公路改擴建路面工程設計存在問題分析

溫州路橋工程設計所 / 李蘇文

1 項目概況

我省某公路工程的現行技術標準是二級公路標準，設計的行駛速度是60km/h，自建成通車起已有15年余，現狀為水泥路面。隨著經濟發展及產業布局分布，該二級公路自通車運行以來，交通量呈現遞增趨勢，同時道路兩側廠房、居民區林立，非機動車道與機動車道的沖突也日益嚴重，路面破損情況也較為復雜。由于本項目兩側建筑物林立，產業發達，該公路在承擔過境運輸的同時，也起到集散作用，在綜合分析公路功能及遠期交通量的前提下，根據《公路工程技術標準》（JTG B01-2014）規定要求，此公路工程應由雙向四車道拓寬為雙向六車道，路基的寬度是36m，采用瀝青砼路面，設計的行駛速度是60km/h。

2 改建工程中的難點

2.1 路面處治方案不能充分解決舊路面問題

（1）改擴建路面設計時，一般能夠根據原有路面狀況的調查和評估的結果，進行路面現狀分析，掌握不同路段路面破損情況，分段擬定路面處治方案。但針對舊路病害的處治往往缺乏準確的判別標準和質量控制標準，造成舊路病害難以處治到位。（2）早期居民建筑基本沿路而建，房屋標高基本與道路齊平，若僅進行路面處治后直接加鋪設計，導致路面標高抬高，不利于兩側居民出行。（3）舊路面各結構層再生處治方法設計不合理，尤其是水泥混凝土路面，應充分分析集中再生利用與就地再生利用的適用條件，提高路面處治效果，降低環境污染。

2.2 舊路面材料再生利用不充分

（1）在公路改擴建設計中，對材料的綜合循環利用設計不夠全面，對再生骨料通常設計用于工程項目的水穩基層等建設，而針對其他細料等未進行充分設計利用，導致廢舊材料的循環利用率大大降低。（2）結合改擴建項目設計情況來看，對廢舊路面材料通常采用廢棄處治或集中堆放用于其他工程項目，未能夠最大限度地利用于設計項目工程，既造成了環境污染，又加大回收材料后期的處治難度。

2.3 路面加鋪結構設計保守且針對性不高

（1）一般舊路經過多年使用后，路面病害較為復雜，不同路段路面結構強度相差可能較大，若均采用同一種加鋪結構，則加鋪路段改建后的路面結構力學性能相差較大，可能造成部分路段強度富余較多，而部分路段結構偏危險。這種路面結構設計保守，且未能充分針對舊路狀況進行加鋪設計，針對性不強，使得道路使用壽命不長，增加公路養護和大修的費用。（2）“白加黑”是目前舊路改造常見的處治方式，舊水泥混凝土路面作為路面基層，極易產生反射裂縫，大大降低路面的使用壽命，造成后期養護及處治難度加大。

3 公路改擴建路面工程設計基本原則

關于公路改擴建工程設計的基本原則主要表現在如下幾個方面：(1)堅持樹立“以人為本，安全至上”的設計原則，確保改擴建后的道路服務水平能滿足行車需求；(2)堅持樹立全生命周期設計理念，盡可能地節約改擴建工程建設的成本；(3)過鎮路段道路改擴建工程涉及到較多的管網以及搬遷工作，道路改擴建的管位預留應有效結合近期改擴建方案與遠期交通功能的設計原則；(4)立足于現階段道路改擴建需求的基礎上，綜合考慮遠期交通流量的變化，以適應交通量的增長。

4 改擴建設計關鍵問題解決對策分析

4.1 舊路處治方案分析

4.1.1 舊水泥混凝土路面現狀調查。

現狀公路運行情況是道路改建的基礎，掌握道路現狀情況是路面改建的基石。水泥混凝土路面應調查路面損壞狀況，以斷板率、板底脫空及接縫傳荷能力為主要參數，以此來評定路面損壞狀況。掌握現場路面損壞、排水及兩側建筑物情況后，再進一步確定路面結構的改造方案。

4.1.2 城鎮及標高受限路段路面處治方案。

過鎮路段及標高受限路段路面處治方案設計主要考慮路面處治方案對兩側敏感構筑物及路面標高對居民出行的影響。對附近有敏感構筑物時，應優先采用集中破碎再生技術。對標高受限或需降低路面標高路段，建議挖除路基以上路面結構，對原路基處治以滿足設計要求后鋪筑新的路面結構層。

4.2 加鋪結構設計分析舊路加鋪

（1）舊水泥混凝土路面利用形式主要分為3類：①舊路補強后加鋪；②面層挖除再生，基層補強后加鋪；③路面結構挖除再生重建。其中針對第一類路面結構驗算時，原路面結構可劃入路面結構驗算層中，對結構材料模量及強度依據路面檢測結果進行設計驗算；對第二類路面結構驗算時，原路面結構不劃入路面結構中，采用未劃入路面的原路路基和留用路面結構頂面當量回彈模量進行設計驗算。（2）應力吸收層。通過調研顯示，較多地方公路“白+黑”改擴建工程為節約工程造價未鋪筑應力吸收層，通車后路面反射裂縫產生較為明顯。在舊水泥板與加鋪瀝青層間設置應力吸收層，能夠有效地消散板體裂縫在瀝青面層處產生的集中應力，防治“白+黑”路面結構反射裂縫的產生。

4.3 新舊路基拼接設計

（1）接縫位置設計應避免位于行車輪跡帶處。受車輛荷載的作用，輪跡帶處接縫更容易出現早期破壞。（2）半剛性基層與瀝青面層間應增加防反射裂縫設計，可鋪設一層單邊燒毛土工布。（3）新舊路面拼接臺階設計。從結構穩定性、造價和施工難度考慮，拼接臺階數量不宜超過3個，搭接寬度不宜＜0.3 m。（4）窄路肩(寬度＜2.5m)加寬時，路面基層結構應考慮施工方便性，宜采用低強度等級的水泥混凝土或素混凝土等非碾壓式材料。

4.4 新舊路面拓寬設計

（1）拓寬路基施工前應對填方邊坡進行清表處理，清表厚度按20cm控制。（2）原路拓寬路基應選用臺階方式開挖原路邊坡與路面結構。首先挖除原路的路面結構及土路肩，然后超挖原路路床填料（深度按1.2m控制）,超挖和拓寬部分的路基應同步進行填筑、碾壓；最后原路堤邊坡按照從下到上的順序開挖臺階，開挖一級回填一級，開挖與填筑順序。（3）拓寬路基填筑選用的是分層填筑方式。基地、上路堤與下路堤的頂面選擇25kJ沖擊碾壓 20遍。（4）軟土部分的拓寬路基，其沉降量控制必須達到下述要求：拼接路基沉降橋頭位置＜5cm，通道、涵洞位置＜10cm；其他路段＜15cm。

5 結語

綜上所述，干線公路改擴建路面工程設計，應對舊路進行科學合理的處治、利用、設計。在道路改擴建過程中要充分遵循“節約資源、保護環境、充分利用、注重實效”的原則，引入“動態設計”“全壽命周期成本”的理念，在滿足行車需要的前提下充分考慮不同技術方案（包括路面結構選型、再生技術、材料與工藝選擇、差異沉降處理等）與工程經濟的平衡性，提高改擴建路面工程的整體設計和施工質量，延長路面使用壽命。