改擴建道路路線及路面路基的設計研究

任旭佳

（遵義市交通勘察設計有限公司，貴州遵義 563126）

0 引言

改革開放后，道路運輸行業(yè)得到了快速發(fā)展，前期建設的部分道路已無法適應目前經(jīng)濟發(fā)展與人民群眾出行的需求，迫切需要進行改擴建。然而，此類道路常伴有較大的交通流量，并且已經(jīng)高度城市化，在改擴建的同時常伴有拆遷及征地等煩瑣的工作，對沿線居民的生產(chǎn)生活造成較大干擾，使得道路改擴建和新建道路所產(chǎn)生的效果大不相同。與此同時，道路改擴建也面臨更多技術(shù)難點，道路設計內(nèi)容與范圍涉及廣泛，需兼顧原路與新建路，綜合考慮各方面的因素，才能使得道路改擴建工作得以順利實施。

1 調(diào)研既有道路

各級道路管理部門從區(qū)域?qū)用鎸σ?guī)劃路網(wǎng)與實際路網(wǎng)進行比較分析發(fā)現(xiàn)，很多規(guī)劃線路與既有道路交叉，無論從布局或技術(shù)特點來看，均與交通需求不相適應，所以，在實際工作中一定要調(diào)整好路網(wǎng)中不同路線的相互關(guān)系。既有道路網(wǎng)給人民群眾提供了較好的道路通行服務，帶來了較大的經(jīng)濟效益，對國民經(jīng)濟發(fā)展起到了一定支撐作用。因此，在進行道路改擴建之前，施工單位需要對既有道路基本情況進行詳細勘察，并對道路以往施工建設時所用參數(shù)、施工技術(shù)、材料規(guī)格等資料進行了解，之后有效整合相關(guān)資料數(shù)據(jù)進行設計工作，確保最終的設計方案具備較高的應用可行性[1]。同時，對既有道路進行監(jiān)測與評價，開展改擴建工程可行性研究等系列活動與操作，綜合考慮路網(wǎng)銜接、道路荷載、沿線環(huán)境等因素，在改擴建道路的同時，改善既有的道路條件，為沿線居民提供更好的交通環(huán)境，充分體現(xiàn)改擴建工程的經(jīng)濟、社會綜合效益。

2 改擴建道路設計原則

城市化進程加快帶來城市大發(fā)展、車輛增多、道路建設壓力加大。為了緩解壓力，需要抓緊開展道路改擴建工程。改擴建技術(shù)設計是工程開展最為關(guān)鍵的因素。面對經(jīng)濟和社會發(fā)展的新形勢，人們共同面臨的問題之一就是如何在道路改擴建中達到好的工程效果。相對于鐵路、飛機等其他運輸方式而言，道路改擴建設計原理為：道路交通在施工期以及運營期受到來自各方面不同因素的影響，需進行更加綜合的設計以提升道路改擴建工程的經(jīng)濟效益和社會效益。所以，道路的改擴建應遵循如下設計原則。

2.1 功能性原則

道路改擴建主要是為了改善其安全性、舒適性及平穩(wěn)性，改擴建完成之后要達到降低交通負荷和提升交通效率的目的，滿足日益提升的道路功能需求。

2.2 合理用地原則

因道路改擴建需調(diào)整原路紅線范圍，包括道路兩旁耕地、植被、建筑物等都會受到影響，所以在道路改擴建設計需要在盡量少占地的原則下，保證設計方案的科學性和合理性。

2.3 提高新舊路面的黏結(jié)性能

車輛在高速行駛時會對路面產(chǎn)生較大剪切應力，所以要采用性能較好的黏結(jié)材料來保證道路新舊路面達到較好的融合效果，保證路面具有較強的抗剪切能力。

2.4 方案可行性原則

道路設計擴容時應精確了解既有道路參數(shù)并重復比選道路坐標、高程數(shù)據(jù)，保證設計方案的可行性[2]。

3 改擴建道路路線路基及路面設計

3.1 工程概況

G356 線永安曹遠樟林至泥坪道路工程全長為11.195km，是福建省西部山區(qū)通往沿海的重要通道。該段舊路為三級道，設計速度為30km/h，路基寬為7.5m，路面寬為7.5m。路面為全幅式混凝土。由于舊路存在急彎陡坡線路，且路面破損嚴重，已經(jīng)難以適應當下的實際需求，所以亟須對該路段進行改擴建，拓寬道路，提升道路的穩(wěn)固性。

