高速公路改扩建设计分析

王建平

（河北兴冀人才资源开发有限公司，石家庄 050000）

1 引言

目前，面对我国高速公路交通量日益增加的现状，需要扩大公路容量，同时提高公路的服务功能，才能满足社会发展对高速公路的功能需求[1]。 因此，我国高速公路建设面临新建、改建同步进行的情况。 基于此，本文主要分析我国高速公路建设中改扩建设计的原则及要点， 以期为提高高速公路改扩建设计方案的合理性提供借鉴。

2 高速公路改扩建设计原则

2.1 保证既有高速的正常运行

高速公路往往是连接城市与城市之间， 城市与区县之间的重要交通要道。 既承担着市区交通的重担，又是促进地区交流的枢纽[2]。特别是在我国城市化和工业化快速发展的背景下，沿线地区的交通对于高速公路的依赖越来越明显。 所以，确保既有高速公路的正常运行是进行扩容和改扩建的前提条件，并且在施工期内，要注意施工和交通组织。

2.2 尽量减少需要拆除的房屋数量

高速公路的改扩建项目经常会遇到公路两侧已建起了多个工业区及大规模的居民小区的情况， 使得这里的可用土地十分宝贵和稀少。 为此，在道路两边已有的土地红线范围内，尽量使用已有的预留土地，减少被征用和被拆迁的房屋数量，是道路建设规划的一个重要原则[3]。

2.3 对工程可持续发展有利

近年来，高速公路沿线地区的制造产业、旅游业等方面经济发展迅速，总体上呈现出跨越发展态势，车流量迅速增长，为满足交通发展需求， 各地正在大力开展主干网与局域网的建设。 在选定高速公路扩建、改建方案以及确定建设项目的规模时，不仅要以交通量增长需求为基础，还要与道路网络规划的具体状况相联系，还要妥善解决预测与规划、预测与发展的关系[4]。

2.4 便于养护

由于高速公路中的车辆流量不断增大， 其维护工作变得越来越困难， 并且高速公路的日常维护与事故处置对车辆的安全运行造成了极大的影响。 因此，在高速公路扩容和改造工程中，应考虑养护和交通事故处理过程中的交通组织要求。

3 高速公路改扩建设计要点

3.1 路基路面设计

进行公路改扩建设计之前，要搜集已有公路的施工图、地质勘察及竣工图等资料， 对现有高速公路沥青路面的裂缝率、车辙深度、修补面积、弯沉值等情况进行调研，并在此基础上提出相应的处理方案。 对已有路基，在进行病害监测时，要对病害的种类、性质、成因和危害程度进行分析，并与改扩建后的路面交通状况相结合，确定合理、高效、经济的改扩建方案。 若路基的回弹值符合新的设计要求，则可直接采用；当已有路面弯沉不满足设计要求， 但路面未出现明显破损时，应尽可能利用已有的路基，通过加铺设计可满足路面设计要求；在已有道路的基础上，对已有路面进行加铺处理，在不符合设计标准的情况下，在原有路面没有损坏的情况下，在已有路面弯沉未达到设计标准， 而路面损坏较大的情况下，可按含水量、压实度、填料种类等进行分析评估，实施排水加固、补压、换填等处理措施；对已有路基无法开挖的情况下，可以采用灌浆等加固方法。 路基加宽时，需在原有的基础上开挖台阶，扩建后的路边坡形式和坡率以加宽后的路面坡度为标准进行控制。

3.2 路基边坡设计

进行边坡设计时，应追求自然而灵活的坡率，依据具体地形和地质条件来调整，顺应自然的力量。 通常情况下，单一陡峭的坡度并不是最佳选择， 因为这可能会留下明显的人工痕迹。 应该致力于通过精心设计，使得边坡的形态与周围的自然环境相协调，经过数年的生态恢复过程，最终实现边坡与其周边环境的完美融合， 使人们甚至难以分辨出人工开挖或填筑的痕迹，从而体现工程建设的自然美和可持续性。 在施工过程中， 应避免过度的填埋和开挖行为， 特别是那些破坏地表的“揭皮式”挖方和一刀切式的填方方法，这些做法往往会导致生态系统的不可逆损害[5]。 对于已经存在并稳定下来的高陡边坡，切勿随意进行切削，这样不仅可能对现有结构造成威胁，还可能影响到边坡的整体稳定性。 相反，最佳策略是选择在边坡的外侧进行适当加宽处理，以保持原有的稳定性，同时也能减少对自然景观的干扰。 当涉及越岭线或山腰路段的挖方边坡高度超过30 m 时， 考虑到开挖山体可能导致的病害问题，这时候更适宜采取隧道或者回头展线的方式来进行施工。 这种方法可以有效地保护山体，减少对自然景观的影响，同时也确保了工程的安全性和可行性。

