改擴建道路的路線及路面路基設計探究

常 淼

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司鄭州分院，河南 鄭州 450000)

交通運輸業發展中，不僅強調對新道路工程的施工建設，也需要對大量既有道路進行改擴建，以此來豐富道路的使用功能，提高其使用質量及可靠性。有關部門應該加強對改擴建道路工程的研究，切實做好道路路線、路面和路基設計。雖然改擴建道路本身的路線走向已經確定，不需要進行路線方案比選，但是還需要對局部進行相應的擬合優化。改擴建道路對比新建道路在平面上存在較多的約束條件，設計人員需要靈活運用曲線，做好平面線形調整，對照公路工程相關規范的要求進行設計，保證設計方案合理性的同時，降低成本投入。

1 改擴建道路的現狀

道路工程是重要的基礎設施，在民生建設和經濟建設方面都發揮著不容忽視的作用，人們的日常出行和經濟運輸很多時候都需要依靠道路實現。而對我國公路交通的發展情況進行分析，很多公路在運行中都存在著交通流量巨大、道路承載能力下降以及各種病害頻繁發生的問題，對問題的原因進行分析，主要是私家車的數量急劇增長，交通量增長迅速，路面路基出現了超負荷運行的情況。同時，部分工程的建設時間較早，受當時材料和技術條件的限制，道路整體質量偏低，并不能很好地適應當前道路運營使用的要求，也在很大程度上提升了道路病害發生的概率。以此為背景，道路建設部門開始越發重視道路的改擴建工作。改擴建道路在設計環節需要面臨更多的技術難點，不管是設計內容、設計范圍都更加廣泛，要求設計人員在設計前能夠把握好道路的具體情況，保證改擴建設計的合理性[1]。

在對改擴建道路進行設計時，應該堅持幾個基本原則：一是全面性。設計人員需要準確了解現有公路的相關指標和參數，依照實際測量結果，做好公路坐標和高程的對比分析，得到改擴建后道路路線應該實現的參數信息，保證數據的全面性和準確性；二是可行性。設計方案必須具備較好的可行性和可靠行，方便進行施工操作。設計人員在對改擴建方案進行設計時，應該結合具體的改擴建要求和平面、縱面線等指標，做好基本方案可行性的論證；三是合理性。部分道路在經過改擴建之后，其定位會發生一定的變化，需要做好道路紅線調整，對兩側的植被和建筑進行遷移，因此必須加強各個節點的細化設計，以此來保證改擴建工程的科學性及合理性[2]。

2 改擴建道路的路線和路基路面設計

在交通運輸網絡中，對比其他的運輸方式，公路運輸對于沿線經濟以及環境的影響更大，其工程設施比較完善，投資巨大，涉及范圍廣且技術要求高，建成后很難再進行改變，因此不管是新建道路還是改擴建道路，都必須在施工前做好合理設計，確保設計方案能夠很好地適應施工現場的具體情況。從設計人員的角度，需要做好現場勘查工作，明確地質地形等信息，同時也需要確定好改擴建道路的建設規模以及設計標準，在設計中加強全線布局，對不同的施工專業進行協調。另外，需要對道路本身的功能和周邊環境因素進行分析，在充分滿足道路使用功能需求的基礎上，確保其能夠很好地融入到周邊的自然環境中，實現與自然的和諧共處。改擴建道路工程設計中，路線、路基和路面的設計非常關鍵，而先要保證設計的有效性，還要在做好數據信息收集，確定設計方案的同時，對設計要點進行明確。

2.1 做好數據收集

很多道路工程因為施工質量和使用年限等因素的影響， 在路基路面上都出現有一定的質量問題，在交通流量增大的情況下，很容易引發公路堵塞以及交通事故。 因此，在對道路進行改擴建的過程中，設計人員需要切實做好相關數據信息的收集和整理工作， 對新舊設計方案進行篩選和整改，要求項目參建各方對設計圖紙進行審核確認，以確保施工作業的順利實施。

