公路工程舊路改造路基拓寬設計要點分析

黎康

（江西省交通設計研究院有限責任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

舊路拓寬是提升道路通行能力和改善交通狀況的重要舉措。然而，由于新舊路基存在一定的差異，因此設計人員必須結合現行設計規范，優化設計方案，以確保公路工程舊路改造路基拓寬施工有效進行，保證舊路改造工程質量。基于此，文章主要對公路工程舊路改造路基拓寬設計要點進行分析。

1 設計要求

路基拓寬是公路工程舊路改造常見的工程類型，此類工程的設計應遵循《公路路線設計規范》（JTG D20—2017）和《公路路基設計規范》（JTG D30—2015）等相關規范。進行公路工程舊路改造路基拓寬設計之前，必須進行充分的現場調查與勘測，包括對現有道路的路基、路面、交通流量、地質條件等進行詳細調查，以獲得準確的基礎數據。然后根據交通流量、道路等級和設計速度等因素，確定路基寬度、橫坡、縱坡改造后的公路能夠滿足交通運行需求，以提高行車安全性。

根據《公路路基施工技術規范》（JTG/T 3610—2019）的要求，在公路工程舊路改造路基拓寬施工中，需要進行必要的地基處理，以切實保證新路基的穩定性和承載力。同時，需要進行路基排水設計，以確保雨水能夠及時排出，防止積水對路基和路面造成損害。在路基設計中，還必須考慮新路基與舊路面的銜接問題，確保新舊路基與路面良好銜接，以保證交通運行的平穩性和舒適性。此外，需要對新路基采取必要的防護措施，如在邊坡處設置護坡和護面，以保護路基免受侵蝕和損壞。

2 公路工程舊路改造路基拓寬設計方法

2.1 材料選擇及施工參數設計策略

2.1.1 路基填料的選擇和填筑厚度控制

不同類型的填料會對路基剛度和變形產生不同的影響。在路基拓寬設計中，需要選用與舊路基相匹配的填料，以確保路基的一致性和穩定性。此外，填料的厚度和均勻性也是重要的考慮因素。需要根據路況和交通流量，合理確定路基填筑厚度，以免填料厚度不均勻導致路基不穩定。

2.1.2 壓實標準

路基的壓實程度直接影響路基的剛度和穩定性。因此，在設計中需要合理選擇壓實方法和設備，并制訂嚴格的壓實標準，以確保路基填料的緊密程度和穩定性。同時，必須加強對壓實質量的監控和檢測，及時調整壓實工藝，以確保路基的穩定性達到設計要求[1-2]。

2.1.3 考慮路基的壓縮形變和剛度突變

在公路工程中，進行舊路改造和路基拓寬設計時，必須考慮路基的壓縮形變和剛度突變。

第一，需要在設計中充分考慮路基材料的力學性質，包括土壤的壓縮性和變形模量等因素。通過合理的路基填料選擇和土工處理，可以降低路基的壓縮形變，保證路基的穩定性和承載能力。

第二，剛度突變是指新舊路基之間的剛度差異，可能導致路面不平順和交通安全問題。在設計中，需要采用過渡段設計，逐漸過渡新舊路基之間的剛度，避免剛度突變。可以通過合理的路基結構設計和材料選擇來實現，以確保改造后的路基剛度分布均勻，提高道路的平穩性和舒適性。

2.2 路基加筋設計

在公路工程舊路改造和路基拓寬設計中，路基加筋是一種常用的技術手段，目的在于提高路基的承載能力和穩定性，進而提高路面的穩定性和耐久性。

在路基加筋設計環節，需要進行詳細的現場勘察和地質調查，以了解原有路基的土質條件和地下水位情況，同時需要考慮路面的承載要求、交通荷載和土質條件等因素，根據勘察結果和工程要求，選擇合適的路基加筋材料類型及加筋層厚度等。

通常采用由高強度鋼材制成的鋼筋網格，其中鋼筋的直徑、強度和規格要根據實際情況進行選擇，以確保能夠滿足路基設計要求。布設時需要將鋼筋網格嵌入路基填料中，布置間距通常為30cm，以形成一個堅固的增強層，有效地分散荷載，提高路基的承載能力和耐久性。

此外，確定加筋層的位置和厚度也是路基加筋設計的關鍵，加筋層一般位于舊路基的頂部與新填料層之間，厚度根據路基設計要求和荷載情況確定，一般在10～20cm[3-4]。

2.3 豎向增強體設計

豎向增強體是一種將加筋材料垂直插入路基的技術，在拓寬路基工程中采用該技術可以有效改善路基的力學性質。常見的豎向增強體包括灰筒樁、攪拌樁、預制樁等，能夠提高路基的壓縮模量和抗剪強度，使路基的穩定性得到顯著提升。

