公路工程舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

摘要 為進(jìn)一步提高路舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)質(zhì)量，指導(dǎo)路基拓寬施工有序進(jìn)行，使公路結(jié)構(gòu)滿足車(chē)輛通行需求，提高交通效率。該文以山西省某普通公路改造工程為例，基于舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)要求，提出填方路基設(shè)計(jì)、既有路面處理設(shè)計(jì)、路基拓寬設(shè)計(jì)、拓寬位置補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)、沉降量監(jiān)測(cè)以及排水設(shè)計(jì)等路基拓寬設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以期為相關(guān)從業(yè)人員提供參考借鑒，進(jìn)一步提高公路舊路改造設(shè)計(jì)水平。

關(guān)鍵詞 公路工程；舊路改造；路基拓寬；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào) U418.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）21-0058-03

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通流量的增加，許多舊路的路基寬度已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的交通需求。因此，對(duì)舊路進(jìn)行改造和路基拓寬設(shè)計(jì)成為當(dāng)今公路建設(shè)領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要任務(wù)?；诖?，該文結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)舊路改造和路基拓寬設(shè)計(jì)展開(kāi)深入研究，對(duì)于優(yōu)化公路路基設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)交通效率的提升，改善行車(chē)安全性，進(jìn)一步促進(jìn)公路交通的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 公路工程概況

山西省某普通公路于2012年6月正式建成通車(chē)，沿線總里程為24.65 km，為雙向兩車(chē)道設(shè)計(jì)，路基寬度為16 m，設(shè)計(jì)行駛速度為60 km/h，自該公路通車(chē)運(yùn)行以來(lái)，為沿線范圍內(nèi)的交通運(yùn)輸提供便利。但近些年隨著公路路網(wǎng)布局的擴(kuò)大以及交通流量的增加，現(xiàn)有雙向兩車(chē)道已經(jīng)無(wú)法滿足車(chē)輛通行要求，在公路沿線范圍內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)交通堵塞情況，影響公路通行效率。通過(guò)對(duì)該公路地質(zhì)情況勘察發(fā)現(xiàn)，原有道路路基基本完成沉降，路基土含水量為23.6%，為中濕狀態(tài)的軟土路基。因此，結(jié)合路網(wǎng)規(guī)劃及實(shí)際交通量，決定對(duì)該公路實(shí)施舊路改造，對(duì)路基予以拓寬，總結(jié)如下設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2 公路工程舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)要求

在公路舊路改造過(guò)程中，路基拓寬是一項(xiàng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，該工程在制定設(shè)計(jì)方案時(shí)，嚴(yán)格遵循《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2015）、《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）等設(shè)計(jì)規(guī)范[1]。在設(shè)計(jì)工作開(kāi)始前，設(shè)計(jì)人員深入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)路基面情況、沿線地質(zhì)情況、車(chē)流量情況等進(jìn)行調(diào)研，基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)路基拓寬后的寬度、拓寬后路基面性能、橫坡與縱坡等變化幅度進(jìn)行確定，以確保舊路改造后可以滿足車(chē)輛的高效通行需求并保證通行安全性。

依照《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG T3610—2019）相關(guān)技術(shù)要求，在對(duì)舊路進(jìn)行改造拓寬施工前，為確保拓寬的路基具有良好的承載力，需對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行合理的處理，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行必要的排水設(shè)計(jì)，減少積水對(duì)路基面結(jié)構(gòu)的侵蝕。同時(shí)新舊路基的結(jié)合位置是施工過(guò)程中的薄弱環(huán)節(jié)，需充分考慮銜接設(shè)計(jì)，做好銜接位置的補(bǔ)強(qiáng)處理，保證公路舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)質(zhì)量。

因此，該工程在舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)前，連續(xù)1周，每天24 h對(duì)該公路的交通量情況進(jìn)行采集，獲取車(chē)輛數(shù)量、車(chē)型等信息，經(jīng)計(jì)算該公路年平均日常交通量為16 342輛/天，其中大型車(chē)輛的占比達(dá)到34%。因此，結(jié)合公路交通量現(xiàn)狀及路基拓寬設(shè)計(jì)要求，初步確定如下技術(shù)參數(shù)：拓寬部位路基厚度>30 cm；拓寬搭接寬度≥30 cm；拓寬路基位置壓實(shí)度>95%；改造后道路路面彎沉值<0.185 mm，回彈模量>50 MPa，以應(yīng)對(duì)大型車(chē)輛的交通荷載。

3 公路工程舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 填方路基處理設(shè)計(jì)

