公路改擴建設計的關鍵技術分析

姜 超

(中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

0 引 言

交通擁堵已成為部分一級公路的常態化現象，不僅影響著道路的的通行能力，也增加了交通事故發生的幾率。為緩解嚴重的交通壓力，越來越多的一級公路進行改建或擴建。與新建一級公路項目相比，改擴建一級公路設計更為復雜。一方面設計受到原有的線形，規劃及環境條件的制約，另一方面改擴建工程項目施工時通常不對原有交通進行中斷，在進行公路改擴建設計時需要考慮因素更多。隨著國高網的進一步加密，公路交通建設仍在蓬勃發展，公路的改擴建工程是新時期公路建設的重要任務。

1 公路改擴建設計原則

一級公路改擴建設計以提高服務水平，改善道路功能為目標。對于現有的公路資源如橋梁、涵洞、綠化(高大喬木)等進行充分利用，最大程度上減少公路占地，避免造成土地資源的浪費。針對不同改擴建工程項目的不同特點，進行靈活設計，注重環保安全，以人為本的設計理念。公路改擴設計主要遵循原則如下。

(1)進行改擴建工程項目設計時，充分利用現有公路資源，并對沿線城鎮的經濟發展進行準確預測，經由科學合理的分析，完善路網結構，充分實現道路的功能，促進沿線發展。

(2)進行改擴建工程項目設計時，應對規劃方案進行合理劃分。依據公路的功能，規劃方案可分為近期和遠期。首先近期方案可分段完成，再逐步實現遠期規劃，確保公路改擴建項目有序開展。

(3)進行改擴建工程項目設計時，要對原有線形進行準確測量，選取控制點，進行道路平縱線形擬合。針對道路現有條件如路基路面，橋隧通道等影響因素，判斷道路資源的利用程度，選取合理加寬方式，對于道路線形進行優化設計。

2 改擴建相關設計影響因素分析

2.1 分期修建的情況

早期進行一級公路改擴建工程項目建設時，由于項目投資等因素的制約，左右路幅橫向分期建設或將主體工程與附屬工程不同步建設是部分一級公路多采用的模式。但依據實際工程項目，這樣的分期建設使得項目建設時長，風險，安全性等不易受到管控，往往超出預期。改擴建工程項目以原有一級公路為基礎進行設計，項目建設對于沿線影響與新建道路項目相比更大，需要考慮的因素也更多。因此當改擴建項目路線較長時，根據實際項目特點可選用縱向分期建設，但應對于路段交通流特性進行充分了解，交通組織的范圍影響進行明確。進行縱向分期建設時，雖然沒有明確縱向長度建設要求，但不宜過短，盡可能減少對沿線的社會影響，避免施工工期受到影響。

2.2 交通量預測重點分析

擬進行的改擴建工程項目經過多年的開通運營，已經深深影響著沿線人們出行方式以及社會經濟的發展。項目會在現有交通量的基礎上持續且長期吸引沿線的交通量。因此，在進行改擴建設計的過程中，首先進行原一級公路對道路沿線區域發展，社會經濟，路網功能等因素的細致分析，接著以此為基礎，進行改擴建工程項目趨勢交通量、誘增交通量、土地開發新增交通量的預測分析，最終得到符合項目特點的設計交通量，這樣改擴建項目完工后，道路的功能才能更好的體現出來。即改擴建項目設計不僅要考慮常規影響因素，原有道路對于沿線的影響亦是較為重要的影響因素，綜合考慮才能得到科學的預測結果。

2.3 改擴建設計方式

進行改擴建工程項目技術指標選取時，切忌生搬硬套，應根據項目實際條件合理選取。對于道路設計的主要指標應嚴格遵循，靈活選取次要設計指標。當項目條件受限，使得設計指標突破相關要求，應進行方案的論證和相關安全性評價，最大程度上確保路線的均衡性和連續性，保障道路出行者的安全。結合沿線地形，進行合理的道路平縱橫綜合設計。在一些道路條件嚴重受限路段，為了避免對于沿線環境的毀壞，盡可能利用現有道路條件，設計指標在論證保證安全的前提下可適當降低。