2.2 優化設計方案

設計方案編制環節，必須關注其內容的合理性，對方案的可行性進行論證。工作人員需要在前期調研階段加強對道路交通狀況的分析， 以確保編制出的方案科學有效，依照相關行業標準和實際需求進行設計。 對于一些比較特殊的路段，可以給出專項改造方案，明確地質條件、行車速度等，通過方案比選的方式，對項目的規模、成本、環境、安全等進行綜合評估[3]。

2.3 明確設計要點

2.3.1 路線設計

路線設計的內容如表1所示。

表1 改擴建道路路線設計內容

在路線設計中，需要切實做好道路圓滑線設計，考慮到過大的彎曲幅度會引發擬合誤差，可以采用多圓復曲線擬合的方法，進行道路路線平面設計時，確保擬合平面路線線形能夠滿足道路改擴建設計的要求。實踐環節，可以依照半徑來對容易出現擬合誤差的圓曲線進行劃分，確保其表現為徑向連接狀態，之后，可以借助CAD軟件，進一步提高路線擬合精度。如果需要對整條道路進行改擴建，需要依照施工要求的技術指標，對道路上的曲線相鄰交點進行合并或者連接，連接方式包括了凸形、復合形等，如果曲線表現為反向，需要擴大圓曲線半徑，然后借助S形曲線進行連接，這樣可以很好的滿足路線方向曲線改擴建的需求[4]。

縱斷面設計環節，需要把握好新舊道路的超高、橫坡度等參數，根據現場情況如果需要參數借鑒，可以利用中線進行控制。若改擴建設計中，采用的是單側路線加寬設計，則需要計算道路中線標高。路線縱斷面設計時，坡長是非常重要的指標，在道路改擴建期間，一般不考慮最小坡長，避免坡長過短引發的設計問題。

2.3.2 路基設計

改擴建道路設計中，對于路基的設計基本都是加快，可以采用單側加寬和雙側加寬的方式。單側加寬是在道路一側進行加寬，另一側保持現狀，能夠最大限度地利用地形，減少拆限量，保持現狀的一側現有的排水設施也可以繼續使用，新舊路基沉降差較小。不僅如此，改造環節對于道路通行能力影響不大[5]，可以在加寬側設置施工便道。雙側加寬是保持道路中線不變，在兩側同時加寬，這種加寬方式的優點在于不需要改變公路現有的幾何線形，也不需要對路線中心線進行調整，可以對中央分割帶進行充分利用。

具體設計中，需要重視路基土方挖掘工作，研究銜接位置的路基土方性質，如果土體性質不達標，需要進行土方挖掘，然后使用合格的土方進行路基填充。在這個過程中，設計人員需要做好一些關鍵參數的計算，包括邊坡高度、臺階高度、平臺寬度、土方挖掘高度等，確定好最佳挖掘參數。在選擇回填土方時，需要先做好材料使用性能測試工作，檢測結果達標后才能使用，例如，可以選擇100m的試驗段，開展鋪筑試驗，通過試驗獲取土體含水量、液限、塑性指數等，在所有指標達標的情況下，就可以將其應用到改擴建道路路基施工中。填料鋪筑后，需要采用人工輔助機械設備的方式進行壓實，壓實度不能低于95%。

2.3.3 路面設計

一方面，需要對改擴建道路設計段的路面鋪筑進行設計，做好路面加鋪作業，設計人員需要做好現有道路橫坡參數的調查工作，分析在路面加鋪后，是否可能出現排水異常問題，如果可能存在該問題，則需要參照舊路橫坡參數，對改擴建后道路路面中心線兩側的橫坡參數進行調整，對照路線偏移距離確定鋪筑厚度。在路面加鋪結構設計中，需要依照設計鋪筑厚度，確定相應的路面結構；另一方面，需要做好新舊路面的銜接工作，確保新舊路面能夠融為一體。道路路面的搭接可以采用兩種不同的形式：第一種是橫向搭接，當前，不少舊公路兩側都設置有擋墻，對于改擴建作業存在一定的阻礙，需要將部分擋墻拆除，去除不屬于路面結構層的部分，若設計道路路線出現了偏移，偏移量在2.5m以內，需要采用混凝土基層，偏移量超過2.5m，可以采用水泥穩定碎石基層，配合壓路機的碾壓來提升路面基層的穩定性；第二種是縱向搭接，這種搭接方式不能對既有路面進行拆除，若設計方案中道路縱坡調整高度不合理，很容易出現新舊路面高差，對于這樣的問題，可以通過路面加鋪以及混凝土基層施工的方式進行處理和解決。