該工程對(duì)于不同填方路基的高度，實(shí)施不同的設(shè)計(jì)施工方案，在設(shè)計(jì)工作中將道路的填筑高度以H表示，路面結(jié)構(gòu)層以下的路床厚度為80 cm，具體如下：（1）不需要挖方和填方的路基拓寬處，徹底清除地表位置比較松散的土質(zhì)約20 cm厚度，在拓寬設(shè)計(jì)時(shí)要求從路緣側(cè)的邊緣位置挖設(shè)臺(tái)階，至路床底部80 cm深度后對(duì)其進(jìn)行碾壓施工，壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)為>90%，在路床位置摻灰5%。（2）填方路基H<路面結(jié)構(gòu)層厚度+路床80 cm的路段，路基拓寬前將地表上20 cm厚度的耕植土進(jìn)行清理，沿著舊路面層的外側(cè)緣由上至下進(jìn)行開(kāi)挖施工，深度為達(dá)到基層以下80 cm為宜，隨后進(jìn)行碾壓施工，控制壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)為>90%，在40 cm厚度的上路床和40 cm厚度的下路床均摻灰5%，壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)為>95%[2]。（3）填方路基H>路面結(jié)構(gòu)層厚度+路床80 cm的路段，常規(guī)處理地表后，沿著舊路的外緣位置從上到下開(kāi)挖到原地面位置，充分碾壓至壓實(shí)度>90%，將3%的石灰土回填到路床底面處，將厚度80 cm的5%石灰土回填到路床位置，壓實(shí)度要求>95%。

3.2 特殊路基處理設(shè)計(jì)

在公路舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)過(guò)程中，該工程為確保拓寬后的路基銜接位置具有良好的質(zhì)量穩(wěn)定性，路基面結(jié)果具有良好的平順性，避免在特殊路基位置存在沉降問(wèn)題，對(duì)特殊路基的沉降控制高度重視。如下表1所示為該公路路基拓寬沉降量的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)方案中要求如下技術(shù)要點(diǎn)：（1）在交界位置采取縱向開(kāi)挖，深度需>80 cm，確保填方后可以滿足路基結(jié)構(gòu)的承載力要求。（2）回填材料為砂礫，根據(jù)設(shè)計(jì)深度確定回填量。（3）回填后為確保良好的填方密實(shí)度，實(shí)施沖擊壓實(shí)工藝。

3.3 路基拓寬處臺(tái)階挖設(shè)設(shè)計(jì)

該公路舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，針對(duì)拓寬處的臺(tái)階挖設(shè)制定如下設(shè)計(jì)方案：（1）考慮舊路路基結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定與拓寬設(shè)計(jì)臺(tái)階的處理關(guān)系密切，若設(shè)計(jì)方案中缺少臺(tái)階底面與路中心橫坡的考慮，會(huì)增加原有路基結(jié)構(gòu)滑移、塌陷的風(fēng)險(xiǎn)，從而影響到公路結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此，在設(shè)計(jì)方案中要求臺(tái)階底面與路中心橫坡需<3%。（2）在新舊路基拓寬位置出現(xiàn)橫縱向的裂縫在施工中比較常見(jiàn)，該工程為避免此類(lèi)問(wèn)題出現(xiàn)，設(shè)計(jì)要求拓寬路基材料填筑前，以沖擊壓實(shí)的方式對(duì)原基底位置進(jìn)行處理，碾壓次數(shù)需>20遍。（3）路基位置非粉煤灰路段的位置設(shè)計(jì)要求坡腳位置的第一臺(tái)階高度與寬度參數(shù)分別是100 cm、150 cm；上部臺(tái)階的高度和寬度參數(shù)分別是66.7 cm和100 cm，填筑施工時(shí)同步進(jìn)行。（4）針對(duì)路床底面臺(tái)階結(jié)合處設(shè)計(jì)，要求第一臺(tái)階至路床底面為70 cm距離，隨后進(jìn)行開(kāi)挖、回填施工；若大于70 cm，則劃分成40 cm和大于30 cm的兩級(jí)臺(tái)階，隨后進(jìn)行開(kāi)挖、回填施工。路基拓寬位置臺(tái)階挖設(shè)示意圖如下圖1所示，施工時(shí)以設(shè)計(jì)方案為依據(jù)，嚴(yán)格控制各項(xiàng)參數(shù)。

3.4 路基土工格柵設(shè)計(jì)

