改擴建道路的路線及路面路基設(shè)計探究

常 淼

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司鄭州分院，河南 鄭州 450000)

交通運輸業(yè)發(fā)展中，不僅強調(diào)對新道路工程的施工建設(shè)，也需要對大量既有道路進行改擴建，以此來豐富道路的使用功能，提高其使用質(zhì)量及可靠性。有關(guān)部門應該加強對改擴建道路工程的研究，切實做好道路路線、路面和路基設(shè)計。雖然改擴建道路本身的路線走向已經(jīng)確定，不需要進行路線方案比選，但是還需要對局部進行相應的擬合優(yōu)化。改擴建道路對比新建道路在平面上存在較多的約束條件，設(shè)計人員需要靈活運用曲線，做好平面線形調(diào)整，對照公路工程相關(guān)規(guī)范的要求進行設(shè)計，保證設(shè)計方案合理性的同時，降低成本投入。

1 改擴建道路的現(xiàn)狀

道路工程是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，在民生建設(shè)和經(jīng)濟建設(shè)方面都發(fā)揮著不容忽視的作用，人們的日常出行和經(jīng)濟運輸很多時候都需要依靠道路實現(xiàn)。而對我國公路交通的發(fā)展情況進行分析，很多公路在運行中都存在著交通流量巨大、道路承載能力下降以及各種病害頻繁發(fā)生的問題，對問題的原因進行分析，主要是私家車的數(shù)量急劇增長，交通量增長迅速，路面路基出現(xiàn)了超負荷運行的情況。同時，部分工程的建設(shè)時間較早，受當時材料和技術(shù)條件的限制，道路整體質(zhì)量偏低，并不能很好地適應當前道路運營使用的要求，也在很大程度上提升了道路病害發(fā)生的概率。以此為背景，道路建設(shè)部門開始越發(fā)重視道路的改擴建工作。改擴建道路在設(shè)計環(huán)節(jié)需要面臨更多的技術(shù)難點，不管是設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計范圍都更加廣泛，要求設(shè)計人員在設(shè)計前能夠把握好道路的具體情況，保證改擴建設(shè)計的合理性[1]。

在對改擴建道路進行設(shè)計時，應該堅持幾個基本原則：一是全面性。設(shè)計人員需要準確了解現(xiàn)有公路的相關(guān)指標和參數(shù)，依照實際測量結(jié)果，做好公路坐標和高程的對比分析，得到改擴建后道路路線應該實現(xiàn)的參數(shù)信息，保證數(shù)據(jù)的全面性和準確性；二是可行性。設(shè)計方案必須具備較好的可行性和可靠行，方便進行施工操作。設(shè)計人員在對改擴建方案進行設(shè)計時，應該結(jié)合具體的改擴建要求和平面、縱面線等指標，做好基本方案可行性的論證；三是合理性。部分道路在經(jīng)過改擴建之后，其定位會發(fā)生一定的變化，需要做好道路紅線調(diào)整，對兩側(cè)的植被和建筑進行遷移，因此必須加強各個節(jié)點的細化設(shè)計，以此來保證改擴建工程的科學性及合理性[2]。

2 改擴建道路的路線和路基路面設(shè)計

在交通運輸網(wǎng)絡(luò)中，對比其他的運輸方式，公路運輸對于沿線經(jīng)濟以及環(huán)境的影響更大，其工程設(shè)施比較完善，投資巨大，涉及范圍廣且技術(shù)要求高，建成后很難再進行改變，因此不管是新建道路還是改擴建道路，都必須在施工前做好合理設(shè)計，確保設(shè)計方案能夠很好地適應施工現(xiàn)場的具體情況。從設(shè)計人員的角度，需要做好現(xiàn)場勘查工作，明確地質(zhì)地形等信息，同時也需要確定好改擴建道路的建設(shè)規(guī)模以及設(shè)計標準，在設(shè)計中加強全線布局，對不同的施工專業(yè)進行協(xié)調(diào)。另外，需要對道路本身的功能和周邊環(huán)境因素進行分析，在充分滿足道路使用功能需求的基礎(chǔ)上，確保其能夠很好地融入到周邊的自然環(huán)境中，實現(xiàn)與自然的和諧共處。改擴建道路工程設(shè)計中，路線、路基和路面的設(shè)計非常關(guān)鍵，而先要保證設(shè)計的有效性，還要在做好數(shù)據(jù)信息收集，確定設(shè)計方案的同時，對設(shè)計要點進行明確。

2.1 做好數(shù)據(jù)收集

很多道路工程因為施工質(zhì)量和使用年限等因素的影響， 在路基路面上都出現(xiàn)有一定的質(zhì)量問題，在交通流量增大的情況下，很容易引發(fā)公路堵塞以及交通事故。 因此，在對道路進行改擴建的過程中，設(shè)計人員需要切實做好相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集和整理工作， 對新舊設(shè)計方案進行篩選和整改，要求項目參建各方對設(shè)計圖紙進行審核確認，以確保施工作業(yè)的順利實施。

