城市在役道路改建工程設計分析

藍 雄

(柳州市公路管理處，廣西 柳州 545000)

0 引言

以往城市道路建設側重點更多在數量和指標上，但隨著城市化進程的推進，道路的通車量急劇上升，如何有效地對城市在役道路進行改建已成為業界研究的重要課題。文章結合工程實例對城市道路改建工程方案進行研究，踐行改建內容與現狀緊密結合，按照“合理、適用、可行”的原則打造最佳的配置方案。這一方面有利于縮短工期，另一方面更能從節省成本方面起到一定的成效。現就如何利用現有道路的設施達到節省投資，避免舊路開挖對附近居民和環境的影響等做法進行探討。

1 工程概況

柳州市現役的新圩至露塘路段改建項目長9.2 km(含一座中橋)。其通達性強，交通流量大，是柳江區洛滿鎮、露塘監獄、鳳凰河景區進出城的必經之道，也是該片區與中心城區的主要聯系通道。柳州市政府為改善該區域的交通條件，籌集資金2 700萬元，對該道路進行改建，項目屬于三級公路。頭尾兩段各2 km是在原有的瀝青道路基礎上拓寬整建，改建后的路面仍采用瀝青路面結構。中段5.18 km為新建改直路段，采用水泥混凝土路面結構。工程在2015年8月開工，2017年3月竣工。

2 工程設計難點

(1)為適應日漸增大的車流量對道路載荷，為最終滿足設計技術指標，使路面結構滿足使用，如何利用好原有的舊路基進行改建設計成為難點。

(2)在滿足使用功能的前提下，如何利用改建道路沿線的擋土墻、涵洞等構筑物是工程設計中必須考慮的問題。

(3)工程設計如何沿道路地勢、交接口等處進行平緩對接。

3 設計方案

通過實地勘察，篩選出改建項目的難點和特點，結合施工組織設計方案，旨在加強路基載荷，對路面結構減少道路和雙側平面差距以及路基搭接等方面都進行了針對性設計。

3.1 道路路面結構設計

該路原為瀝青道路，特別是頭尾兩段道路路基及基層尚完好，只是因道路使用年限長，路面損壞嚴重，只需要對該兩段路面進行改造即可。為充分利用現有道路資源，減少投資，路面的重用和改造需要科學的調查和檢驗方可以做出最終的使用方案。所以，在關于道路路面結構、路面類型和面積現狀的工程設計階段，分別進行了實地勘察和匯總分析，與此同時還聘請廣西廣達公司對將要改造的路段做量化檢測，包括：道路路面撓度值、平滑度和復合彈性模量測試等。

3.1.1 在役道路狀況調查、評論

3.1.1.1 路面通病

在役路面結構系面層細碎瀝青混凝土3.5 cm+4 cm瀝青碎石貫入層，中層則是20 cm的級配碎石基層，下層是35 cm級配碎石底基層。除了近年來做過表面薄層瀝青覆蓋外，都沒有進行大修。歷經數年的通車后，因車轍壓損過度致道路通病嚴重，如表1調查數據所示，當前路況已大大下降，強度堪憂，亟待改善。

表1 新圩至露塘破損路面調查表(m2)

表1道路通病調查展示的結果，統計路面的損壞的區域達12 792 m2和調查部分的總表面積是45 686 m2。根據公路瀝青路面養護技術規范(JTJ073.2-2001)，路面的全面損傷率是：

DR=D/R×100%=Dij×Kij/A×100%

(1)

式中：DR——路面綜合破損率，以百分數計；

D——調查路段內的折合破損面積；

A——調查路段的路面總面積；

Dij——第i類損壞、j類嚴重程度的實際破損面積；

Kij——第i類損壞、j類嚴重程度的換算系數。

路面狀況指數為：

PCI=100-15×DR0.412

(2)

式中：PCI——路面狀況指數，算得為40；

DR——路面綜合破損率，算得為28%。

經分析計算得知，第一段路面出現的缺陷如脫皮、網狀裂紋表面通病應優先考慮，其余3段路出現的疾病更多，使路面損傷程度增加。

3.1.1.2 路面結構強度檢測與評價

為了給項目改建提供依據，對該段路面的結構強度進行了檢測調查，內容包括當前情況的路面彎沉值和路面平整度，如表2所示。

表2 新圩至露塘路面強度調查表

由表2分析回彈彎沉度各段數據，可知其瀝青混凝土強度在第1段綜合回彈模量達336 MPa，屬于良好，其余各段需調整。另外，由平整度數據分析也可得知第1段平整度最接近平整度的標準要求5 mm，但以上4段平整度指標均未達到標準的要求，第3段的路面結構強度是最差的，究其原因是由于路基產生較大變形及路面的熱穩面料的失穩鋪設所致。

3.1.2 路面結構設計方案

根據有關試驗和調查結果，將改造路段分為四個重要的部分來進行分析和設計路面結構：

(1)第1段由于近期有重建，所以各項數據接近合格值，鞏固被穩定的石渣路面基層達20 cm，分級的碎石底基層是40 cm厚，因此測試結果表示，路面的回沉彎沉度小，較少路面病害，路面的強度模數高。可以充分地運用道路的基底，并且為達到設計要求可以由中粒的瀝青混凝土AC-16增強層添加后可達到。

