線數(shù)據(jù);其四，認(rèn)真對比新舊數(shù)據(jù)指標(biāo)，在滿足改擴建要求基礎(chǔ)上，設(shè)計新公路具體路線。

3.1.2 深入開展路面與路基現(xiàn)狀調(diào)查。在進行路面與路基設(shè)計前，為保證設(shè)計方案的可行性，除了要對原有數(shù)據(jù)進行收集、分析外，還須對需要改擴建的公路路面和路基進行現(xiàn)狀調(diào)查，包括該路段交通運行狀況、來往車流量、交通量主要集中時段、周邊建筑環(huán)境、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平等因素，根據(jù)原有路面路基狀況及其他綜合因素的分析，編制科學(xué)、合理、可行的路面與路基改擴建整體方案。整體改擴建方案確定后，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)資料，進行修改、完善，以保證改擴建方案可行。

路面與路基改擴建方案主要是對舊路的改擴建，根據(jù)路況情況，可分為三種。一是對原有路面兩側(cè)同時進行加寬改造，這種設(shè)計方案相對簡單，能夠充分利用原有的路面、路基資源，保持原路面線型;二是根據(jù)路面與路基情況有針對性地進行單側(cè)加寬，該方案能夠有效節(jié)省人力、物力投資，對交通通行影響較小;三是根據(jù)原有線路新建平行線路，為減少施工對原有路段交通通行的影響，該方案投資較大，工程時間較長，但改擴建工程完成后，加上新建公路，其能夠有效緩解交通壓力。具體方案設(shè)計還需要綜合考慮，尤其要考慮特殊路段地形地質(zhì)的影響，在整體改擴建工程方案的基礎(chǔ)上，對局部路段進行特殊設(shè)計。

3.2 優(yōu)化路面設(shè)計方案

在公路改擴建工程中，路面與路基設(shè)計首先要滿足基本建設(shè)和養(yǎng)護要求，路面結(jié)構(gòu)需要盡量與原路面保持一致。在路面改擴建工程設(shè)計中，如原路面所用混合料性質(zhì)能滿足改擴建后的需求，則應(yīng)盡量保留，這樣能有效縮短工期，減少改擴建投入。

3.2.1 優(yōu)化原路面修補方案。目前，公路路面修補技術(shù)主要有兩種。一是采用貼縫帶對路面裂縫進行貼縫處理，二是采用玄武巖纖維拌和乳化瀝青對路面進行修補。兩種技術(shù)各有特點，具體采用哪種方式，人們需要根據(jù)路面狀況及現(xiàn)場施工條件來確定。第一種修補技術(shù)操作簡單，不需要操作機器，但貼縫帶黏結(jié)性要求高，其受雨水、氣溫的影響小，有效使用期長，投入成本較低，對周邊環(huán)境影響小，能夠保證道路正常運行，方便公路路面后期養(yǎng)護。

當(dāng)原有路面發(fā)生車轍現(xiàn)象，或路面坑槽、裂縫較大時，人們需要采用第二種修補技術(shù)，以改善路面原有瀝青性質(zhì)。該方法具有綠色、環(huán)保、抗沖擊、抗氧化的特點，通過玄武巖纖維拌和乳化瀝青的攪拌混合，能夠有效預(yù)防瀝青路面容易老化的問題，延長公路使用壽命，提高瀝青路面質(zhì)量[3]。

3.2.2 利用就地冷再生技術(shù)改造舊路面。若舊公路路基無病害，或舊路面病害較多，基礎(chǔ)養(yǎng)護工作無法達到施工質(zhì)量要求，則可利用就地冷再生技術(shù)對舊路面進行破碎、銑刨、翻挖、篩分等，添加乳化瀝青、石灰、水泥、粉煤灰等再生材料后進行拌和攤鋪，用作路面的基層或瀝青下面層。就地冷再生技術(shù)的有效應(yīng)用能夠減少舊路面銑刨后的材料浪費，不僅能將廢棄物變廢為寶、重新利用，還降低了施工成本[4]。

3.3 優(yōu)化路基設(shè)計

除了路面，公路改擴建工程還包括對路基的改擴建。相對公路路面改擴建設(shè)計而言，路基設(shè)計工作較為復(fù)雜。

3.3.1 加寬路基的質(zhì)量控制。加寬地基施工時，加寬路基的填料與老路基填料要盡量保持一致，若受限于施工條件，可選擇沉降量小、透水性高的碎石土、砂礫土、粉煤灰等路基填料，以提高路基強度。填筑完成后的路基必須進行加固處理，利用排水固結(jié)法和強夯法提高其承載力與穩(wěn)固性，有效預(yù)防沉降現(xiàn)象。