2.2 優(yōu)化設(shè)計方案

設(shè)計方案編制環(huán)節(jié)，必須關(guān)注其內(nèi)容的合理性，對方案的可行性進行論證。工作人員需要在前期調(diào)研階段加強對道路交通狀況的分析， 以確保編制出的方案科學有效，依照相關(guān)行業(yè)標準和實際需求進行設(shè)計。 對于一些比較特殊的路段，可以給出專項改造方案，明確地質(zhì)條件、行車速度等，通過方案比選的方式，對項目的規(guī)模、成本、環(huán)境、安全等進行綜合評估[3]。

2.3 明確設(shè)計要點

2.3.1 路線設(shè)計

路線設(shè)計的內(nèi)容如表1所示。

表1 改擴建道路路線設(shè)計內(nèi)容

在路線設(shè)計中，需要切實做好道路圓滑線設(shè)計，考慮到過大的彎曲幅度會引發(fā)擬合誤差，可以采用多圓復曲線擬合的方法，進行道路路線平面設(shè)計時，確保擬合平面路線線形能夠滿足道路改擴建設(shè)計的要求。實踐環(huán)節(jié)，可以依照半徑來對容易出現(xiàn)擬合誤差的圓曲線進行劃分，確保其表現(xiàn)為徑向連接狀態(tài)，之后，可以借助CAD軟件，進一步提高路線擬合精度。如果需要對整條道路進行改擴建，需要依照施工要求的技術(shù)指標，對道路上的曲線相鄰交點進行合并或者連接，連接方式包括了凸形、復合形等，如果曲線表現(xiàn)為反向，需要擴大圓曲線半徑，然后借助S形曲線進行連接，這樣可以很好的滿足路線方向曲線改擴建的需求[4]。

縱斷面設(shè)計環(huán)節(jié)，需要把握好新舊道路的超高、橫坡度等參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場情況如果需要參數(shù)借鑒，可以利用中線進行控制。若改擴建設(shè)計中，采用的是單側(cè)路線加寬設(shè)計，則需要計算道路中線標高。路線縱斷面設(shè)計時，坡長是非常重要的指標，在道路改擴建期間，一般不考慮最小坡長，避免坡長過短引發(fā)的設(shè)計問題。

2.3.2 路基設(shè)計

改擴建道路設(shè)計中，對于路基的設(shè)計基本都是加快，可以采用單側(cè)加寬和雙側(cè)加寬的方式。單側(cè)加寬是在道路一側(cè)進行加寬，另一側(cè)保持現(xiàn)狀，能夠最大限度地利用地形，減少拆限量，保持現(xiàn)狀的一側(cè)現(xiàn)有的排水設(shè)施也可以繼續(xù)使用，新舊路基沉降差較小。不僅如此，改造環(huán)節(jié)對于道路通行能力影響不大[5]，可以在加寬側(cè)設(shè)置施工便道。雙側(cè)加寬是保持道路中線不變，在兩側(cè)同時加寬，這種加寬方式的優(yōu)點在于不需要改變公路現(xiàn)有的幾何線形，也不需要對路線中心線進行調(diào)整，可以對中央分割帶進行充分利用。

具體設(shè)計中，需要重視路基土方挖掘工作，研究銜接位置的路基土方性質(zhì)，如果土體性質(zhì)不達標，需要進行土方挖掘，然后使用合格的土方進行路基填充。在這個過程中，設(shè)計人員需要做好一些關(guān)鍵參數(shù)的計算，包括邊坡高度、臺階高度、平臺寬度、土方挖掘高度等，確定好最佳挖掘參數(shù)。在選擇回填土方時，需要先做好材料使用性能測試工作，檢測結(jié)果達標后才能使用，例如，可以選擇100m的試驗段，開展鋪筑試驗，通過試驗獲取土體含水量、液限、塑性指數(shù)等，在所有指標達標的情況下，就可以將其應用到改擴建道路路基施工中。填料鋪筑后，需要采用人工輔助機械設(shè)備的方式進行壓實，壓實度不能低于95%。

2.3.3 路面設(shè)計

一方面，需要對改擴建道路設(shè)計段的路面鋪筑進行設(shè)計，做好路面加鋪作業(yè)，設(shè)計人員需要做好現(xiàn)有道路橫坡參數(shù)的調(diào)查工作，分析在路面加鋪后，是否可能出現(xiàn)排水異常問題，如果可能存在該問題，則需要參照舊路橫坡參數(shù)，對改擴建后道路路面中心線兩側(cè)的橫坡參數(shù)進行調(diào)整，對照路線偏移距離確定鋪筑厚度。在路面加鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要依照設(shè)計鋪筑厚度，確定相應的路面結(jié)構(gòu)；另一方面，需要做好新舊路面的銜接工作，確保新舊路面能夠融為一體。道路路面的搭接可以采用兩種不同的形式：第一種是橫向搭接，當前，不少舊公路兩側(cè)都設(shè)置有擋墻，對于改擴建作業(yè)存在一定的阻礙，需要將部分擋墻拆除，去除不屬于路面結(jié)構(gòu)層的部分，若設(shè)計道路路線出現(xiàn)了偏移，偏移量在2.5m以內(nèi)，需要采用混凝土基層，偏移量超過2.5m，可以采用水泥穩(wěn)定碎石基層，配合壓路機的碾壓來提升路面基層的穩(wěn)定性；第二種是縱向搭接，這種搭接方式不能對既有路面進行拆除，若設(shè)計方案中道路縱坡調(diào)整高度不合理，很容易出現(xiàn)新舊路面高差，對于這樣的問題，可以通過路面加鋪以及混凝土基層施工的方式進行處理和解決。