3 改擴建關鍵技術分析

3.1 路基路面拼寬設計

在進行公路改擴建項目路基拼寬設計時，如何控制新老路基結合部位的質量是需要重點考慮的因素。首先對于原路基需進行詳細踏勘，收集相關資料，對于路基拼寬方案和開挖措施進行合理選擇。為了使新老路基具有變形的一致性，可以通過設置土工材料，提高新老路基的整體性。為了保證新舊路面更好的搭接，可對既有道路路基路面進行開挖臺階，并設置土工格柵，避免新舊路面銜接位置的裂縫反射至面層。乳化瀝青透層設置在基層上部，可進一步促進面層與基層之間的結合，降低在汽車荷載作用下基層與面層出現層間位移的概率。路面橫坡較小會引起路面排水不良的問題，尤其在改擴建項目中，匯水面積的增加，會造成路面積水現象，存在行車安全隱患。比如可以通過拆除老路中分帶，用單向路拱橫坡代替原有雙向路拱橫坡。該方法適用于存在嚴重病害的既有公路，對于路況良好的既有道路，該方法建設投資大大增加，不經濟。

3.2 涵洞通道設計

改擴建方案的不同對于涵洞通道的影響亦不相同。在整體式路基中，涵洞通道應保持其結構形式，將原有洞口拆除，新建涵洞通道的洞身幾何尺寸，交角等應與原結構保持順接，并在設計中留2 cm沉降縫。在分離式路基涵洞設計中，對于沿線地形進行充分調查，以保留原有排水系統為設計理念，以滿足工程項目排水，沿線耕地灌溉為設計目標。通道的技術標準選定主要考慮被交路的功能，綜合考慮沿線路網規劃等因素，最大程度滿足沿線人們的出行需求。在進行涵洞拼寬施工時，應根據現場實際條件進行中線、高程的準確放樣，并在施工階段及時復核。依據設計圖紙測量涵洞位置、尺寸、孔徑以及高程，若實際情形與設計方案有出入需及時聯系設計和監理單位。蓋板涵的拼寬通常采用植筋和沉降縫拼寬，如圖1所示。植筋拼寬的操作復雜，施工較為麻煩，工程投資大。沉降縫拼寬投資金額小，施工簡便，適用于新建涵洞地基穩定，拼寬長度4 m以上的涵洞拼寬方案。跨徑較小的圓管涵通常采用沉降縫拼接的方式加寬。箱涵的拼寬與蓋板涵相同，兩種拼接方式均適用，但若拼寬箱涵為明涵，搭板斷面和舊涵洞牛腿之間應進行深度超過30 cm的植筋處理。

圖1 蓋板涵拼寬

3.3 橋梁拼寬設計

進行原有橋梁改擴建設計時，進行橋梁承載能力的驗算并實施加固措施，確保其能滿足在新的設計標準下對于承載能力的要求。新建橋梁與原有橋梁的連接部設計是橋梁改擴建中的重要設計內容，對于施工效果也有著明顯的影響。上下結構之間避免連接的方式有著突出的優點，一方面原有橋梁與新建橋梁受力不會有影響，對于施工流程可進行簡化。另一方面也降低了施工時連接的施工難度，盡可能保障原有交通的正常通行。但也存在一定的不利之處，原有和新建橋梁在受到外界車輛荷載作用時會出現撓度不均衡的現象，對于后續路面的瀝青鋪裝有著嚴重影響。

3.4 改擴建交通組織設計

改擴建項目的交通組織設計與以上設計項目相比，更為系統且復雜，直接決定著施工期間運營的安全性。改擴建的形式決定著交通組織設計方案，進而影響著后續車流誘導以及封閉車道措施的實施。路基進行雙側加寬時，左右幅的施工可保持一致，通過隔離網的設置進行隔離施工，并利用可變情報板或相關交通標志對于施工信息進行預告，最大限度地保障原有公路的通行正常。當出現分段半幅中斷交通施工時，如橋梁上部構造連接施工，中央分隔帶開口可作為繞行控制點，但繞行方案應進行合理設計，繞行距離不宜過長。為了確保施工中原有道路交通流的穩定性和通行的服務水平，可采用適當交通管制措施。當道路出現嚴重擁堵現象，對于相關道路的互通入口可進行暫時封閉，采取強制性交通管制。

4 結 語

隨著國高網的進一步加密，公路交通建設仍在蓬勃發展，公路的改擴建工程是新時期公路建設的重要任務。但目前部分公路的路用性能，車道數等已與日益增多的交通流不相匹配。在進行公路改擴建設計時不僅應根據實際項目進行靈活選擇，還應確保設計的科學合理性，最終實現改擴建項目對于道路功能提升，道路耐久性增強，道路通行安全性提高的目的。