旧路改扩建工程路基路面设计

黄康文

（广西贵港市工业投资发展集团有限公司，广西 贵港 537000）

随着科技的进步和人民生活水平的日益提高，我国汽车保有量高达2.5亿辆，并呈稳步增加的趋势。在此背景下，交通拥堵、交通环境差等问题越来突出，原有交通设施及通行能力已无法满足现今高负荷的道路运行状态，道路扩建、改造等工程势在必行[1]。道路改扩建技术具有较大的经济效益和社会效益，并成为各工程局、设计单位研究热点。原有道路等级低、改造难度大，如何使改造后的道路既满足等级性、安全性，又具有经济性，是改扩建路基路面工程设计施工中所要面临的一个重要问题。对此，文章结合设计施工中的实际工程项目对改扩建路基路面工程进行研究，为类似的路基路面工程提供理论参考依据。

1 工程概况

G324深汕合作区路段现状道路为二级公路，全长约21.14km，道路标准横断面宽度约16m，双向四车道，均为水泥混凝土路面。为了有效改善道路运行条件以及根据规划调整，设计为城市主干道，设计速度60km/h，主线双向六车道，道路标准横断面宽为60m，路面采用沥青混凝土路面的技术标准进行市政化改造。项目地理位置图如图1所示。

图1 项目地理位置图

为了充分利用现有道路，降低工程造价，改扩建道路路线按照旧路路线布设，采用“两侧拓宽”方式，拓宽后加铺沥青混凝土面层。

2 旧路路面现状检测及评估

升级改造的路面结构设计应保证经济性，并且能够充分利用项目所在地的相关资源，以及已有的路面结构或工程材料。路基路面的改扩建工程同其他土木工程一样，应该遵循就地取材的原则，进而实现道路工程的可持续发展[1]。

为判断旧路结构层或材料能否利用，首先应做好原有道路的调查研究，收集原有路面的设计、施工资料，统计现有交通吞吐量、交通增长量，分析现有轴载组成；然后调查原有路面现状，包括病害种类、范围及程度，并逐桩做好记录；再通过对面层、基层和底基层的分层取样试验，研究路面损坏的原因；最后对拟利用路段进行弯沉检测，分析既有路面结构承载能力[2]。

根据调查结果，整体路况良好，上下行方向各车道路面损坏状况指数PCI评定等级均为优；接缝传荷能力以优良和中为主；整体脱空率较低；上下行方向面层厚度偏低；旧混凝土面层弯拉强度略低于中等交通荷载等级的设计要求[3]。

3 新旧路基衔接处理方案及控制标准

3.1 新旧路基衔接设计

改扩建工程在路基路面的设计中最大的难点是如何解决路基路面的连接问题。其主要原因在于已建成的道路经过较长时间的运营，路基基础沉降已基本完成，而与其连接的新扩建的路基沉降还需要一定时间才会完成，这就会导致新老路基之间产生较大错位，即已有路基和新建路基的连接处由于下沉幅度不一样，路基路面易被剪切破坏，缩短了路基路面的使用寿命。同时，新老路基之间的沉降差还会造成道路运营时行车不安全。因此，在路基设计时减小或者消除新建路基和已有路基连接处由于沉降而产生的错位，是路基设计过程中需要解决的最重要的问题。

本项目路基为两侧拼宽，采用挖台阶拼接法，首先对拼宽范围内原地表30cm厚进行清表换填，然后清除原坡面表土或防护工程30cm，最后按原边坡坡率进行挖台阶。台阶宽≥1.0m，为方便新老路基接缝处的压实，台阶内倾，坡比控制为2%～4%，如图2所示。

图2 路基拓宽示意图

路堤高度H≤0.8m时，不需做衔接处理，直接对路床进行40cm换填处理；路堤高度H＞0.8m时，路基要挖台阶处理，路床底需铺设一层钢塑土工格栅；若路堤高度H＞3m时，在新老路基间在增加横向土工格栅，提高路基的整体性，减小不均匀沉降[4]。

土工格栅展布长度为6m，为防止土工格栅的滑动，在台阶上土工格栅应用U型钢钉固定，在加宽路基破面土工格栅自由段反折1m以利锚固。土工格栅的铺设与路基填土同步进行，沿纵向在相互平行的水平面上应分层铺设，两幅相邻的土工格栅搭接宽度为20cm，搭接部位采用延伸率比较小的尼龙绳按“之”字形进行穿绑，且上下两层错开搭接。

一般在路基的设计中，为了保证原道路的运营安全，随着路基填土高度增加，还需要逐一清除边坡种植土和施工挖台阶，必要时还要在施工过程中用插钢板桩等措施进行临时支护，进而保证行车的运营安全。

