改扩建道路的路线及路面路基设计探究

常 淼

(中铁第五勘察设计院集团有限公司郑州分院，河南 郑州 450000)

交通运输业发展中，不仅强调对新道路工程的施工建设，也需要对大量既有道路进行改扩建，以此来丰富道路的使用功能，提高其使用质量及可靠性。有关部门应该加强对改扩建道路工程的研究，切实做好道路路线、路面和路基设计。虽然改扩建道路本身的路线走向已经确定，不需要进行路线方案比选，但是还需要对局部进行相应的拟合优化。改扩建道路对比新建道路在平面上存在较多的约束条件，设计人员需要灵活运用曲线，做好平面线形调整，对照公路工程相关规范的要求进行设计，保证设计方案合理性的同时，降低成本投入。

1 改扩建道路的现状

道路工程是重要的基础设施，在民生建设和经济建设方面都发挥着不容忽视的作用，人们的日常出行和经济运输很多时候都需要依靠道路实现。而对我国公路交通的发展情况进行分析，很多公路在运行中都存在着交通流量巨大、道路承载能力下降以及各种病害频繁发生的问题，对问题的原因进行分析，主要是私家车的数量急剧增长，交通量增长迅速，路面路基出现了超负荷运行的情况。同时，部分工程的建设时间较早，受当时材料和技术条件的限制，道路整体质量偏低，并不能很好地适应当前道路运营使用的要求，也在很大程度上提升了道路病害发生的概率。以此为背景，道路建设部门开始越发重视道路的改扩建工作。改扩建道路在设计环节需要面临更多的技术难点，不管是设计内容、设计范围都更加广泛，要求设计人员在设计前能够把握好道路的具体情况，保证改扩建设计的合理性[1]。

在对改扩建道路进行设计时，应该坚持几个基本原则：一是全面性。设计人员需要准确了解现有公路的相关指标和参数，依照实际测量结果，做好公路坐标和高程的对比分析，得到改扩建后道路路线应该实现的参数信息，保证数据的全面性和准确性；二是可行性。设计方案必须具备较好的可行性和可靠行，方便进行施工操作。设计人员在对改扩建方案进行设计时，应该结合具体的改扩建要求和平面、纵面线等指标，做好基本方案可行性的论证；三是合理性。部分道路在经过改扩建之后，其定位会发生一定的变化，需要做好道路红线调整，对两侧的植被和建筑进行迁移，因此必须加强各个节点的细化设计，以此来保证改扩建工程的科学性及合理性[2]。

2 改扩建道路的路线和路基路面设计

在交通运输网络中，对比其他的运输方式，公路运输对于沿线经济以及环境的影响更大，其工程设施比较完善，投资巨大，涉及范围广且技术要求高，建成后很难再进行改变，因此不管是新建道路还是改扩建道路，都必须在施工前做好合理设计，确保设计方案能够很好地适应施工现场的具体情况。从设计人员的角度，需要做好现场勘查工作，明确地质地形等信息，同时也需要确定好改扩建道路的建设规模以及设计标准，在设计中加强全线布局，对不同的施工专业进行协调。另外，需要对道路本身的功能和周边环境因素进行分析，在充分满足道路使用功能需求的基础上，确保其能够很好地融入到周边的自然环境中，实现与自然的和谐共处。改扩建道路工程设计中，路线、路基和路面的设计非常关键，而先要保证设计的有效性，还要在做好数据信息收集，确定设计方案的同时，对设计要点进行明确。

2.1 做好数据收集

很多道路工程因为施工质量和使用年限等因素的影响， 在路基路面上都出现有一定的质量问题，在交通流量增大的情况下，很容易引发公路堵塞以及交通事故。 因此，在对道路进行改扩建的过程中，设计人员需要切实做好相关数据信息的收集和整理工作， 对新旧设计方案进行筛选和整改，要求项目参建各方对设计图纸进行审核确认，以确保施工作业的顺利实施。

