道路線形擬合的高速公路改擴(kuò)建加鋪設(shè)計要點(diǎn)

王琦、李澤坤、徐超

（東營市公路勘察設(shè)計院有限公司，山東東營257091）

0 引言

為適應(yīng)日益增加的交通量，很多高速公路面臨改擴(kuò)建，在改擴(kuò)建過程中，路面加鋪設(shè)計作為重要的環(huán)節(jié)，決定了改擴(kuò)建后公路路面的使用性能及安全性，為保證加鋪設(shè)計合理性，設(shè)計中還應(yīng)考慮道路的線形擬合，這就對加鋪設(shè)計提出了更高的要求。

1 道路線形擬合

對高速公路進(jìn)行改擴(kuò)建設(shè)計時，除了要達(dá)到各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，還要充分利用老路。在平縱面設(shè)計階段，需在理想化設(shè)計基礎(chǔ)上，盡可能保留老路原有平縱面，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)木€形擬合。線形擬合指的是根據(jù)實(shí)測線位數(shù)據(jù)，嚴(yán)格遵循盡可能逼近老路現(xiàn)狀的基本原則，實(shí)施的平縱面設(shè)計。

對高速公路實(shí)施改擴(kuò)建時，應(yīng)結(jié)合中分帶邊緣處實(shí)測點(diǎn)位對應(yīng)的平面坐標(biāo)開展擬合。通常情況下，原路平面線形需保持不變，以此降低拼接設(shè)計難度，并減小工程規(guī)模。擬合分析過程中，充分利用左右兩幅硬路肩外緣處測點(diǎn)資料完成校核，將擬合誤差的分布情況繪制成圖，并對誤差的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行計算，同時結(jié)合原路的各項實(shí)際狀況，對擬合誤差進(jìn)行分析[1]。

對改擴(kuò)建項目做擬合設(shè)計時，要嚴(yán)格遵循下列各項基本原則及方法：

一是對于兩側(cè)拼接段，需通過擬合設(shè)計保持原線形；

二是在擬合設(shè)計中需將明式構(gòu)造物及隧道作為主要控制要素；

三是在平面擬合設(shè)計中，主要包含三方面要素，即直線、圓曲線和回旋曲線，實(shí)際工作中要采用靈活方式對原設(shè)計曲線進(jìn)行擬合。

當(dāng)圓曲線的長度相對較大時，在設(shè)計過程中，建議采用兩圓擬合或多圓復(fù)曲線的形式，這樣能最大程度降低擬合誤差。在復(fù)合曲線中，所有圓曲線的長度及半徑都要以測點(diǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)繪曲線曲率分布圖，除此之外，復(fù)合線長度還應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的要求。

對于高速公路，其擬合誤差應(yīng)達(dá)到以下要求：將明式構(gòu)造物及隧道等作為主要控制要素時，擬合誤差不能超過10cm；采用一般路基形式的路段，擬合誤差不能超過10～20cm；同時，誤差的平均值應(yīng)在±5cm以內(nèi)，而標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)在±3cm 以內(nèi)[2]。

對高速公路進(jìn)行縱面線形擬合時，遵循的總體原則和平面線形擬合基本相同，但要注意下列幾方面要點(diǎn)：

一是縱面擬合要分段實(shí)施，當(dāng)原路縱面線形可以達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求時，新縱面線形要和原路線基本相同；

二是縱面擬合設(shè)計時，需將既有的明式構(gòu)造物及隧道作為主要控制點(diǎn)，以保證構(gòu)造物穩(wěn)定性和安全性；

三是除了受凈空限制和構(gòu)造物影響的段落，其他一般段落在改造過程中需嚴(yán)格遵循寧填勿挖的基本原則，也就是按照路面設(shè)計要求及構(gòu)造物限制，遵循寧填勿挖的原則實(shí)施擬合；

四是在縱面線形設(shè)計時，應(yīng)充分考慮和其他方面的協(xié)調(diào)性，如橋梁工程、路線較差等，以此保證方案設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性與合理性[3]。