在路基設計環節，需要對舊路基的地質條件進行詳細勘測和分析，了解土壤類型、厚度、物理力學性質等關鍵參數。根據勘測結果和舊路改造要求，確定是否需要添加豎向增強體，以提高路基的承載能力。布設豎向增強體時，需要根據地質條件和設計要求，合理選擇豎向增強體的類型、直徑、間距和深度，在保證路基穩定性的前提下，盡可能減少施工成本和對交通的影響。

2.4 支擋結構設計

在公路工程舊路改造和路基拓寬設計中，支擋結構設計至關重要。

首先，進行詳細的現場勘察，了解舊路和周邊地形地貌情況，包括土質條件、地下水位、坡度等因素。

其次，根據勘察結果和工程要求，選擇合適的支擋結構類型，如擋墻、擋土墻、護坡、護堤等。設計時要考慮路段的交通流量、土壤穩定性、地震風險等因素，確保支擋結構具有足夠的承載能力和穩定性。

再次，進行結構的幾何設計，包括結構的高度、長度、傾角等參數的確定，以滿足設計要求。

最后，進行材料選擇和規格確定，確保支擋結構的建造材料具有足夠的強度和耐久性。施工過程要按照設計要求進行，保證支擋結構的質量和穩定性。

3 工程概述

以某高速公路路基拓寬工程為例進行分析，根據路基拓寬要求，并結合現場的實際情況，制訂合理的路基設計方案，旨在確保項目運行效果合格的同時降低施工成本，滿足公路運行要求。

該工程項目的地質條件非常有利，整個線路不涉及軟土地基結構，土層包含5 層結構，主要為黏土和亞黏土，表面第一層和第二層的承載力性能達到10～12kPa。鑒于排水固結法會對舊路基造成一定的擾動，且會引發較大的沉降量，決定在該工程中不采用該方法。

3.1 輕質填料方案的適宜高度

采用輕質材料填充方法，以有效減輕路堤自重。粉煤灰是目前廣泛使用的輕質施工材料，經過仔細的計算分析，決定在路基填筑施工中采用粉煤灰，第一階段的路基堆載時間為1 年，考慮到該路段的重型車輛較多，決定將填筑高度增加到2.5m，以滿足設計標準。粉煤灰填筑方案沉降計算如表1 所示。

表1 粉煤灰填筑方案沉降計算

3.2 復合地基方案的適宜高度

對于復合地基，可采用以下方式。

3.2.1 采用水泥攪拌樁

采用直徑為500mm，長度為10～12m 的樁體。經過計算分析，發現水泥攪拌樁方案在填土高度在5m以內時，能夠滿足設計要求[5]。水泥攪拌樁方式沉降計算如表2 所示。

表2 水泥攪拌樁方式沉降計算

3.2.2 采用CFG（水泥加氣發泡）樁

樁體直徑在500mm 左右，長度為14～16m。經過計算分析，使用CFG 樁體時，填土高度達到7m 時，符合沉降要求。CFG 樁方式沉降計算如表3 所示。

表3 CFG 樁方式沉降計算

3.3 路基處理方案分析

綜合分析該工程處理方案后（見表4），決定充分利用為期1 年的堆載工期，專注處理全線20%的低填土路段。在這些路段，采用粉煤灰輕質填料進行處理，不需要采取復合路基方式，能夠有效降低項目施工成本。

表4 路基處理方案分析

該方案不僅經濟實惠，且現場施工更加便捷，施工影響因素較少，有助于提升施工水平，達到高速公路通行要求。采用時間換沉降的設計思路，對公路工程舊路改造路基拓寬設計有重要意義。充分利用堆載工期，可以合理安排路基拓寬工作，使填土得到充分沉降，確保結構性能達到要求，從而保證路基質量合格。

4 結語

公路工程舊路改造路基拓寬設計作為公路改建和擴建的重要環節，對保障交通安全、提高道路通行能力起關鍵作用。文章以《公路路線設計規范》（JTG D20—2017）和《公路路基設計規范》（JTG D30—2015）為依據，從路基設計、填土材料選擇、施工方案等方面進行了全面的探討。通過合理選用輕質材料填充、考慮時間換沉降的設計思路，以及采用不同的加筋布設方式，能夠有效地減輕路堤自重、降低沉降量，并保證工程質量。在往后類似工程設計時，需要在充分了解地質條件和現場實際情況的基礎上，科學合理地制訂施工方案。同時，要不斷汲取經驗和借鑒最新的規范和技術優化設計，以確保工程可靠和經濟高效。