高速公路改扩建路基路面拓宽设计方案探讨

2020-07-15王莹

北方交通 2020年7期

王莹

(辽宁省交通科学研究院有限责任公司沈阳市 110015)

路基路面作为高速公路主体工程的重要组成部分，其造价往往占总投资的30%以上。因此，在高速公路改扩建设计中，路基路面拓宽方案的合理性和经济性，直接影响了高速公路建设及运营期间的安全、经济、顺畅等，这就需要对高速公路改扩建路基路面拓宽设计方案进行探讨和研究。

1 设计原则

(1)高速公路改扩建设计，应贯彻环境保护、耕地保护和资源节约的基本国策，遵循“利用与改扩建充分结合、建设与运营相互协调”的原则，进行科学论证，提出合理方案。

充分利用旧路资源，这需要科学论证、精心设计；改扩建时，工程建设减少对交通运营的影响、保障施工，需要结合具体项目具体分析。

(2)对于旧路的路基路面，应在调查、评价的基础上，结合改扩建需求，予以充分利用。

(3)积极稳妥地推行新技术、新材料、新设备、新工艺。

2 一般要求

改扩建项目的新建路面和原路利用均应按现行标准进行设计，并加强路基、路面的拼接设计；应对路面材料再生循环利用进行论证，充分利用废旧材料。

2.1 旧路路基路面调查与评价

调查应包括基础资料调查、路基路面技术状况评价检测、专项数据检测及施工图设计相关资料调查等内容。

2.1.1路基调查与评价

(1)对既有路基主体的使用状况进行调查。

(2)对既有路基支挡结构、防护工程、排水系统的实际状况进行调查。

(3)软土地区应调查既有路基工后沉降情况。

(4)根据现行标准综合分析路基病害成因，评价既有路基承载力、稳定性和技术状况，对既有路基的可利用程度进行评价，提出病害处治建议。

2.1.2路面调查与评价

(1)现场调查既有路面的结构形式、使用状况、破损形式、排水状况等。

(2)检测沥青路面的各结构层厚度、弯沉、破损率、平整度、车辙、抗滑性能等。

(3)根据需要进行路面混合料劈裂强度和模量、基层的无侧限抗压强度等力学试验，沥青针入度、延度、软化点、沥青含量、材料组成分析、矿料级配等材料试验。

(4)根据现行标准综合分析路面病害成因，评价既有路面承载力和技术状况，对既有路面的可利用程度进行评价，提出病害处治建议。

2.2 横断面设计

(1)高速公路改扩建设计，应根据各组成部分的功能需求，进行路基标准横断面布置设计。

(2)中央分隔带宽度发生变化时，宜对变宽进行线形设计。条件受限，且中间带宽度变化小于3.0m时，可设置变宽过渡段，其渐变率不应大于1∶100。

(3)受上跨构造物、高边坡等限制的局部困难路段，右侧硬路肩宽度可适当压缩，但不应小于1.5m，并应设置变宽过渡段和相应的交通安全设施。

2.3 改扩建路基设计

(1)拼宽部分路基、分离增建路基的回弹模量应满足现行《公路路基设计规范》的要求，且拼宽新建部分路基回弹模量不应小于既有公路设计时要求的值。

(2)应采取必要的工程措施，控制拼宽部分和既有路基之间的差异沉降并保持有效结合。

(3)路基填料应符合现行《公路路基设计规范》的规定，宜采用与既有路基填料性质相近或更利于拼接的材料。

(4)路床拼接部位应增强补压，保证拼接密实。

(5)拼接部分路基与既有路基宜采用开挖台阶拼接，台阶宽度不宜小于1m；开挖一般采用直接开挖方式，由下至上，开挖与拼接填筑交替进行。

(6)高路堤与陡坡路堤拼宽，宜采取优质填料、土工合成材料加筋、提高压实度要求等措施减小差异沉降。

(7)软土路基拼接，应在对既有公路沉降与稳定状况充分调查和评价的基础上，根据沉降协调并满足稳定性的原则进行拼宽路段软基处理设计。对于两侧拼宽，当地质变化大时宜分幅进行软基处理设计。

2.4 改扩建路面设计

(1)应根据既有路面结构检测评价结果进行设计，既有路面技术状况满足改扩建设计标准和使用要求时，可直接利用。

(2)改扩建路面加强对既有路面材料的循环利用，铣刨、挖除的路面材料应进行再生或再利用。

(3)对于既有沥青混凝土路面，应根据检测评价结果，路面技术状况不能满足改扩建后的设计标准和使用要求、但路表弯沉值小于0.50mm或破损率小于10%时，可直接加铺；否则，应根据破损情况对面层或基层进行病害处治后，再进行补强设计。

(4)路面拼接设计时，基层拼接缝宜避开轮迹带；沥青混凝土路面拼接应采用台阶搭接方式。

3 工程实例

某高速公路，现有技术标准为双向四车道高速公路，设计速度为120km/h，到目前为止已建成通车14余年。该高速公路自建成通车以来，交通量增长较快、且以重载货车为主，路面普遍出现不同程度破损。根据本项目功能，结合交通量预测，按照《公路工程技术标准》，本项目需加宽至八车道，路基宽42m，设计速度维持120km/h。

3.1 路基标准横断面布置

改扩建后的路基标准横断面布置情况见表1。

表1 路基标准断面宽度布置表

注：硬路肩包含的右侧路缘带(0.5m)未计入该表;

★-新建加宽部分;

▲-利用旧路改造部分

3.2 路基设计

3.2.1路基填前处理

加宽部分路基基底在施工前应先清理原地面表土30cm，对于低洼位置采用碎石填平，然后进行填前碾压，待基底达到压实度要求(大于等于90%)后，采用25kJ冲击碾进行冲击碾压20遍，最后填筑路基。清表土应集中堆放，待路基施工完成后用作绿化或复垦用土。

3.2.2新旧路基拼接设计

(1)加宽路基施工前应先清除既有道路填方边坡法向30cm厚表层土，清表土集中堆放，待路基施工完成后用作绿化或复垦用土。

(2)为保证新旧路基的良好衔接，使其形成整体、减小新旧路基的不均匀沉降，利用旧路加宽的路基采用台阶式开挖旧路边坡和路面结构。对于利用旧路路面补强路段，先挖除旧路硬路肩部分路面结构及土路肩；旧路全部挖除新建路段，先挖除全部旧路路面结构及土路肩，然后超挖旧路路床0～120cm深度范围内的路床填料，超挖部分应与新建加宽部分路基一同填筑，整体碾压；然后再将原有路堤边坡由下至上开挖台阶，开挖完一级及时回填一级，填筑完成后再进行下一级台阶开挖，开挖及填筑顺序详见图1。除挖方和低填路段外，其余填方路段在新旧路基拼接处旧路的上、下路床底面各铺设一层土工格栅；对于旧路路床强度满足设计要求、无需开挖的路段，仅在路床顶面铺设一层土工格栅即可。

(3)加宽路基应分层填筑，碾压密实。在满足正常压实度规定前提下，对基底和上下路堤顶面再使用25kJ冲击碾碾压20遍。路堤每填高1.5m，再冲击碾压20遍。

(4)对于软土区拼宽路基，沉降控制应满足以下要求：

①拼接部分路基工后沉降，应满足桥头处不大于5cm、通道及涵洞处不大于10cm、其它一般路段不大于15cm。

②差异沉降控制，应满足拼宽路基的路拱横坡度增大值不大于0.5%、相邻路段差异沉降引起的纵坡变化不大于0.4%的要求。