2 舊路加鋪設(shè)計

對舊路各項技術(shù)狀況做出準(zhǔn)確判斷和評定是編制良好加鋪方案的重要基礎(chǔ)。很多研究都將實(shí)際項目作為基礎(chǔ)，對舊路路面實(shí)際狀況的檢測及改建設(shè)計方式開展了分析探討。以下在總結(jié)以往相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范對舊路路面實(shí)施技術(shù)狀況綜合評價，并明確舊路加鋪設(shè)計及拼接設(shè)計時需要遵循的各項原則。

2.1 舊路路面技術(shù)狀況的綜合評價

在改擴(kuò)建項目中，首先要按規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)要求，以及項目實(shí)際情況，綜合評價路面各項技術(shù)狀況與承載力，主要是對路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與破損情況進(jìn)行評價。其中，對舊路路面技術(shù)狀況做綜合評價時，雖然一般取1km 作為1 個單元，但很多既有公路都經(jīng)過了若干次養(yǎng)護(hù)，對經(jīng)過多次養(yǎng)護(hù)維修的路面，應(yīng)根據(jù)養(yǎng)護(hù)歷史詳細(xì)劃分其設(shè)計單元，以此得到對后續(xù)加鋪設(shè)計更有利的評定成果；對舊路路面結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行綜合評價時，建議借助落錘式動態(tài)彎沉儀實(shí)施檢測，然后采用鉆芯取樣的方法，對既有路面結(jié)構(gòu)的厚度及層間結(jié)合情況進(jìn)行調(diào)查分析，掌握病害分布與嚴(yán)重程度，同時取樣開展室內(nèi)檢測試驗(yàn)，確定試件的模量及強(qiáng)度，最終對路面材料具體組成及性能變化情況進(jìn)行綜合分析[4]。

2.2 舊路加鋪設(shè)計的要點(diǎn)

在編制舊路加鋪方案時，應(yīng)先確定適宜的加寬方式，在拓寬改建中，通常采用以下幾種方法：單側(cè)加寬方式、雙側(cè)加寬方式與混合加寬方式。其中，單側(cè)與雙側(cè)加寬方式還包括分離加寬方式與拼接加寬方式，目前以雙側(cè)拼接與單側(cè)拼接兩種加寬方式最為常用。

對于雙側(cè)加寬方式，其優(yōu)點(diǎn)包括：其一，工程規(guī)模相對較小，能減少占地和拆遷；其二，中分帶與內(nèi)部既有設(shè)施均可保留、利用；其三，路面排水設(shè)計相對簡單；其四，對互通式立交進(jìn)行的改擴(kuò)建相對容易，實(shí)際改動量不大。但也存在以下缺點(diǎn)：其一，有很多技術(shù)難點(diǎn)，如新舊路基間容易產(chǎn)生差異沉降和新舊橋梁之間的拼接問題；其二，在改擴(kuò)建過程中，施工難度較大，舊路難以保通；其三，很難對平面線形存在的缺陷及事故易發(fā)、多發(fā)點(diǎn)進(jìn)行有效改造[5]。

對于單側(cè)加寬方式，其優(yōu)點(diǎn)包括：其一，施工較為方便，舊路容易保通；其二，不加寬一側(cè)的既有設(shè)施均可保留和使用；其三，工作面相對較大，對大型機(jī)械的工作有利；其四，因采用分別設(shè)置措施，所以能降低運(yùn)營過程中的養(yǎng)護(hù)難度。但也存在以下缺點(diǎn)：其一，工程規(guī)模相對較大，需占用大片土地；其二，上跨橋梁段必須拆除后重新建設(shè)，而且需要對加寬側(cè)的互通匝道進(jìn)行較大的線形調(diào)整；其三，排水設(shè)計難度大[6]。

