公路改擴(kuò)建工程的路面、路基設(shè)計(jì)研究

劉廣勛

摘 要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，道路交通量不斷擴(kuò)大，為滿足交通需要，原有道路面臨改建、擴(kuò)建的現(xiàn)實(shí)問題。公路改擴(kuò)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(kuò)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(kuò)建工程設(shè)計(jì)原則為切入點(diǎn)，提出相關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以期提高我國公路改擴(kuò)建工程質(zhì)量。

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

中圖分類號(hào)：U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(kuò)建工程指的是對(duì)原有公路進(jìn)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(jì)發(fā)展對(duì)交通規(guī)模的需求，實(shí)現(xiàn)道路改擴(kuò)建與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙向驅(qū)動(dòng)。公路改擴(kuò)建工程關(guān)鍵在于前期的路面、路基設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)際執(zhí)行過程中，公路改擴(kuò)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(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。基于此，本文從不同方面討論了公路改擴(kuò)建工程的路面與路基設(shè)計(jì)。

1 我國公路使用現(xiàn)狀

1.1 原有公路規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jì)水平較低，公路路面設(shè)計(jì)寬度較窄，尤其是公路設(shè)計(jì)密度比較集中。隨著城市化進(jìn)程的加快、城鄉(xiāng)之間經(jīng)濟(jì)往來增多，交通量大增，原有公路路面承載力與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求發(fā)生沖突，原有密集的公路設(shè)計(jì)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(kuò)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(shí)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(shí)間后，路面和路基病害頻發(fā)。

2 公路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)原則

2.1 堅(jiān)持因地制宜的原則

公路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)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(duì)周邊環(huán)境的影響。公路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持因地制宜的原則，充分考慮各種施工影響因素。對(duì)于坡度較低的微丘地區(qū)來說，公路改擴(kuò)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(kuò)建則要依據(jù)原有公路等級(jí)及病害程度制定施工設(shè)計(jì)方案，避免因循守舊，套用設(shè)計(jì)，造成資源浪費(fèi)[1]。

2.2 堅(jiān)持安全第一、以人為本的原則

在對(duì)公路改擴(kuò)建工程進(jìn)行路面與路基設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確保設(shè)計(jì)安全、施工安全、使用安全，堅(jiān)持以人為本，改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)以滿足人們的實(shí)際需要，符合經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(jì)施工方案，保證后期施工有序進(jìn)行。

3 優(yōu)化公路改擴(kuò)建工程路面與路基設(shè)計(jì)的措施

公路改擴(kuò)建工程中，優(yōu)化路面和路基，對(duì)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(jì)是一項(xiàng)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(jìn)行公路路面路基改擴(kuò)建設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員需要收集原有公路規(guī)劃圖紙、設(shè)計(jì)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(shí)進(jìn)行系統(tǒng)分析，結(jié)合現(xiàn)有需求，對(duì)路線數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。分析要點(diǎn)主要包括四點(diǎn)。其一，設(shè)計(jì)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(jì)原理;其二，對(duì)原有公路坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，以確定原有公路路線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，根據(jù)實(shí)際測(cè)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(shí)際測(cè)量結(jié)果，結(jié)合改擴(kuò)建要求，重新計(jì)算相關(guān)路線數(shù)據(jù);其四，認(rèn)真對(duì)比新舊數(shù)據(jù)指標(biāo)，在滿足改擴(kuò)建要求基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)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(jìn)行路面與路基設(shè)計(jì)前，為保證設(shè)計(jì)方案的可行性，除了要對(duì)原有數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析外，還須對(duì)需要改擴(kuò)建的公路路面和路基進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查，包括該路段交通運(yùn)行狀況、來往車流量、交通量主要集中時(shí)段、周邊建筑環(huán)境、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)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(kuò)建整體方案。整體改擴(kuò)建方案確定后，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行修改、完善，以保證改擴(kuò)建方案可行。

路面與路基改擴(kuò)建方案主要是對(duì)舊路的改擴(kuò)建，根據(jù)路況情況，可分為三種。一是對(duì)原有路面兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行加寬改造，這種設(shè)計(jì)方案相對(duì)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(duì)性地進(jìn)行單側(cè)加寬，該方案能夠有效節(jié)省人力、物力投資，對(duì)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(duì)原有路段交通通行的影響，該方案投資較大，工程時(shí)間較長，但改擴(kuò)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(jì)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(kuò)建工程方案的基礎(chǔ)上，對(duì)局部路段進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

3.2 優(yōu)化路面設(shè)計(jì)方案

在公路改擴(kuò)建工程中，路面與路基設(shè)計(jì)首先要滿足基本建設(shè)和養(yǎng)護(hù)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(kuò)建工程設(shè)計(jì)中，如原路面所用混合料性質(zhì)能滿足改擴(kuò)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(kuò)建投入。

