浅析高速公路改扩建项目路线及路基路面设计重点

2021-04-03侯斌

建筑与装饰 2021年24期

侯斌

山东恒建工程监理咨询有限公司山东潍坊 261057

引言

现如今我国正处于飞速发展的阶段，人们的购物方式也发生了非常大的改变，一些快递运输车的数量也在不断增加，交通量也在不断地提升，重型货车也肩负起了更加沉重的运输任务，导致高速公路经常出现超载的情况，原有的高速公路路面出现不同程度的损坏，这些损坏的路面对于高速公路中高速行驶的汽车而言，是一种危险程度非常高的“定时炸弹”。为了解决这样的问题，就要利用新材料对高速公路进行改建和扩建。但由于对材料缺乏统一的要求，同时使用新技术将人们的设计思路转变，所以将新材料与新技术有效的结合在一起，提高高速公路的改建与扩建，提高设计成果的质量是人们当前首要解决的问题。

1 高速公路建设对环境的影响

第一，修建高速公路一定会占用农田山林或山地丘陵的土地面积，其中占用农田会对当地的农业生产和农民就业产生不利的影响。第二，高速公路修建过程中，植被覆盖率以及植物成活率相对较低，对植被的破坏程度非常大，可能会导致水土流失现象的发生，在一定程度上影响野生动物的生存栖息。第三，高速公路的修建会使交通变得非常便利，但同时也带来了很大的噪声污染。第四，车辆排出的尾气和产生的粉尘对沿线居民和职务的影响。第五，修建的过程中，建筑废物会对附近的水源产生一定的污染。针对修建高速公路会产生这样的影响，所以在修建的过程中，一定要进行合理的设计与后期的维护。

2 设计要求及要点

2.1 设计要求及要点

针对高速公路扩建项目而言，在选点扩建路线之前，要明确原有路面的设计指标以及使用的状态，然后对公路进行有效的测量与分析，对设计思路和意图进行分析，将现代化技术以及地形条件融入原有的设计方案之中，对高速公路路线进行优化，找到原有高速公路与新高速公路在设计上的区别所在，设计备选方案，明确新的高速公路与旧的高速公路在平纵面在指标上的区别，这些行为都能为高速公路扩建的施工建立一个充足良好的条件。

2.2 高速公路改扩建路基路面的设计

路基路面的合理设计会直接影响高速公路的使用时间的长短，大大提升公路的使用年限，但在设计的过程中要重点分析以下几点：第一，要明确路基路面的建筑结构以及路基路面利用的基本原则。第二，对原有路面进行实地勘察与检测，并由检测单位出具检测报告。第三，明确原有路面的排水方式、防护方法以及各项设施的使用情况。第四，聘请专业的检测机构对原有路面进行评估，并出具评估报告。第五，找到新旧排水方案之间的联系。第六，确定新的高速公路修建前原有高速公路的处理方法[1]。

3 路基路面设计优化的意义

路基是高速公路结构中非常重要的组成部分，路基是路面承载重量的基础，只有保证路基结构的稳定，才能保证路面结构的稳定性达到要求。路基只有具有较高的强度，才能应对车辆的反复不断碾压，保持原有的形态不发生改变，防止高速公路在长期的碾压下防止出现变形的现象，不仅仅需要高速公路拥有较高的强度，同时也要求高速公路的稳定性达到一定要求。我国的面积辽阔，地形也是复杂多变的，针对一些地形地貌特殊的地区，路面的破坏程度较大，所以在施工的同时要充分结合各方面的因素，例如：出行车辆的数量，路面的承载负荷能力以及一些自然环境侵蚀的不稳定性因素的问题。针对这些问题选择适当的施工方案，控制施工的质量以及路面结构的稳定性[2]。

4 关于路基设计

4.1 路基高度问题

掌控公路回填土高度的一般包括：防洪通航、清扫相交道路、清扫农村道路横向交叉口、路基回填的最小高度等。对于防洪和航运，如果通航没有问题，防洪是一个需要考虑的指标。

为解决交叉路口清扫问题，应考虑以下几个方面：通常不会使用下挖的方法，下挖的深度一般掌控在0.5m左右；如果挖掘深度超过0.5m，则应配备过滤井，代替蒸发器盆用于渠道中的水渗入地下，过滤井为圆柱形，更有意义，容积更大，工程量相对较小。

运河两侧的结构高度应比周边高出0.2m或者更高，有效避免在雨季时，周边耕地积水能够流入运河，阻碍群众通过。路基最低高度必须满足以下一般要求：防洪、干湿路面、道路强度和压实度、道路排水系统、运营沉降等。计算车道高度时必须考虑地下水、毛细管水和冻结的影响，以及斜坡一侧可能的地表水位。如果路堤基础强度和稳定性不足，则应进行处理。如果用石灰石土处理原土，随着路面高度的增加，灰量会逐渐增加。

4.2 路基边坡

在高速公路和一级高速公路上使用浅挖、回填程度低且坡度较小的区域。因此，路基坡度的设计需要背离传统的概念，根据工程安全的要求，将路基和自然断面符合条件的区域，相应地使路基减速，降低坡度，改变断面。是横断面成为一条曲线，取消砂浆的技术保护，使用生态保护方法。