3 案例分析

某高速公路工程原本采用的是雙向四車道，設計行車速度為100km/h，路基寬度23.5m。最近幾年，伴隨著區域經濟的快速發展，區段交通流量變得越發巨大，部分路段出現了嚴重的擁堵問題。對此，需要對道路進行改擴建。

3.1 數據收集

在進行改擴建道路方案設計前，施工單位需要切實做好準備工作，就原道路的施工圖紙和竣工圖紙進行收集、整理和分析，及時對信息進行歸檔，建立起完善的項目文件體系，為后期施工提供參考。

3.2 方案選擇

對現有道路的交通狀況和路面狀況進行調查后，提出了三個改擴建方案，方案1是在現有道路路面兩側進行加寬，方案2是對左側路面進行拓展，形成單向四車道方案，右側則鋪設新的分離單向四車道，方案3是將右側路面改造成單向四車道，左側新建分離單向四車道。

分析對比三個方案，方案1可以實現對現有資源的充分利用，有效節約成本，縮短工作時間。不過，工程附近存在有大量的防護結構，再加上地質地形條件的影響，路基的穩定性較差，安全性無法得到最大限度地保障；方案2工程規模小，環境影響小，可以對成本進行有效控制；方案3在左側新建分離式路基，邊坡高度較低，而區域從防洪抗災的角度，計劃在附近修筑高架，路基處理成本較高。對此，選擇方案2作為設計方案。

3.3 平面設計

對現有路面的行車安全性進行分析評價：原路基寬度為23.5m，最大縱坡4.48%，超高最大值7%。其中一段存在坡度較大的橫坡，路基兩側為河道，擴寬空間有限，而且附近設置有大型橋梁，施工難度大。對照公路運行速度圖等，必須將前后路段的速度差控制在10km/h～20km/h，保證行車安全的同時，對路面進行保護。道路左側有河道存在，因此選擇新建右側分離路基，在保持道路正常通行的情況下，進行改擴建施工。

3.4 路基加寬

道路改擴建施工中，新舊路基的加寬拼接是最為關鍵的環節，如果路基加寬不合理，可能引發不均勻沉降問題，在路基表面產生縱向裂縫，影響工程的整體質量，危害行車安全。現有的路基路面在長期的荷載作用下，已經基本完成了固結和沉降，但是新建路基的沉降尚未完成，需要依照相關標準的要求做好處理，避免不均勻沉降對于路面拼接效果的影響。結合該工程的實際情況，路基沉降處理可以采用強夯法完成。為了能夠最大限度的保障新舊路基拼接的質量，在施工中采用了臺階開挖的施工方法，需要對原有路基的邊坡部位進行處理，開挖成臺階狀，臺階的寬度需要控制在2m以內。考慮地形等因素的影響，如果開挖部位出現了傾斜坡度較大的問題，需要在開挖完成后，于路基表面鋪設土工格柵，確保新舊路基能夠實現緊密連接，形成一個整體。

4 結 語

總而言之，在改擴建道路施工中，需要高度重視路線、路基和路面設計工作，如果設計存在問題，則會嚴重影響施工的順利進行，還可能引發相應的質量問題。從建設單位的角度，必須高度重視改擴建道路路線、路基和路面的設計，做好數據信息收集和設計方案比選，確保方案具備良好的可行性和可靠性，能夠為道路工程改擴建施工提供指導，保證路線規劃合理、路基穩定可靠、路面質量達標，順利實現道路改擴建的目標。