按照交通運輸部現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標準》(JTG B01—2014）、《公路路線設計規(guī)范》（JTG D20—2006）等規(guī)定，改擴建道路路線設計的主要技術(shù)標準如表1所示。

表1 主要技術(shù)標準表

3.2 改擴建道路路線路基及路面設計關(guān)鍵點

3.2.1 路線設計

設計道路的圓曲線線路，若彎曲幅度大，則線路設計應進行調(diào)整。為避免此問題，可利用多圓復合曲線擬合法對路面進行平面線路設計，調(diào)整平面線路外形滿足設計標準及項目的要求。為了能保證路線設計符合改擴建工程要求，對不同分布半徑圓弧曲線誤差以及采用測繪軟件時的徑向相關(guān)狀態(tài)進行了分析。如果是整條舊路要進行擴建施工，相鄰道路的交叉點在曲線上（同方向），其合并或相加的過程要根據(jù)擴建道路的施工技術(shù)指標來確定，添加方式為復合式、曲線式，若曲線走向倒置，則使圓曲線半徑增大，新舊路線呈“S”形銜接。設計效果應達到要求，不僅要拓寬既有道路，還要注重圓弧曲線半徑的合理把控，避免半徑太小的問題，以此為前提來科學地設計圓弧曲線半徑，以免道路上運行的車輛因速度過快造成側(cè)翻。

3.2.2 路基設計

一方面，路面需加寬時需對路基接縫處土方性質(zhì)進行勘察，并就工程環(huán)節(jié)中路面坡度高、臺階高、平臺寬、邊坡土方開挖高度及其他參數(shù)進行計算和測試，以此確定最優(yōu)的開挖參數(shù)。

另一方面，路基填料應滿足設計要求，通常是利用砂土和礫石類土體進行填方施工。設計者在進行路基擴建之前要對材質(zhì)性能進行判定和檢驗。設計人員可在道路擴建施工中選取100m 長的路段進行路面試驗以得到土體塑性指數(shù)以及液限、含水量等指標參數(shù)，若有關(guān)參數(shù)滿足標準則可用作道路填料。

3.2.3 路面設計

路面設計要以既有道路為依托，在路線延伸、路面結(jié)構(gòu)改善等方面對舊路建設參數(shù)進行研究。如針對排水異常的路面，在設計時可調(diào)整舊路坡度。同時在路面結(jié)構(gòu)設計中，不應直接按鋪裝工程總體設計形式進行，而應依據(jù)所設計路面厚度確定適宜的路面設計方案[3]。在路面設計過程中，一方面，應重點結(jié)合路線縱斷面抬高段落的標高數(shù)據(jù)，確定改擴建路面加鋪的厚度和加鋪方式；另一方面，著重根據(jù)路線橫向加鋪寬度確定路面鋪筑材料，提高加鋪路面的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度，更好地提升加鋪路面的結(jié)構(gòu)性能。

在路基路面設計時，應做好以下調(diào)查工作（見表2）。

表2 路基路面改擴建工程設計調(diào)查內(nèi)容表

路線偏移距離與鋪裝材料類型如表3 所示。

表3 路線偏移距離與鋪裝材料類型

為了支撐路基填土，很多老舊道路兩旁均設有擋土墻（見圖1），妨礙了道路改擴建工程的順利進行，因此設計者可除去一些不需要的擋土墻。道路改擴建時因路面寬度增大，使路基寬度隨之改變，改擴建設計中存在諸多問題。如在路基拓寬時，往往會產(chǎn)生路基沉降不均的現(xiàn)象，表現(xiàn)為既有道路長期受到車輛荷載的作用，路基已發(fā)生沉降，但新建的路基投用的時間不長，還沒有發(fā)生沉降，以致新舊路基凹凸不平。此外，在改擴建道路時，新舊路基需拼接在一起，拼接技術(shù)的優(yōu)劣直接關(guān)系到路面的平整度。目前國內(nèi)路基拼接的技術(shù)水平還不是很高，而且新舊路基所采用材料的性質(zhì)性能也相差很大，導致拼接效果較差。

