改扩建道路路线及路面路基的设计研究

任旭佳

（遵义市交通勘察设计有限公司，贵州遵义 563126）

0 引言

改革开放后，道路运输行业得到了快速发展，前期建设的部分道路已无法适应目前经济发展与人民群众出行的需求，迫切需要进行改扩建。然而，此类道路常伴有较大的交通流量，并且已经高度城市化，在改扩建的同时常伴有拆迁及征地等烦琐的工作，对沿线居民的生产生活造成较大干扰，使得道路改扩建和新建道路所产生的效果大不相同。与此同时，道路改扩建也面临更多技术难点，道路设计内容与范围涉及广泛，需兼顾原路与新建路，综合考虑各方面的因素，才能使得道路改扩建工作得以顺利实施。

1 调研既有道路

各级道路管理部门从区域层面对规划路网与实际路网进行比较分析发现，很多规划线路与既有道路交叉，无论从布局或技术特点来看，均与交通需求不相适应，所以，在实际工作中一定要调整好路网中不同路线的相互关系。既有道路网给人民群众提供了较好的道路通行服务，带来了较大的经济效益，对国民经济发展起到了一定支撑作用。因此，在进行道路改扩建之前，施工单位需要对既有道路基本情况进行详细勘察，并对道路以往施工建设时所用参数、施工技术、材料规格等资料进行了解，之后有效整合相关资料数据进行设计工作，确保最终的设计方案具备较高的应用可行性[1]。同时，对既有道路进行监测与评价，开展改扩建工程可行性研究等系列活动与操作，综合考虑路网衔接、道路荷载、沿线环境等因素，在改扩建道路的同时，改善既有的道路条件，为沿线居民提供更好的交通环境，充分体现改扩建工程的经济、社会综合效益。

2 改扩建道路设计原则

城市化进程加快带来城市大发展、车辆增多、道路建设压力加大。为了缓解压力，需要抓紧开展道路改扩建工程。改扩建技术设计是工程开展最为关键的因素。面对经济和社会发展的新形势，人们共同面临的问题之一就是如何在道路改扩建中达到好的工程效果。相对于铁路、飞机等其他运输方式而言，道路改扩建设计原理为：道路交通在施工期以及运营期受到来自各方面不同因素的影响，需进行更加综合的设计以提升道路改扩建工程的经济效益和社会效益。所以，道路的改扩建应遵循如下设计原则。

2.1 功能性原则

道路改扩建主要是为了改善其安全性、舒适性及平稳性，改扩建完成之后要达到降低交通负荷和提升交通效率的目的，满足日益提升的道路功能需求。

2.2 合理用地原则

因道路改扩建需调整原路红线范围，包括道路两旁耕地、植被、建筑物等都会受到影响，所以在道路改扩建设计需要在尽量少占地的原则下，保证设计方案的科学性和合理性。

2.3 提高新旧路面的黏结性能

车辆在高速行驶时会对路面产生较大剪切应力，所以要采用性能较好的黏结材料来保证道路新旧路面达到较好的融合效果，保证路面具有较强的抗剪切能力。

2.4 方案可行性原则

道路设计扩容时应精确了解既有道路参数并重复比选道路坐标、高程数据，保证设计方案的可行性[2]。

3 改扩建道路路线路基及路面设计

3.1 工程概况

G356 线永安曹远樟林至泥坪道路工程全长为11.195km，是福建省西部山区通往沿海的重要通道。该段旧路为三级道，设计速度为30km/h，路基宽为7.5m，路面宽为7.5m。路面为全幅式混凝土。由于旧路存在急弯陡坡线路，且路面破损严重，已经难以适应当下的实际需求，所以亟须对该路段进行改扩建，拓宽道路，提升道路的稳固性。

按照交通运输部现行《公路工程技术标准》(JTG B01—2014）、《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）等规定，改扩建道路路线设计的主要技术标准如表1所示。

表1 主要技术标准表

3.2 改扩建道路路线路基及路面设计关键点

3.2.1 路线设计

设计道路的圆曲线线路，若弯曲幅度大，则线路设计应进行调整。为避免此问题，可利用多圆复合曲线拟合法对路面进行平面线路设计，调整平面线路外形满足设计标准及项目的要求。为了能保证路线设计符合改扩建工程要求，对不同分布半径圆弧曲线误差以及采用测绘软件时的径向相关状态进行了分析。如果是整条旧路要进行扩建施工，相邻道路的交叉点在曲线上（同方向），其合并或相加的过程要根据扩建道路的施工技术指标来确定，添加方式为复合式、曲线式，若曲线走向倒置，则使圆曲线半径增大，新旧路线呈“S”形衔接。设计效果应达到要求，不仅要拓宽既有道路，还要注重圆弧曲线半径的合理把控，避免半径太小的问题，以此为前提来科学地设计圆弧曲线半径，以免道路上运行的车辆因速度过快造成侧翻。