2.2 优化设计方案

设计方案编制环节，必须关注其内容的合理性，对方案的可行性进行论证。工作人员需要在前期调研阶段加强对道路交通状况的分析， 以确保编制出的方案科学有效，依照相关行业标准和实际需求进行设计。 对于一些比较特殊的路段，可以给出专项改造方案，明确地质条件、行车速度等，通过方案比选的方式，对项目的规模、成本、环境、安全等进行综合评估[3]。

2.3 明确设计要点

2.3.1 路线设计

路线设计的内容如表1所示。

表1 改扩建道路路线设计内容

在路线设计中，需要切实做好道路圆滑线设计，考虑到过大的弯曲幅度会引发拟合误差，可以采用多圆复曲线拟合的方法，进行道路路线平面设计时，确保拟合平面路线线形能够满足道路改扩建设计的要求。实践环节，可以依照半径来对容易出现拟合误差的圆曲线进行划分，确保其表现为径向连接状态，之后，可以借助CAD软件，进一步提高路线拟合精度。如果需要对整条道路进行改扩建，需要依照施工要求的技术指标，对道路上的曲线相邻交点进行合并或者连接，连接方式包括了凸形、复合形等，如果曲线表现为反向，需要扩大圆曲线半径，然后借助S形曲线进行连接，这样可以很好的满足路线方向曲线改扩建的需求[4]。

纵断面设计环节，需要把握好新旧道路的超高、横坡度等参数，根据现场情况如果需要参数借鉴，可以利用中线进行控制。若改扩建设计中，采用的是单侧路线加宽设计，则需要计算道路中线标高。路线纵断面设计时，坡长是非常重要的指标，在道路改扩建期间，一般不考虑最小坡长，避免坡长过短引发的设计问题。

2.3.2 路基设计

改扩建道路设计中，对于路基的设计基本都是加快，可以采用单侧加宽和双侧加宽的方式。单侧加宽是在道路一侧进行加宽，另一侧保持现状，能够最大限度地利用地形，减少拆限量，保持现状的一侧现有的排水设施也可以继续使用，新旧路基沉降差较小。不仅如此，改造环节对于道路通行能力影响不大[5]，可以在加宽侧设置施工便道。双侧加宽是保持道路中线不变，在两侧同时加宽，这种加宽方式的优点在于不需要改变公路现有的几何线形，也不需要对路线中心线进行调整，可以对中央分割带进行充分利用。

具体设计中，需要重视路基土方挖掘工作，研究衔接位置的路基土方性质，如果土体性质不达标，需要进行土方挖掘，然后使用合格的土方进行路基填充。在这个过程中，设计人员需要做好一些关键参数的计算，包括边坡高度、台阶高度、平台宽度、土方挖掘高度等，确定好最佳挖掘参数。在选择回填土方时，需要先做好材料使用性能测试工作，检测结果达标后才能使用，例如，可以选择100m的试验段，开展铺筑试验，通过试验获取土体含水量、液限、塑性指数等，在所有指标达标的情况下，就可以将其应用到改扩建道路路基施工中。填料铺筑后，需要采用人工辅助机械设备的方式进行压实，压实度不能低于95%。

2.3.3 路面设计

一方面，需要对改扩建道路设计段的路面铺筑进行设计，做好路面加铺作业，设计人员需要做好现有道路横坡参数的调查工作，分析在路面加铺后，是否可能出现排水异常问题，如果可能存在该问题，则需要参照旧路横坡参数，对改扩建后道路路面中心线两侧的横坡参数进行调整，对照路线偏移距离确定铺筑厚度。在路面加铺结构设计中，需要依照设计铺筑厚度，确定相应的路面结构；另一方面，需要做好新旧路面的衔接工作，确保新旧路面能够融为一体。道路路面的搭接可以采用两种不同的形式：第一种是横向搭接，当前，不少旧公路两侧都设置有挡墙，对于改扩建作业存在一定的阻碍，需要将部分挡墙拆除，去除不属于路面结构层的部分，若设计道路路线出现了偏移，偏移量在2.5m以内，需要采用混凝土基层，偏移量超过2.5m，可以采用水泥稳定碎石基层，配合压路机的碾压来提升路面基层的稳定性；第二种是纵向搭接，这种搭接方式不能对既有路面进行拆除，若设计方案中道路纵坡调整高度不合理，很容易出现新旧路面高差，对于这样的问题，可以通过路面加铺以及混凝土基层施工的方式进行处理和解决。