圖1 擋土墻

4 基于改擴建道路工程設計建議與措施

4.1 做好前期調(diào)查，完善整體布局

規(guī)劃設計是道路改擴建工程中最基礎、最根本的環(huán)節(jié)，設計人員在工程實施前應做好前期準備工作，確定改擴建目標，進行現(xiàn)場勘察，摸清地質(zhì)、水文及其他道路工程概況，做好道路改擴建工程設計工作。與此同時，還應組織相關(guān)部門及人員對區(qū)域交通規(guī)劃等進行研討，并擬定最優(yōu)路線設計方案，為整體規(guī)劃和道路改擴建工程建設提供科學依據(jù)。設計階段需要對既有道路工程要素進行整理，將既有道路從不同側(cè)面進行分析，并對交通承載力、設計標準等進行深入分析，以完善路線的整體布局。

4.2 優(yōu)化路線設計，提高道路靈活性

完美的路線設計能夠提升交通效率并節(jié)省較多人力物力。所以在線路設計中，設計者有必要對既有線路沿線的經(jīng)濟發(fā)展、生活環(huán)境以及安全評估指標等有所了解，以其成果為依據(jù)進行合理設計。路線設計要盡量選擇合理地段，以切角、拉直等方式縮短交通距離，兼顧和諧環(huán)境，機動靈活地滿足沿線居民的出行要求[4]。比如，將公路建設在山區(qū)路段，尤其是復雜山區(qū)，設計以及施工方面的難度都相對較大，而且造價也比較高，施工過程中景觀和自然地貌對其產(chǎn)生的影響是無法避免的。面對這種現(xiàn)象，在實施設計工作的過程中就需要充分利用現(xiàn)有的地貌布置線形，盡可能減少工程量，從而最大限度地保障造價的合理性。圖2 為公路路線的設計理念。

圖2 公路路線的設計理念

4.3 適度加寬路基，合理調(diào)整路面

需要結(jié)合既有道路資源對路面進行加寬，并對不同路段采取適當措施。與此同時，還需要對路基填筑和地基處理進行思考，以此實現(xiàn)科學設計，最大限度地發(fā)揮道路使用性能。道路加寬是一個比較復雜的任務，在實際應用中既要按照所期望的效果進行設計，又要對既有路面進行檢測與評價，還要以路面加寬設計是否科學為前提。若局部路段是高濕區(qū)，地下水處置深度較大，引起的荷載沉降較為嚴重，則設計時宜使用石灰、碎石等材料經(jīng)處理后進行填方及壓實施工以提高路基的承載性能。路面設計是否完善直接關(guān)系著對既有路面的利用程度，對整個道路改擴建工程起著至關(guān)重要的作用。所以在設計中更應該關(guān)注并秉承節(jié)能環(huán)保理念，充分考慮既有道路、路線等綜合要素，提升資源利用率。如在道路兩旁有農(nóng)業(yè)用地的地段，應設置縱向排水渠蓄積雨水，既能充分利用雨水灌溉田地，又保障了道路結(jié)構(gòu)的性能，將資源利用與道路運營融為一體[5]。

5 結(jié)語

總而言之，道路路線及路面路基設計是道路改擴建工程建設中非常重要的環(huán)節(jié)，其所涉及的學科、課題非常多，難度也非常大，因此，必須通過做好前期調(diào)查、優(yōu)化路線設計、適度加寬路基、合理調(diào)整路面等方式提升設計質(zhì)量，使設計方案更加科學合理，更加具有針對性，以此為指導改擴建工程建設的根本，提升改擴建工程的建設質(zhì)量，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供優(yōu)良的交通環(huán)境。