关于改扩建公路路基路面设计方案的分析

2022-10-18何忠文

黑龙江交通科技 2022年10期

关键词：新旧碾压压实

何忠文，邹颖

(黔东南州交通勘察设计院，贵州黔东南州凯里 556000)

0 引言

在我国经济快速增长和现代化建设不断推进的背景下，公路作为重要的交通基础设施必须发挥安全保障作用。近年来，公路的交通压力越来越大，在长时间的荷载中路基路面会存在许多安全问题，如坍塌、下沉。基于此，必须通过改扩建工程解决道路交通问题。

1 改扩建公路路基路面设计的重要性和优化措施

1.1 重要性

(1)提高公路质量

对于社会经济而言，一座城市要想提高经济水平就要明确修路的重要性，只有交通便利才会加强各个城市之间的经济往来，促进城市更好的发展。古往今来，经济发展迅速的城市都是交通更便利的城市，也是将修路工程放在发展中心的城市，这一现象就明确表明了便利的交通对一个城市发展的重要性。路面路基的设计在公路的改扩建施工过程中，有着重要作用，只有路面路基设计的合理，才会提高公路质量，延长公路的使用寿命，同时减少修路成本。因此，在设计时，应引进先进的设计理念和技术，以提高公路的整体质量，加强公路的使用效果。

(2)延长使用寿命

在公路施工过程中，路面路基是最重要的施工环节，只有做好路面路基的施工工作，才能够确保公路最大程度的发挥其自身功能和作用，保障公路的顺利使用，延长使用期限。因此，为延长公路的使用寿命，在实际施工时，要加强路面路基的施工质量管理。在实际施工时要重视路基的强度和稳定性，强度对于路基设计而言有着重要作用，只有路基具备一定的强度，才能够荷载一定的车流量和运输量，只有强度达到设计规格，才能够确保公路在使用时不会轻易遭到破坏。如果路基强度达不到设计规格，就会使公路荷载力降低，在承受一定的车流量后会出现质量问题，导致路面下沉、塌陷，增加交通事故的发生率，影响人们的生命安全。因此，在改扩建公路时，要设计合理的方案，通过提升路基强度来增加公路的荷载力，减少交通事故发生，延长使用寿命。

(3)加强行驶安全

公路在长期的使用过程中，路面和路基很容易受到其它因素的影响遭到破坏，如自然灾害、荷载力不足、新旧路面拼接不良、路面裂缝、地基沉降等等。因此，为加强车辆在行驶中的安全性，应提高路基的稳定性。我国土地面积广阔，不同地区的地质条件不同，同一地区不同区域的地质也不同，由于某些其余的地质状况不良，导致公路很容易出现沉降、裂缝等现象。长期使用以及地质变化会导致公路不规则沉降，破坏路基的稳定性。因此，设计路面路基时，要采取先进的设计手段，以解决公路沉降问题，保证公路上行驶车辆的安全性，保障人们的生命安全，减少修路成本。

(4)保障经济发展

优化路面路基的设计方案，提高改扩建公路施工质量，以保障后期公路的使用安全，通过加强路基强度和稳定性，来保证公路施工质量符合设计标准，以此保障社会经济的发展。

1.2 优化设计措施

(1)路面结构

改扩建公路能够有效延长公路的使用期限，在改扩建时要保证路面和路基的施工材料、结构等相同，确保路面结构的稳定性，提高公路的整体质量，确保车辆行驶安全。

(2)排水系统

如果公路长期积水就会严重影响使用寿命，因此，在设计时要优化排水系统，结合地质状况，科学设计路面的宽度和坡度，加设排水槽，确保路面积水能够顺利排出，提高排水系统的实用性。

(3)特殊位置处理

公路改扩建工程对特殊位置的处理要求较高，对于需要填方的公路而言，在填筑前要确保填筑材料符合标准，然后进行压实处理，以提升公路质量。

2 设计方案选取

2.1 分离加宽

分离加宽的改扩建方案，针对新路基的任务量相对更大，在和新建项目的工程量比较时，可以发现该设计方案的工程量和用地总量偏差较小，且在处理路基横坡的过程中有一定难度。

2.2 单侧拼接加宽

单侧拼接加宽是在原本的路基横坡上加以修改的，因此还需要将路基中间位置原来的分隔带处理掉，不仅有很多任务量，而且工作的难度也比较大，很难保证新旧路基路面的强度完全一样

2.3 双侧拼接加宽

不同于分离加宽和单侧拼接加宽，双侧拼接加宽的设计方案的总体任务量偏少，然而在实际应用中会受客观条件的限制，新旧路基在设计应用过程中存在的差距过大，无法保证旧路基与新路基拼接的紧密度，容易在应用过程中产生病害问题。