(2)第2、3段：該段位于鳳凰河4A景區內，為保持景區的完整性以方便管理，將中段外移出景區，并對該段進行新建改直。結構如下：上面層22 cm水泥混凝土+1.5 cm瀝青碎石封油層；中層20 cm水泥穩定碎石基層；下層15 cm級配碎石底基層。

(3)第4段路面強度的水平是適度的，因此基層和底基層用于做基本層。結構設置可以是：上層是5 cmAC-16中等成顆粒狀的瀝青混凝土；中層是6 cmAC-25粗大瀝青混凝土；基底是20 cm-4%水泥穩定的石渣。

(4)科學合理地利用路面結構設計方案，充分利用路面現狀，縮短工程時間，可以很好地節約資源和資金。將設計方案與路面結構現狀進行比較，不需重做，減少施工廢棄物達6 200 m3，減少水泥穩定碎石基層1 300 m3，減少碎石基層、底基層用料達4 900 m3，降低成本約310萬元。

3.2 擋土墻、涵洞的補強與加固設置

該項目沿路涵洞和檔土墻是20世紀90年代修建的，現存在著各種各樣的通病和問題。在經過詳細的調查和了解以后，應該做加強和加固工作，然后運用現有的技術優勢綜合處理。

3.2.1 現有擋土墻加固方案

對頭尾兩個路段現有護肩墻內側加筑一道50 cm寬的片石墻，并在舊墻上加高以保證路面抬高后滿足路基寬度的需求，使新舊墻連成整體，共同受力，承受荷載，如圖1所示。護肩墻加固與改造，完全滿足設計要求，觀察接近擋墻的外側房屋現狀沒有受到任何的影響，工程建設對周圍環境的負面影響降到最小程度。在此，原來長560 m擋土墻被允許繼續利用，從而節省投資10萬元。用舊擋土墻避免了拆遷建筑物帶來的資金與勞動量，本次擋土墻的設計方案是獨特和有效的。

圖1 現有擋土墻加固方案示例圖

3.2.2 現有涵洞補強、加固方案

為避免對現有涵洞的拆除重建，降低工程造價，及時調整設計方案，在澆筑鋼筋混凝土時，基礎混凝土用注膠連接在原有的基礎上，擴大涵洞基礎，建立一頂新帽臺和蓋板，加強涵洞的強度，有效治理存在的問題，提高了縱向承載的能力，增強了現有涵洞的穩固性，避免了重建新的25 m涵洞，使施工周期大為縮短，最終項目成本節省16萬元，方案如圖2所示。

圖2 現有渠、涵洞補強、加固方案示例圖

3.3 道路與兩側地坪順接方案

該路段位于鳳凰河右岸，沖溝較多，屬高山丘陵地貌。該設計方案結合了地形道路兩邊和底層，道路采用不同的設計標高，減少道路兩側高度的差異化，確保新建的道路和原有的道路順接，方便居民和車輛通行。

3.4 新建路段存在的問題與措施

3.4.1 在路基施工過程中，經過現場與設計核對后發現中段新建路段存在以下問題：

(1)在新建路段修改設計過程中不注意控制，K2+660的1×1.17 m混凝土蓋板涵頂高出混凝土路面高程。

(2)在K3+080路段一個3×3 m混凝土板涵洞，為解決水流方向，施工時將涵洞與道路正交改為斜交，并對路基填充高達7 m的填充段，以致涵洞長度變化后得不到涵長的補充。

(3)在K3+280路段處原設計需要開挖深度為2.6 m，左側原有一條鄉村道路需要銜接，如果按原設計進行修建，將出現修建后有較大落差不能與現有鄉村道路連接。

3.4.2 新建路段應對的措施

發現問題后，經組織設計、監理和施工單位再次測量核實，確認問題將情況向上級部門匯報，在征得上級領導同意的情況下，組織上述單位召開會議，研究解決辦法，提出如下解決措施：

(1)對K2+660段處涵頂過高問題，調整縱坡，將路面高度向上推墊，在混凝土路面底部與涵洞蓋板頂之間澆筑一層20 cm厚鋼筋混凝土板，以提高涵洞承載系數。

(2)基于處理K3+080段處的涵洞不夠長的問題，對施工實地的勘察與設計圖比較后，發現兩者之間的縱坡原始設計只有0.393%，過于平坦，因而兩處均可采用加大縱坡調整來解決這些問題。調整復位斜率為3.168%后，K3+080段處涵洞比原設計低了1.2 m，解決了涵洞長度不足的問題。

(3)在修建K3+280處時設計抬高2.3 m，解決了與鄉村原道路連接的問題。

4 結語

隨著新興城市化的加速，汽車擁有量迅速增加，原有的城市道路改造的需求量不斷增長，在現役道路改造的過程中不僅需要考慮滿足功能要求，更應該了解工程所處地形、地勢和周邊的環境現狀，充分考慮現有設施的合理利用，縮短建設周期，減少改造量，降低工程造價，減少建筑垃圾，同時盡量減少對周邊民居和環境的干擾，打造“雙優”工程。