3.2.1 優(yōu)化原路面修補(bǔ)方案。目前，公路路面修補(bǔ)技術(shù)主要有兩種。一是采用貼縫帶對(duì)路面裂縫進(jìn)行貼縫處理，二是采用玄武巖纖維拌和乳化瀝青對(duì)路面進(jìn)行修補(bǔ)。兩種技術(shù)各有特點(diǎn)，具體采用哪種方式，人們需要根據(jù)路面狀況及現(xiàn)場(chǎng)施工條件來確定。第一種修補(bǔ)技術(shù)操作簡單，不需要操作機(jī)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(duì)周邊環(huán)境影響小，能夠保證道路正常運(yùn)行，方便公路路面后期養(yǎng)護(hù)。

當(dāng)原有路面發(fā)生車轍現(xiàn)象，或路面坑槽、裂縫較大時(shí)，人們需要采用第二種修補(bǔ)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(diǎn)，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(hù)工作無法達(dá)到施工質(zhì)量要求，則可利用就地冷再生技術(shù)對(duì)舊路面進(jìn)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(jìn)行拌和攤鋪，用作路面的基層或?yàn)r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(fèi)，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(jì)

除了路面，公路改擴(kuò)建工程還包括對(duì)路基的改擴(kuò)建。相對(duì)公路路面改擴(kuò)建設(shè)計(jì)而言，路基設(shè)計(jì)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(shí)，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(qiáng)度。填筑完成后的路基必須進(jìn)行加固處理，利用排水固結(jié)法和強(qiáng)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(jì)。在公路路基改擴(kuò)建設(shè)計(jì)中，路基加寬拼接設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。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(kuò)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(shí)，如果設(shè)計(jì)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(shí)，首先考慮在拼接處挖設(shè)臺(tái)階。施工人員需要以臺(tái)階狀的形式對(duì)原有路基的邊坡進(jìn)行開挖施工，合理把控臺(tái)階寬度，正常情況下，臺(tái)階寬度需要大于2 m;受地形地勢(shì)條件限制，臺(tái)階寬度達(dá)不到2 m時(shí)，寬度應(yīng)至少保持在1 m。為便于后期施工，開挖的臺(tái)階應(yīng)有一定坡度，保持傾斜。此外，可在每層臺(tái)階底部鋪設(shè)土工格柵，達(dá)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(shí)，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(shí)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(jì)

優(yōu)化排水設(shè)計(jì)是公路改擴(kuò)建工程的一項(xiàng)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(jì)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(jìn)行公路改擴(kuò)建路面與路基設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)化排水設(shè)計(jì)必不可少。為優(yōu)化排水設(shè)計(jì)，首先應(yīng)摸清施工地段周圍的水文情況，根據(jù)數(shù)值計(jì)算，對(duì)原有公路排水邊溝尺寸進(jìn)行調(diào)整，對(duì)其他原有排水設(shè)施進(jìn)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(duì)路基的沖擊，可在符合改擴(kuò)建要求的前提下，在公路排水邊溝內(nèi)側(cè)鋪設(shè)實(shí)心的六棱磚，這種六棱磚能夠增強(qiáng)原有邊溝的受沖擊力，提高公路路基外部對(duì)雨水沖刷的抵抗力[7]。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和需求的擴(kuò)大，公路改擴(kuò)建成為滿足交通運(yùn)輸需求、提高公路等級(jí)的一項(xiàng)最佳選擇。目前，部分改擴(kuò)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(kuò)建工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持節(jié)約為先、保護(hù)為主、改擴(kuò)建為輔的原則。改擴(kuò)建工程首先應(yīng)在充分利用舊路的基礎(chǔ)上對(duì)原有路面與路基進(jìn)行規(guī)劃布局，根據(jù)地形地勢(shì)、交通流量、自然氣候、數(shù)據(jù)收集等因素確定改擴(kuò)建方案，并利用一切手段優(yōu)化公路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)，及時(shí)解決公路損害問題。改擴(kuò)建方案既要減少對(duì)交通運(yùn)行狀況的影響，又要充分利用現(xiàn)有資源，降低公路改擴(kuò)建成本和對(duì)自然環(huán)境的破壞，節(jié)約土地資源，同時(shí)滿足當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)長期發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁新政，何淼.滬寧高速公路擴(kuò)建工程路基拼接處治措施及其作用機(jī)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(kuò)建工程規(guī)劃設(shè)計(jì)擴(kuò)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(kuò)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(kuò)建工程交通組織方案優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011（9）：260-265.

[6]文健康.在公路改（擴(kuò)）建工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾點(diǎn)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(jì)中老路路基、路面利用問題分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2020（9）：275.