3 改扩建公路路面路基设计

3.1 路基设计

在改扩建公路路基设计中，拼宽部分路基和分离增建路基的回弹模量必须满足我国当前的《公路路基设计规范》，不仅如此，拼宽新建部分的路基回弹模量应大于公路预期设计值数。因此，要采取有效的设计措施，控制拼宽部分和旧路基之间的差异沉降，确保其紧密结合。除了回弹模量，路基填料也要符合相关规范，不仅要结合公路原路基周边的水文地质情况，还应采用与原路基性质相近的填料，或拼接结合度高的材料。针对路基路床的拼接部分还要加强补充压力，保证拼接的整体密实度。在具体操作时，拼接部分的路基和原有路基之间应采用开挖台阶的方式拼接，且整体台阶宽度要大于1 m，通过由上至下的拼接开挖方式，交替进行开挖与拼接填筑。当进行高路堤与斜坡路基拼宽时，还要以提高填料质量、增强土工合成材料筋性、加大压实度等措施缩小路基拼接的差异沉降。部分地区的改扩建公路还会涉及到软土拼接，针对这一复杂情况，还要在充分调查当前公路沉降情况与稳定性的基础上，进一步协调沉降差与稳定性，在两侧拼宽时面对地质变化差距大的路基，应采取分幅的方式进行软土路基设计。

3.2 路面设计

在改扩建路面设计时，应以原路面的结构检测结果为依据，当既有路面技术满足设计使用标准时，可以直接应用。在路面设计的中应坚持生态优化和节约资源的原则，充分应用原路面材料，通过铣刨和挖出对其进行二次利用。针对既有的沥青混凝土路面，在设计时应以检测结果为基准，当路面技术未能满足改扩建设计标准和使用需要时，对于路表弯沉值未超过0.5 mm或破损量不超过总量的1/10时，可以选择直接加铺的方式，或者根据破损的情况，对基层和面层进行病害处理再开展补强设计。另外，在路面的拼接设计过程中，基层拼接缝应避开轮迹带，沥青路面也可以采用台阶搭接的方式。

4 设计应用处理分析

4.1 路基处理

(1)路基填前处理

对于需要加宽的路基基地，在开始前应清理原地面的表土，同时用碎石将低洼位置填平再碾压，待基地压实度在90%以上后，再采用25 KJ冲击碾反压实。其中清表土应集中管理，待完成路基完成后再用于绿化。

(2)新旧路基拼接处理

为了确保新旧路基的良好拼接效果，有效减少新旧路基的不均匀沉降，使其形成整体，可以采用台阶式开挖旧路边坡和路面结构。针对需要补强处理的旧路路面路段，可以先将旧路的硬路肩部分、路面结构和土路肩挖除，再超挖旧路路床，深度范围控制100 cm以内。

其中，超挖部分应和新建加宽部分路基一起进行填筑，再整体碾压，随后由下至上地在原有路堤边坡挖开台阶，边开挖、边回填，完成一级填筑后在进行下一级开挖，如图1所示。

图1 分层开挖填筑示意图

除了挖方和低填路段，在新旧路基拼接处的上下路床底面还要分别布设一层土工格栅。

(3)填筑压实处理

针对加宽路基也要采取分层填筑和碾压密实的方式，其中路基的填充材料既可以选择挖方路段的砾类土，也可以选择料场的砾类土。而山区公路填方路基的填充材料严禁使用黑土地、带草皮或树根的土、沼泽土和淤泥，也不能直接使用含水量超标的填筑土。在路基夯实的过程中，为了提高扩改建效率可以选择冲击碾压法，确保在满足正常压实密度的基础上，使用25 KJ冲击碾对基底和上下路堤底面进行20遍细致碾压。当路堤填高每增加1.5 m时就再重复碾压20遍。若路堤填土的高度值未超过0.8 m，基底压实程度必须超过路床压实度，应按照重型击实的标准，提高填充材料的压实度和强度。

(4)软土路基沉降控制

考虑到部分软土地基的沉降特点，还要加强沉降控制，在拼接部分的沉降应确保其桥头处小于5 cm，通道涵洞出小于10 cm，其他路段小于15 cm。在差异沉降控制中，应满足拼宽路基要求，保证路拱横坡度小于0.5%，且相邻路段在差异沉降影响下的纵坡变化小于0.4%。

4.2 路面处理

针对主线旧路的强补结构，在处理好路面病害后，可以加铺改性中粒混凝土混合料，破损情况在中级及以上加铺稳定碎石，次级或差级时还要铣刨原路面并拌冷再生泡沫混合料。针对旧路两侧的加宽新建路面结构，以及原路挖出新建的路面结构，在路面上层面应选用改性碎石混合料，下层用中粒改性混凝土，并在底基层铺设砂砾层。

4.3 边坡处理

对于公路的原路基边坡来说，当路基横坡坡度不超过1∶ 5的比例时，缓坡表层土清理完毕后，就可以进行路堤填筑。如果在1∶ 5～1∶ 2.5之间，在填筑操作的过程中除了清理表层土，还要开挖台阶，台阶的宽度应在2 m以上，且内部倾斜范围在0.02～0.04之间。

4.4 新旧结合部分的压实度控制

在改扩建新旧路基路面的压实度控制中，应采用重量型压路机，通过强震碾压提升路床和基底部的压实效果。同时，合理增加碾压次数，例如：路基边坡位置应重复碾压多遍，相应地，还要应用液压泵在新旧路基拼接路段进行纵向夯实。

4.5 排水优化处理

公路排水功能的优化，是提升其安全性并延长寿命的重要举措，在路基路面的设计方案中还要针对这一功能进行精细化处理。一方面，要考虑现场及周边环境的水文地质条件，将其作为设计的科学依据。另一方面，在改扩建路基路面工程中还要相应地增加侧排水沟的尺寸、加固底部或外用空心结构，如图2所示，以此提高排水性能，避免长期积水造成沉降塌陷，影响公路的交通安全。