公路舊路改造路基拓寬后路基土的抗剪強(qiáng)度性能直接對(duì)路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，該工程在拓寬路基設(shè)計(jì)方案中填筑路基基底位置的土工格柵設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1）設(shè)計(jì)使用土工格柵為寬度為6 m的鋼塑格柵，抗拉強(qiáng)度>80 kN/m，斷裂伸長(zhǎng)率<3%；要求施工人員在鋪平后，利用U型釘將其固定在基層表面。（2）鋪設(shè)土工格柵后確保整體具有良好的平順性，緊密貼合下承層結(jié)構(gòu)。（3）土工格柵橫向搭接需不小于100 mm，縱向搭接需不小于150 mm，搭接位置由鐵絲綁扎并由U型釘固定[3]。（4）鋪設(shè)土工格柵后，設(shè)計(jì)要求填料的攤鋪在48 h內(nèi)進(jìn)行，攤鋪起點(diǎn)為路堤中線處，同時(shí)向兩側(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)施工。（5）回填填料前，施工人員對(duì)需土工格柵表面的雜物等進(jìn)行清理，確保表面良好的平整度后進(jìn)行施工；由施工人員全程觀察是否存在土工格柵褶皺，及時(shí)拉緊鋪平。（6）對(duì)于施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)土工格柵損壞的情況，及時(shí)進(jìn)行更換并依照上述設(shè)計(jì)方案重新固定。（7）要求土工格柵在填方端鋪設(shè)長(zhǎng)度需>10 m，在挖方錨固端需至錨固持力層。

3.5 拓寬位置補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

路基拓寬結(jié)合位置的壓實(shí)度是決定舊路改造施工質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，該工程采取強(qiáng)夯設(shè)計(jì)處理拓寬結(jié)合位置的接縫處，拓寬路基填筑完成后，對(duì)新舊路基結(jié)合處2 m范圍內(nèi)實(shí)施強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)，具體補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方案如下：（1）強(qiáng)夯設(shè)備為液壓強(qiáng)夯裝置，夯錘直徑為1 m，夯錘重量為3.5 t，標(biāo)準(zhǔn)夯擊能量為40 kJ，最大夯擊深度可達(dá)到1.2 m。（2）補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)時(shí)夯錘吊離作業(yè)面高度為0.8 m，以梅花型對(duì)夯擊點(diǎn)進(jìn)行布置，灑布白灰進(jìn)行定位，相鄰夯坑的切面位置分兩次完成夯實(shí)。（3）為確定合理的強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)，該工程在路基拓寬結(jié)合位置設(shè)置兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，間距為50 m，檢測(cè)試驗(yàn)前后的壓實(shí)度，結(jié)果經(jīng)強(qiáng)夯處理后的壓實(shí)度提升幅度達(dá)到5%左右，補(bǔ)強(qiáng)效果顯著。（4）結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，該工程確定拓寬補(bǔ)強(qiáng)位置的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：選用3.5 t重直徑1 m的夯錘；夯錘距離處理面0.8 m；夯點(diǎn)布設(shè)方式為梅花形；每處夯點(diǎn)位置夯擊2次，將碎石回填后充分碾壓。

3.6 路基拓寬排水設(shè)計(jì)

公路路基位置若排水不暢，將對(duì)路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，隨著時(shí)間的推移將出現(xiàn)路基滑移、不均勻沉降等情況，縮減公路使用壽命。該工程在舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)重點(diǎn)開(kāi)展路基排水設(shè)計(jì)，確保借助于各項(xiàng)排水設(shè)施減少積水對(duì)路基結(jié)構(gòu)的侵蝕，具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1）設(shè)計(jì)人員查閱公路的地質(zhì)勘察報(bào)告，基于水文地質(zhì)參數(shù)，對(duì)排水設(shè)計(jì)工藝進(jìn)行確定，確保排水效果理想。（2）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查情況，該工程設(shè)計(jì)排水設(shè)施包含：排水溝、邊溝、截水槽與急流槽等設(shè)施[4]。（3）依照?qǐng)D紙內(nèi)容對(duì)施工標(biāo)線進(jìn)行測(cè)量放樣并確保定位準(zhǔn)確，最大限度減少施工誤差。排水設(shè)施施工材料需加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)，避免因?yàn)椴牧腺|(zhì)量原因而影響排水設(shè)施的質(zhì)量穩(wěn)定性。（4）對(duì)于路基邊溝、排水溝的中軸線利用白灰進(jìn)行精準(zhǔn)定位，對(duì)開(kāi)挖深度予以精準(zhǔn)把控。（5）根據(jù)放線定位的結(jié)果，先利用挖掘機(jī)等設(shè)備沿著結(jié)構(gòu)的邊線等部位進(jìn)行開(kāi)挖施工，深度為設(shè)計(jì)標(biāo)高以上10 cm左右，為避免出現(xiàn)超挖問(wèn)題，繼續(xù)安排施工人員人工作業(yè)，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。（6）基槽挖設(shè)完畢后，依照設(shè)計(jì)尺寸對(duì)混凝土材料進(jìn)行澆筑。（7）該工程為避免雨季大量降雨向基層中進(jìn)行滲透，在土路肩位置在橫向和縱向分別設(shè)計(jì)排水盲溝。（8）為減輕雨水對(duì)路基結(jié)構(gòu)沖刷影響，在路基拓寬分隔帶的底部、拓寬位置路面結(jié)構(gòu)層的側(cè)面，對(duì)防滲復(fù)合土工布進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.7 路基拓寬沉降量監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