4.3 路基排水

挖掘现场使用隐蔽的沟渠的方法，使高速公路横断面与自然融为一体。如果路基位于大小不一的路堤上，应在升高的一侧设置较深的横向排水坑，以防止地表水和地基上部排水进入坝基。在连接区，将拆除路基侧排水槽，将侧槽与地形结构相结合，全面优化全线排水理念。

4.4 采取措施保障路基稳定

注意工程地质对结构稳定性的影响。实践表明，土木工程结构不怕困难的地质条件和许多地质问题：就怕复杂的地质条件没有得到充分的研究。有时，虽然起来是一个很小的问题，但由于没有及时识别，在项目中留下了隐患。有时在施工过程中造成不必要的麻烦或需要重新设计；有的在工程使用过程中造成事故，甚至造成重大灾害。

为了从工程地质的角度检查底土的稳定性，必须区分两种类型的稳定性概念，即区域稳定性和地基稳定性。

加强路线地质研究，使用探地雷达、多功能声表面波仪等设备。结合物探、采石、钻探，对沿线水文地质、土壤状况进行普查，并对路基下使用新技术，对沿线底土非软段原地面的压实和处理，特别是底土强度和稳定性不足的路段，避免在施工后路基出现大面积下沉的现象。也可以使用南非蓝排压路机或强夯进行加工措施。

根据沿线地质情况，约3%的石灰土用于处理下路基，约5%的石灰土用于处理上层路床，以保证路基的整体坚韧度，或加强压实，将压实度提高一级。还应该满足“全（长）寿命设计”的理念。根据填土的最小强度，必须符合《公路路基设计规则》的要求。巷道下部（路基顶部以下约1.5m处）设有保温层，以防止气水上升。

5 路面设计问题

高速公路车流量大，对路面质量要求高。一旦投入运营，如果在中断交通使用，这不仅影响交通安全和经济效益，而且给交通管理带来困难，容易危害社会。

5.1 路面结构

道路建设体系，从设计到施工再到机械工程，是一个整体的科学体系，不能有错。这一科学进程一旦被打乱，必然会导致道路建设质量的严重威胁和国有财产的不必要损失。

以我市典型道路结构的研究成果为基础，同时结合国外已有的关于路面长期使用特性的研究成果，主要解决承载问题。路面的承载能力，使路面不会对结构造成过早损坏。建议：顶层的厚度应该在25厘米左右（实验路可以用16、20、25cm厚等三种顶层）。根据 5+8+12 或 4+6+7+8 cm，在顶层下方涂抹黏合剂以进行分层。创建防水层，相应地加固和加厚半刚性基层，基层厚度为36～40cm。基层上设置良好的黏合层：半刚性底基层可采用二灰土或二灰砂结构，即选用耐水性好的结构作为底层。

5.2 主要技术措施

提前准备好硬石和铺路石砾的配置，以去除相同尺寸的粗粒石料，在施工现场处理符合规定要求的各类石材，严格控制石料的针片状含量，进行均质系数测试和加热后抗压强度测试等，检查内部和外部石料的质量。

加强沥青材料检测检验，防止不合格沥青材料进入设施。顶层采用改性沥青，中、底层采用A级50号沥青结构，提高高温抗变形能力。沥青面层当然使用更加紧密的沥青混合料。密集结构的可以减少了水对路面的破坏，增加了高温下的抗变形能力。注意不同结构的组成设计，以减少覆盖物承载能力的可变性。粗石料呈均匀的尺寸，可以随时混合，以确保骨料满足分级要求并确保表层满足动态稳定性要求。基本结构考虑了疲劳强度的增加，确保基层满足抗压强度和耐久性要求。提高施工机械化和施工管理水平，保证各结构层的厚度和均匀度，为路面质量奠定良好的基础要求4000型沥青设备减少离析的发生。

6 高速公路改扩建路线、路基路面设计案例分析

某高速公路要进行扩建，原有的旧路是双向四车道的路面宽度，根据原有路面的建设情况，可以将原有路面分为两段，路基的宽度设置为25m和28m，设计此段路面的时速为100km/h和120km/h。结合高速公路当地的运输情况与经济发展需求，可以将高速公路扩建为双向八车道宽度的路面，提高路面的运输能力，降低路面交通的拥堵概率[3]。

高速公路设计人员在开展设计之前，要结合项目的实际情况，提前做好一系列的准备工作。第一，对原有路面的设计图纸以及评估报告进行分析和汇总。第二，结合当地的气候特点、自然环境以及原有路面的使用情况进行分析处理，并建立一个完善的档案管理体系，为新高速公路的设计工作建立良好的辅助条件，便于以后的资料查询[4]。

对于高速公路扩建方式，设计单位可以制以下三种方案。方案一：在原有路面两侧拓宽修建两车道。方案二：在原有路面左侧修建拓宽路面，更改中间车道的分界线，实现双侧八车道的路面。方案三：在原有路面的右侧修建拓宽路面，更改中间车道的分界线，实现双侧八车道的路面。

通过这三种设计方案的对比可以看出，方案一不仅充分利用了原有路面的资源，同时也节省了修建的原材料以及修建的时间。但在施工过程中可能受到地形以及周边环境的影响，增加施工事故的发生概率。方案二与方案三相对受到地形影响较小，工程的资金投入较小，对自然环境的影响也相对较小。所以即便方案一的总投入较少，但其中存在一定的安全问题，所以不推荐使用。

在新高速公路的修建项目开展之前，设计单位与施工单位应来到施工现场进行实地考察工作，共同针对原有路面进行安全性的评估调查。