3 案例分析

某高速公路工程原本采用的是双向四车道，设计行车速度为100km/h，路基宽度23.5m。最近几年，伴随着区域经济的快速发展，区段交通流量变得越发巨大，部分路段出现了严重的拥堵问题。对此，需要对道路进行改扩建。

3.1 数据收集

在进行改扩建道路方案设计前，施工单位需要切实做好准备工作，就原道路的施工图纸和竣工图纸进行收集、整理和分析，及时对信息进行归档，建立起完善的项目文件体系，为后期施工提供参考。

3.2 方案选择

对现有道路的交通状况和路面状况进行调查后，提出了三个改扩建方案，方案1是在现有道路路面两侧进行加宽，方案2是对左侧路面进行拓展，形成单向四车道方案，右侧则铺设新的分离单向四车道，方案3是将右侧路面改造成单向四车道，左侧新建分离单向四车道。

分析对比三个方案，方案1可以实现对现有资源的充分利用，有效节约成本，缩短工作时间。不过，工程附近存在有大量的防护结构，再加上地质地形条件的影响，路基的稳定性较差，安全性无法得到最大限度地保障；方案2工程规模小，环境影响小，可以对成本进行有效控制；方案3在左侧新建分离式路基，边坡高度较低，而区域从防洪抗灾的角度，计划在附近修筑高架，路基处理成本较高。对此，选择方案2作为设计方案。

3.3 平面设计

对现有路面的行车安全性进行分析评价：原路基宽度为23.5m，最大纵坡4.48%，超高最大值7%。其中一段存在坡度较大的横坡，路基两侧为河道，扩宽空间有限，而且附近设置有大型桥梁，施工难度大。对照公路运行速度图等，必须将前后路段的速度差控制在10km/h～20km/h，保证行车安全的同时，对路面进行保护。道路左侧有河道存在，因此选择新建右侧分离路基，在保持道路正常通行的情况下，进行改扩建施工。

3.4 路基加宽

道路改扩建施工中，新旧路基的加宽拼接是最为关键的环节，如果路基加宽不合理，可能引发不均匀沉降问题，在路基表面产生纵向裂缝，影响工程的整体质量，危害行车安全。现有的路基路面在长期的荷载作用下，已经基本完成了固结和沉降，但是新建路基的沉降尚未完成，需要依照相关标准的要求做好处理，避免不均匀沉降对于路面拼接效果的影响。结合该工程的实际情况，路基沉降处理可以采用强夯法完成。为了能够最大限度的保障新旧路基拼接的质量，在施工中采用了台阶开挖的施工方法，需要对原有路基的边坡部位进行处理，开挖成台阶状，台阶的宽度需要控制在2m以内。考虑地形等因素的影响，如果开挖部位出现了倾斜坡度较大的问题，需要在开挖完成后，于路基表面铺设土工格栅，确保新旧路基能够实现紧密连接，形成一个整体。

4 结 语

总而言之，在改扩建道路施工中，需要高度重视路线、路基和路面设计工作，如果设计存在问题，则会严重影响施工的顺利进行，还可能引发相应的质量问题。从建设单位的角度，必须高度重视改扩建道路路线、路基和路面的设计，做好数据信息收集和设计方案比选，确保方案具备良好的可行性和可靠性，能够为道路工程改扩建施工提供指导，保证路线规划合理、路基稳定可靠、路面质量达标，顺利实现道路改扩建的目标。