舊路改造路基拓寬的沉降控制情況是把控施工質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)此該工程進(jìn)行路基拓寬沉降量監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)方案如下：（1）選取填方高度>8 m的范圍作為試驗(yàn)區(qū)域，填筑厚度>1 m后，挖設(shè)土方，放置橫剖管后回填土方，用于對(duì)拓寬位置沉降變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。（2）設(shè)計(jì)使用的橫剖管可獲得0.01 mm的監(jiān)測(cè)精度，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)一同監(jiān)測(cè)，路面施工作業(yè)不會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果造成影響。（3）為了給橫剖管提供更多的工作空間，減少外部因素對(duì)其的干擾，設(shè)計(jì)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域地表位置填筑厚度為1 m的土壤。溝槽挖設(shè)選用反開(kāi)挖工藝，挖設(shè)深度30～40 cm，預(yù)先對(duì)導(dǎo)線槽、槽洞等進(jìn)行安裝，引入鋼絲繩后，牽拉監(jiān)測(cè)頭位置的鋼絲繩穿過(guò)管道和橫剖管，確保固定良好[5]。（4）對(duì)于埋設(shè)后橫剖儀周?chē)目p隙位置，以細(xì)砂土進(jìn)行回填處理，確保良好的密實(shí)度。（5）橫剖儀的管口處設(shè)置參照基準(zhǔn)面平臺(tái)，尺寸為40 cm×40 cm；在位于橫剖儀50 m的位置處設(shè)計(jì)水準(zhǔn)點(diǎn)，獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，連接管口的基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)路基標(biāo)高的變化幅度進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。（6）該工程在路基拓寬施工作業(yè)期間，對(duì)沉降值進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，一旦每日沉降量超出5 mm，則說(shuō)明路基拓寬后不夠穩(wěn)定，需進(jìn)行針對(duì)性處理。

4 公路工程舊路改造路基拓寬設(shè)計(jì)效果

山西省某普通公路舊路改造施工嚴(yán)格執(zhí)行路基拓寬設(shè)計(jì)方案，施工完成后對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)予以檢驗(yàn)，以驗(yàn)證路基拓寬設(shè)計(jì)效果，具體如下：

（1）經(jīng)路基拓寬設(shè)計(jì)，原公路為雙向兩車(chē)道，路基寬16 m，拓寬后為雙向四車(chē)道，路基寬28.5 m，滿足當(dāng)?shù)亟煌恳蟆?/p>

（2）路基拓寬設(shè)計(jì)壓實(shí)度指標(biāo)維度，在施工區(qū)間內(nèi)共隨機(jī)抽選30個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)范圍為98.4%～99.6%，平均98.5%大于要求的98%。

（3）路基拓寬設(shè)計(jì)平整度指標(biāo)維度，在施工區(qū)間內(nèi)共隨機(jī)抽選30個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)平整度進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)范圍為2.1～4.4 mm，平均2.45 mm<5 mm。

（4）路基拓寬位置沉降監(jiān)測(cè)維度，該工程在設(shè)計(jì)施工后對(duì)沿線沉降量情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中沉降量逐漸穩(wěn)定，說(shuō)明該設(shè)計(jì)方案有效控制了拓寬位置的差異沉降情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

該文以山西省某普通公路舊路改造工程為例，結(jié)合改造路基拓寬設(shè)計(jì)要求，提出詳細(xì)的路基拓寬設(shè)計(jì)施工方案，對(duì)設(shè)計(jì)方案落實(shí)質(zhì)量予以檢驗(yàn)，得出如下結(jié)論：

（1）路基拓寬設(shè)計(jì)需重視填方路基和特殊路基的處理，嚴(yán)格控制壓實(shí)度及沉降情況。

（2）對(duì)于拓寬位置臺(tái)階挖設(shè)需嚴(yán)格控制臺(tái)階的高度與寬度，及橫向坡度等參數(shù)。

（3）為提高拓寬后路基土的抗剪強(qiáng)度，可采取土工格柵設(shè)計(jì)。

（4）對(duì)路基拓寬位置進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)可以提高整體的密實(shí)度，可采取強(qiáng)夯作業(yè)方法。

（5）路基拓寬需設(shè)計(jì)排水裝置，如排水溝、邊溝、截水槽、急流槽等，可提高排水效果。

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