3.3 路线设计调研

高速公路改扩建项目的路线设计， 首要功能是确保道路交通的安全稳定运行， 为提高道路的运行效益打下良好的基础。 在公路工程的工程建设中，要对路线进行合理的设计，这时就必须对既有道路进行全面的认识， 全面了解既有路线的交通现状，对通行车辆的状况进行详细的分析，特别是交通拥堵严重、交通事故多发路段、交通通行量少的路段、交通运行状态不稳定的路段等，对这些特定路段进行实地勘查与分析，对设计资料进行严格的审核，及时找出其中的问题与缺陷，并归纳总结提出切实可行的方案， 为后续的高速公路线形设计奠定基础，从而可以避免交通安全的风险，确保持续提升交通运行品质。

3.4 改扩建方式的选择

高速公路的改扩建包含路网加密、 近距离新建和老路加宽3 种类型。 而这3 种类型基础上， 又衍生出了多种加宽类型。 对于高速公路工程的改扩建项目，究竟是在原有的公路上加宽和改造，还是开辟一条新的线路，需要对高速公路改扩建方案的关键影响因素进行分析。 本文对单侧加宽、两侧加宽和混合加宽3 种加宽方式进行分析。

3.4.1 单侧加宽

单侧加宽是指在原高速公路的一侧存在工程建设的约束因素， 仅在原高速公路的另一侧进行加宽。 该加宽方案的优势在于可以最大限度地发挥已有地形优势， 减少拆除工作量。 未加宽的路基一侧的防护、排水沟、防撞护栏可以继续使用。 新老路基仅有一个结合处，可减少存在新老路基沉降差异的区域。 工程施工过程中，原来道路可以正常通行，对道路通行情况影响较小。 施工过程中，施工过程中的临时性工作量较少，占用的场地也较小，只需沿着加宽边布置施工便道和预制场。

缺点：由于加宽后路堤的中线出现偏差，需要调整其平面线形；原来的中央分隔带被用作行车道，原有的排水系统、通信管道和防撞护栏等必须拆除，在重新修建新的中央分隔带；加宽路段一侧的防护网、 防撞护栏及其他设施也必须拆除和重建[6]；新旧道路的横向剖面无法结合复杂，导致道路的路拱变化，造成道路排水问题的复杂性；加宽一侧的立交坡度变化幅度很大。

3.4.2 双侧加宽

双侧扩宽是指在原高速公路两边没有建筑约束的情况下，对原高速公路两边进行加宽的一种扩宽方法，是目前最常见的扩宽方法。 该加宽方法的优势在于：在加宽施工中，可以保留原来道路的中心线；中央分隔带和内部的排水系统，通信管道，防撞护栏都可以继续使用；新旧道路的横向剖面可以进行有效结合，具有规整的路拱，可以持续使用，便于排水；互通式立交坡度调整不大；对某些上跨桥的净高度（净高度、净宽度）没有太大的影响。

缺点：路堤两侧的防护、排水沟、防撞护栏等必须拆掉重新修建；在高速公路上，建筑工程对道路的通行造成了很大的影响（两边相互干涉）；施工过程中，临时性工作量比较大，可能需要占用大量的土地， 施工便道和预制场需要在道路两边布置，需要拆除大量的房屋[7]。

3.4.3 混合式扩宽

混合式扩宽是一种单向扩宽与双向扩宽的结合。 这种加宽方法会造成几何线的变形，需要对平面线进行调整，所以在大多数的应用情景下优点并不突出。 只有在特定的条件下，比如，有控制的工作点或者是道路，加宽受到了一定的约束，才会选择使用这种扩宽方法。

通过对高速公路改扩建工程设计中影响道路宽度和改造的主要影响因子进行了分析，得出结论：从整体上看，双侧扩容具有施工范围更广、技术更成熟等优点，具有明显的优势。

3.5 综合管线设计

扩建后，沿路铺设的综合管道要与道路控制方案相一致，并与已有管线布局及改建后的断面相结合， 进行合理的管线布局，尽可能减少对原有管线的改动[8]。 必须要改动的，保证压力管让重力流，支管让主干，小管让大管。

4 结语

高速公路改扩建， 是高速公路发展建设过程中常采用的建设手段。 然而改扩建过程具有较大的难度。 因此，在制订具体的改扩建设计方案之前， 必须了解高速公路改扩建设计原则，从线形设计、路基路面设计、综合管线设计等角度，设计更切合已有高速公路实际情况的改扩建方案， 既满足相应道路等级的技术指标，又最大限度地利用原有工程，使改扩建的设计方案能够符合现实的应用需求，同时减少项目投资，提高高速公路的社会与经济效益。