3.2.2 路基设计

一方面，路面需加宽时需对路基接缝处土方性质进行勘察，并就工程环节中路面坡度高、台阶高、平台宽、边坡土方开挖高度及其他参数进行计算和测试，以此确定最优的开挖参数。

另一方面，路基填料应满足设计要求，通常是利用砂土和砾石类土体进行填方施工。设计者在进行路基扩建之前要对材质性能进行判定和检验。设计人员可在道路扩建施工中选取100m 长的路段进行路面试验以得到土体塑性指数以及液限、含水量等指标参数，若有关参数满足标准则可用作道路填料。

3.2.3 路面设计

路面设计要以既有道路为依托，在路线延伸、路面结构改善等方面对旧路建设参数进行研究。如针对排水异常的路面，在设计时可调整旧路坡度。同时在路面结构设计中，不应直接按铺装工程总体设计形式进行，而应依据所设计路面厚度确定适宜的路面设计方案[3]。在路面设计过程中，一方面，应重点结合路线纵断面抬高段落的标高数据，确定改扩建路面加铺的厚度和加铺方式；另一方面，着重根据路线横向加铺宽度确定路面铺筑材料，提高加铺路面的稳定性和结构强度，更好地提升加铺路面的结构性能。

在路基路面设计时，应做好以下调查工作（见表2）。

表2 路基路面改扩建工程设计调查内容表

路线偏移距离与铺装材料类型如表3 所示。

表3 路线偏移距离与铺装材料类型

为了支撑路基填土，很多老旧道路两旁均设有挡土墙（见图1），妨碍了道路改扩建工程的顺利进行，因此设计者可除去一些不需要的挡土墙。道路改扩建时因路面宽度增大，使路基宽度随之改变，改扩建设计中存在诸多问题。如在路基拓宽时，往往会产生路基沉降不均的现象，表现为既有道路长期受到车辆荷载的作用，路基已发生沉降，但新建的路基投用的时间不长，还没有发生沉降，以致新旧路基凹凸不平。此外，在改扩建道路时，新旧路基需拼接在一起，拼接技术的优劣直接关系到路面的平整度。目前国内路基拼接的技术水平还不是很高，而且新旧路基所采用材料的性质性能也相差很大，导致拼接效果较差。

图1 挡土墙

4 基于改扩建道路工程设计建议与措施

4.1 做好前期调查，完善整体布局

规划设计是道路改扩建工程中最基础、最根本的环节，设计人员在工程实施前应做好前期准备工作，确定改扩建目标，进行现场勘察，摸清地质、水文及其他道路工程概况，做好道路改扩建工程设计工作。与此同时，还应组织相关部门及人员对区域交通规划等进行研讨，并拟定最优路线设计方案，为整体规划和道路改扩建工程建设提供科学依据。设计阶段需要对既有道路工程要素进行整理，将既有道路从不同侧面进行分析，并对交通承载力、设计标准等进行深入分析，以完善路线的整体布局。

4.2 优化路线设计，提高道路灵活性

完美的路线设计能够提升交通效率并节省较多人力物力。所以在线路设计中，设计者有必要对既有线路沿线的经济发展、生活环境以及安全评估指标等有所了解，以其成果为依据进行合理设计。路线设计要尽量选择合理地段，以切角、拉直等方式缩短交通距离，兼顾和谐环境，机动灵活地满足沿线居民的出行要求[4]。比如，将公路建设在山区路段，尤其是复杂山区，设计以及施工方面的难度都相对较大，而且造价也比较高，施工过程中景观和自然地貌对其产生的影响是无法避免的。面对这种现象，在实施设计工作的过程中就需要充分利用现有的地貌布置线形，尽可能减少工程量，从而最大限度地保障造价的合理性。图2 为公路路线的设计理念。

图2 公路路线的设计理念

4.3 适度加宽路基，合理调整路面

需要结合既有道路资源对路面进行加宽，并对不同路段采取适当措施。与此同时，还需要对路基填筑和地基处理进行思考，以此实现科学设计，最大限度地发挥道路使用性能。道路加宽是一个比较复杂的任务，在实际应用中既要按照所期望的效果进行设计，又要对既有路面进行检测与评价，还要以路面加宽设计是否科学为前提。若局部路段是高湿区，地下水处置深度较大，引起的荷载沉降较为严重，则设计时宜使用石灰、碎石等材料经处理后进行填方及压实施工以提高路基的承载性能。路面设计是否完善直接关系着对既有路面的利用程度，对整个道路改扩建工程起着至关重要的作用。所以在设计中更应该关注并秉承节能环保理念，充分考虑既有道路、路线等综合要素，提升资源利用率。如在道路两旁有农业用地的地段，应设置纵向排水渠蓄积雨水，既能充分利用雨水灌溉田地，又保障了道路结构的性能，将资源利用与道路运营融为一体[5]。

5 结语

总而言之，道路路线及路面路基设计是道路改扩建工程建设中非常重要的环节，其所涉及的学科、课题非常多，难度也非常大，因此，必须通过做好前期调查、优化路线设计、适度加宽路基、合理调整路面等方式提升设计质量，使设计方案更加科学合理，更加具有针对性，以此为指导改扩建工程建设的根本，提升改扩建工程的建设质量，为经济社会发展提供优良的交通环境。