3.3.2 路基的加寬拼接設(shè)計。在公路路基改擴建設(shè)計中，路基加寬拼接設(shè)計是重點，也是難點。路基加寬拼接技術(shù)直接影響路基施工質(zhì)量。目前，我國公路路基改擴建主要有兩種形式，即單側(cè)路基加寬和雙側(cè)路基加寬。加寬新舊路基時，如果設(shè)計不合理，就容易造成新舊路基加寬處出現(xiàn)沉降、縱向裂縫等問題，給公路交通安全通行帶來隱患。因此，路基加寬拼接方案必須保證其科學(xué)性、合理性、有效性。

優(yōu)化新舊路基拼接處理時，首先考慮在拼接處挖設(shè)臺階。施工人員需要以臺階狀的形式對原有路基的邊坡進行開挖施工，合理把控臺階寬度，正常情況下，臺階寬度需要大于2 m;受地形地勢條件限制，臺階寬度達不到2 m時，寬度應(yīng)至少保持在1 m。為便于后期施工，開挖的臺階應(yīng)有一定坡度，保持傾斜。此外，可在每層臺階底部鋪設(shè)土工格柵，達到減少新老路基沉降差的目的，也可在新舊路基完全填筑完成后在路基結(jié)合部位的頂部加鋪土工格柵[5-6]。鋪設(shè)土工格柵時，應(yīng)從老路基方向鋪向新路基方向。一般至少鋪設(shè)三層，每層間隔20 cm，鋪設(shè)時先將土工格柵一端錨固在老路基中，然后拉伸格柵產(chǎn)生2%～4%的拉力鋪向新路基，每隔2 m左右用U形鋼釘將格柵固定在路基內(nèi)，相鄰兩幅土工格柵需要搭接至少0.2 m。在高路堤新老路基結(jié)合部，應(yīng)至少鋪設(shè)六層土工格柵，以減少路基沉降。

3.4 優(yōu)化排水設(shè)計

優(yōu)化排水設(shè)計是公路改擴建工程的一項主要任務(wù)。隨著城市生產(chǎn)生活用水量的增加，加上自然降水的變化，原有公路排水設(shè)計不能滿足現(xiàn)階段排水需求，公路路面與路基因排水不暢而產(chǎn)生的病害不斷增加。因此，在進行公路改擴建路面與路基設(shè)計時，優(yōu)化排水設(shè)計必不可少。為優(yōu)化排水設(shè)計，首先應(yīng)摸清施工地段周圍的水文情況，根據(jù)數(shù)值計算，對原有公路排水邊溝尺寸進行調(diào)整，對其他原有排水設(shè)施進行優(yōu)化，提高排水能力。另外，為有效緩解因雨水長期沖刷對路基的沖擊，可在符合改擴建要求的前提下，在公路排水邊溝內(nèi)側(cè)鋪設(shè)實心的六棱磚，這種六棱磚能夠增強原有邊溝的受沖擊力，提高公路路基外部對雨水沖刷的抵抗力[7]。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和需求的擴大，公路改擴建成為滿足交通運輸需求、提高公路等級的一項最佳選擇。目前，部分改擴建工程仍然存在諸多問題，如路面縱向開裂、新舊路基產(chǎn)生不均勻沉降等，這些問題都直接影響著公路的使用質(zhì)量及壽命。因此，在優(yōu)化公路改擴建工程設(shè)計時，應(yīng)堅持節(jié)約為先、保護為主、改擴建為輔的原則。改擴建工程首先應(yīng)在充分利用舊路的基礎(chǔ)上對原有路面與路基進行規(guī)劃布局，根據(jù)地形地勢、交通流量、自然氣候、數(shù)據(jù)收集等因素確定改擴建方案，并利用一切手段優(yōu)化公路改擴建設(shè)計，及時解決公路損害問題。改擴建方案既要減少對交通運行狀況的影響，又要充分利用現(xiàn)有資源，降低公路改擴建成本和對自然環(huán)境的破壞，節(jié)約土地資源，同時滿足當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟長期發(fā)展的需要。

參考文獻：

[1]梁新政，何淼.滬寧高速公路擴建工程路基拼接處治措施及其作用機理[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2007（4）：59-62.

[2]方德春，肖鴻，叢嘯，等.高速公路改擴建工程規(guī)劃設(shè)計擴建模式分析研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2017（3）：58-59.

[3]袁東杰.公路路面擴寬施工老路面處理技術(shù)[J].設(shè)備管理與維修，2019（9）：146-147.

[4]胡長友，張躍，宋文柱，等.就地冷再生技術(shù)在吉林省公路改建工程中的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2006（11）：26-28.

[5]王曉，楊少偉.高速公路改擴建工程交通組織方案優(yōu)化設(shè)計[J].西南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011（9）：260-265.

[6]文健康.在公路改（擴）建工程項目設(shè)計中應(yīng)注意的幾點建議[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2015（2）：269-271.

[7]林浩.道路改造設(shè)計中老路路基、路面利用問題分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2020（9）：275.