3 案例分析

某高速公路工程原本采用的是雙向四車道，設(shè)計行車速度為100km/h，路基寬度23.5m。最近幾年，伴隨著區(qū)域經(jīng)濟的快速發(fā)展，區(qū)段交通流量變得越發(fā)巨大，部分路段出現(xiàn)了嚴重的擁堵問題。對此，需要對道路進行改擴建。

3.1 數(shù)據(jù)收集

在進行改擴建道路方案設(shè)計前，施工單位需要切實做好準備工作，就原道路的施工圖紙和竣工圖紙進行收集、整理和分析，及時對信息進行歸檔，建立起完善的項目文件體系，為后期施工提供參考。

3.2 方案選擇

對現(xiàn)有道路的交通狀況和路面狀況進行調(diào)查后，提出了三個改擴建方案，方案1是在現(xiàn)有道路路面兩側(cè)進行加寬，方案2是對左側(cè)路面進行拓展，形成單向四車道方案，右側(cè)則鋪設(shè)新的分離單向四車道，方案3是將右側(cè)路面改造成單向四車道，左側(cè)新建分離單向四車道。

分析對比三個方案，方案1可以實現(xiàn)對現(xiàn)有資源的充分利用，有效節(jié)約成本，縮短工作時間。不過，工程附近存在有大量的防護結(jié)構(gòu)，再加上地質(zhì)地形條件的影響，路基的穩(wěn)定性較差，安全性無法得到最大限度地保障；方案2工程規(guī)模小，環(huán)境影響小，可以對成本進行有效控制；方案3在左側(cè)新建分離式路基，邊坡高度較低，而區(qū)域從防洪抗災的角度，計劃在附近修筑高架，路基處理成本較高。對此，選擇方案2作為設(shè)計方案。

3.3 平面設(shè)計

對現(xiàn)有路面的行車安全性進行分析評價：原路基寬度為23.5m，最大縱坡4.48%，超高最大值7%。其中一段存在坡度較大的橫坡，路基兩側(cè)為河道，擴寬空間有限，而且附近設(shè)置有大型橋梁，施工難度大。對照公路運行速度圖等，必須將前后路段的速度差控制在10km/h～20km/h，保證行車安全的同時，對路面進行保護。道路左側(cè)有河道存在，因此選擇新建右側(cè)分離路基，在保持道路正常通行的情況下，進行改擴建施工。

3.4 路基加寬

道路改擴建施工中，新舊路基的加寬拼接是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，如果路基加寬不合理，可能引發(fā)不均勻沉降問題，在路基表面產(chǎn)生縱向裂縫，影響工程的整體質(zhì)量，危害行車安全。現(xiàn)有的路基路面在長期的荷載作用下，已經(jīng)基本完成了固結(jié)和沉降，但是新建路基的沉降尚未完成，需要依照相關(guān)標準的要求做好處理，避免不均勻沉降對于路面拼接效果的影響。結(jié)合該工程的實際情況，路基沉降處理可以采用強夯法完成。為了能夠最大限度的保障新舊路基拼接的質(zhì)量，在施工中采用了臺階開挖的施工方法，需要對原有路基的邊坡部位進行處理，開挖成臺階狀，臺階的寬度需要控制在2m以內(nèi)?？紤]地形等因素的影響，如果開挖部位出現(xiàn)了傾斜坡度較大的問題，需要在開挖完成后，于路基表面鋪設(shè)土工格柵，確保新舊路基能夠?qū)崿F(xiàn)緊密連接，形成一個整體。

4 結(jié) 語

總而言之，在改擴建道路施工中，需要高度重視路線、路基和路面設(shè)計工作，如果設(shè)計存在問題，則會嚴重影響施工的順利進行，還可能引發(fā)相應的質(zhì)量問題。從建設(shè)單位的角度，必須高度重視改擴建道路路線、路基和路面的設(shè)計，做好數(shù)據(jù)信息收集和設(shè)計方案比選，確保方案具備良好的可行性和可靠性，能夠為道路工程改擴建施工提供指導，保證路線規(guī)劃合理、路基穩(wěn)定可靠、路面質(zhì)量達標，順利實現(xiàn)道路改擴建的目標。