3.2 控制标准

（1）拼接路基的填土采用重型击实标准，分层压实，开挖台阶及新填路基压实度要求路床（0～80cm）96%、上路堤（80～150cm）94%，下路堤（＞150cm）93%。路基拼接时要先对路基边部进行处理，提高压实度。路堤填方的压实标准必须达到规定的压实度。老路存在边沟应完全挖除，分层压实，压实度逐渐过渡，至原地表的压实度应≥90%。

（2）已建成的旧路基中心与拓宽部分中心线的横坡度增加值按照相关规范应小于0.5%，即该两点的工后沉降差应＜0.5%。

（3）连接已有道路的新建路基施工后，已有路中心附加沉降增量应＜4cm。

（4）新旧路面拼接技术研究。为改善因新老结构差异沉降而产生的应力集中，缓解新老路面衔接处反射裂缝的发育，在新老路面衔接处应进行搭接处理[5]。根据老路路况评价结果对老路进行修复，然后进行路面搭接设计。路面搭接设计如图3所示。

为避免路面基层出现纵向通缝，在新旧砼板块连接处下现浇18cm×40cm的C25膨胀混凝土垫块。既有道路路面板板端整理清洁后，按纵缝拉杆间距在既有路板厚度的中间钻φ20mm、深41cm的孔，用水冲洗孔内灰尘后注满C40微膨胀水泥浆，再插入拉杆。拉杆40cm涂防锈漆，再涂油脂，外包聚氯乙烯薄膜，同时水泥砼板连接处贴上48cm的抗裂贴。

4 旧水泥混凝土路面加铺沥青面层设计方案研究

已有水泥混凝土路面的改造质量与改造后路面的使用年限及运营效果密切相关，而已有水泥混凝土路面的处理方案与路面的破坏程度、改造方案及设计寿命等紧密相关。为此，根据国内外在水泥混凝土路面改造的实际案例及成功经验，结合本项目旧路路面所出现的病害，提出以下三种处理方案进行比选。方案一：全线混凝土面板和基层重建；方案二：破碎板加铺沥青混凝土；方案三：不破碎板加铺沥青混凝土。

方案一的处理方式：首先破碎移除既有水泥混凝土面板及基层顶面16～20cm厚的水稳碎石；然后重新加铺水稳碎石基层，在基层顶面设1cm厚的封层；最后摊铺18cm厚的沥青混凝土面层。

方案二的处理方式：首先破碎混凝土板块，用重型胶轮压路机压实；然后做1cm厚的调平层封层或者铺设20cm厚的水稳碎石基层；最后摊铺18cm厚的沥青混凝土面层。

方案三的处理方式：首先处理现状水泥混凝土路面；然后根据新旧路面沉降差设置沥青调平层或者直接铺设20cm厚的水稳碎石基层；最后摊铺18cm厚的沥青混凝土面层。

图3 路面搭接设计图

优点分析：方案一能够彻底解决已有道路的质量隐患，不会对全线原有桥涵等构造物产生影响；方案二不仅能够较彻底解决新老路基间的脱空问题，而且对环境没有影响；方案三可以充分利用已经修补过的板块，对环境也没有影响。

缺点分析：方案一按新建沥青路面设计，对既有道路无利用，造价高、工期较长，对环境及交通有很大的影响；方案二路面抬高最多，对主线及上跨桥梁影响最大，造价较高；方案三对已有道路处理的工作量仍然较大，且建设初期的造价会比较高，同时由于路面抬高较多，会对主线及上跨桥梁产生较大影响。

通过以上综合比选，考虑到本工程项目位于城市附件、交通流量较大及路面加铺标高无净空限制的实际现状，并结合老路检测资料数据，最终选择分段式处理方案，即普通路段采用不破碎板加铺沥青混凝土，破损严重的路段采用破碎板加铺沥青混凝土的综合处理方案。具体的旧路路面加铺方案如表2所示。

表2 旧路路面加铺方案

另外，需要强调的是，道路加铺前，应先对已有的水泥路面进行铣刨处理，进而确保新铺沥青混凝土与原有路面的有效结合。

5 结论

近年来，随着经济的发展，交通运输等基建行业的发展越来越快，城市道路的改扩建必将是未来几年发展的热点话题。新老路基路面的连接处理、已建道路的罩面是道路改扩建设计中关键难点，将会直接影响道路的使用年限及运营安全。文章依据G324市政化改造工程设计实践，对已有道路改扩建设计中存在的难点等技术问题进行深入研究，进而提出满足符合实际条件且经济的设计方案及建议，以为其他相似工程提供实践参考依据。