因雙側(cè)加寬方式有更多的優(yōu)勢，所以相關(guān)細(xì)則提出應(yīng)以雙側(cè)加寬為最優(yōu)方案，如果雙側(cè)加寬條件受到限制，可考慮單側(cè)加寬方式。此外，在雙側(cè)加寬過程中，舊路路面均作為完成改擴(kuò)建之后的第一和第二車道，在符合細(xì)則要求的基礎(chǔ)上直接加鋪即可；但在單側(cè)加寬過程中，舊路的其中半幅仍作為行車道使用，對這半幅路面實(shí)施直接加鋪或先銑刨再加鋪時，都要按照規(guī)范驗(yàn)算結(jié)構(gòu)層及加鋪層。在加鋪設(shè)計中，還要根據(jù)之前的擬合結(jié)果確定加鋪層結(jié)構(gòu)組合，尤其是對山區(qū)公路進(jìn)行改擴(kuò)建時，因線形擬合完成后，某些段落的標(biāo)高出現(xiàn)很大抬升，并且以漸變形式產(chǎn)生，這無疑對加鋪設(shè)計提出了更高的要求。

當(dāng)加鋪厚度漸變時，需針對不同混合料類型滿足壓實(shí)及適宜最大厚度方面的要求。目前常用的混合料壓實(shí)厚度及適宜的最大厚度要求為：對于AC-13 混合料，其壓實(shí)厚度不能小于35mm，適宜的最大厚度為60mm；對于SMA-13 混合料，其壓實(shí)厚度不能小于40mm，適宜的最大厚度與AC-13 相同，均為60mm；對于AC-20 混合料，其壓實(shí)厚度不能小于50mm，適宜的最大厚度為100mm；對于AC-25 混合料，其壓實(shí)厚度不能小于75mm，適宜的最大厚度為120mm；對于ATB-25 混合料，其壓實(shí)厚度不能小于80mm，適宜的最大厚度與AC-25 相同，均為120mm；對于水穩(wěn)碎石層，其壓實(shí)厚度不能小于150mm，適宜的最大厚度為200mm。

加鋪厚度逐漸變化的段落，其加鋪設(shè)計要按照從下到上的順序設(shè)置層厚漸變，使路面結(jié)構(gòu)能夠平滑漸變與連續(xù)銜接。在施工水平不斷提高的今天，壓實(shí)控制將取得更好的效果?；诖?，可在保證良好壓實(shí)效果的基礎(chǔ)上，將表面層直接作為漸變層，但要注意在這種情況下，最大厚度要控制在90mm 以內(nèi)。然而，通常情況下依然不建議采用這種做法，會影響路面的平整度。

2.3 路面拼接設(shè)計的要點(diǎn)

新舊路面拼接后的實(shí)際效果會對路面整體質(zhì)量及使用壽命造成直接影響，合理可行的拼接設(shè)計對防止路面病害發(fā)生有重要的作用。根據(jù)相關(guān)研究成果，搭接后與無搭接相比，前者拉應(yīng)力明顯較低，且最大拉應(yīng)力因搭接寬度的增大而小幅增大，而應(yīng)力分布因搭接寬度的增加逐漸變得均勻，同時最大剪應(yīng)力不斷減小。為做好拼接設(shè)計，需注意以下幾方面要點(diǎn)：其一，基層與底基層采用臺階搭接的方法時，臺階寬度應(yīng)達(dá)到0.25m 以上，同時注意不可在輪跡帶上設(shè)置拼接縫；其二，面層采用臺階搭接方式時，搭接寬度應(yīng)達(dá)到0.15m以上；其三，基層頂部接縫處應(yīng)采用土工合成材料設(shè)置應(yīng)力吸收層，以此防止拼接處出現(xiàn)反射裂縫。

3 結(jié)語

綜上所述，在高速公路改擴(kuò)建項目的路面加鋪設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮道路的線形擬合，二者存在必然的聯(lián)系，對保證加鋪層的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的耐久性都有重要作用和意義，同時在做好加鋪設(shè)計的基礎(chǔ)上，還要對路面拼接設(shè)計引起足夠的重視，以免路面拼接部位成為質(zhì)量薄弱點(diǎn)，產(chǎn)生不必要的質(zhì)量缺陷，影響加鋪后路面的安全使用。