公路的改造與維修設計淺談

【摘 要】以同皮線（莊河段）維修改造工程設計實例，探討了低等級公路路線、路基路面及橋涵等舊路改造與維修設計的處理方法。對老路的現狀進行詳盡調查的基礎上，進行平縱面的擬合。在確定相應的公路等級指標的同時，也要根據實際需要，擬合出最合理經濟的方案。路基與排水的設計，要與原有的設施結合。對于路面的補強，以彎沉值為指標，經過計算，確定合理經濟易于施工的方案。橋涵要詳細的調查后對其作出評估，利用與否的方案要根據多方面因素來確定。

【關鍵詞】舊路現狀調查；路面病害；彎沉；公路標準；線型擬合；路面補強設計；橋涵利用

Renovation and maintenance Design of Highway

Du Wen-sheng

(Beijing National Road through Highway Design and Research Institute Co.， Ltd. Dalian Branch Dalian Shandong 116000)

【Abstract】Regarding the \"Tong Pi\" line ( Zhuang he section) repair engineering design as the example， this article discussed the repair design and reconstruction method of low level highway route， roadbed and pavement ，culvert and bridge . A thorough investigation on the basis of the old road，fitting the flat vertical surface. Determine the appropriate road grade index， at the same time according to actual needs， fitting the most reasonable and economical solution. Embankment and drainage design， and the combination of existing facilities. For Pavement Reinforcement， as the index with deflection value， after calculation， determine a reasonable economic construction easy scheme. Bridge and culvert to detailed investigation is made to evaluate， use and whether or not the scheme according to the factors to determine.

【Key words】old road survey;Pavement disease;Deflection;Road level;Line drafting;Pavement strengthening design

;Utilization of culvert and bridge

1. 前言

隨著國民經濟快速、持續、穩定發展，公路交通量的不斷增長，運載車輛大型化且嚴重超載，使公路路基、路面及構造物面臨嚴峻的考驗。并且我國多數鄉村公路建設于上世紀70、80年代，公路的服務年限已經到來。公路的路面病害情況嚴重，亟待對老路進行技術改造，以適應高速增長的交通量需求。下面結合同皮線（莊河段）維修改造工程設計，淺談一下公路的改造與維修設計。

2. 現場狀況調查

由于是在原有公路基礎上進行技術改造，對老路現狀調查十分重要，老路的現狀直接影響到改造方案、工程投資。老路的調查主要有以下幾個方面：路線平面、縱斷面線形調查，路基橫斷面調查，路基、路面現狀調查，路面彎沉測試，橋涵及其他構造物現狀調查。

同皮線是八十年代由鄉村土路改擴建成的三級公路，經過路線平面、縱斷面測量，發現原路路線的平面、縱斷面指標比較低；通過彎沉檢測發現路面的總體強度明顯不足，現有路面計算彎沉代表值僅為212（1/100mm）；通過現場路面病害調查，發現路面破損比較嚴重，存在著翻漿、沉陷、坑槽、龜裂等較為嚴重的路面病害；通過橋涵、構造物調查，發現橋涵構造物荷載標準比較低，部分橋涵及構造物已經損壞。路基、路面、以及橋涵、構造物病害已經嚴重影響車輛的正常運行，危及行車安全。

3. 設計內容

路線設計。

3.1 公路等級及指標的確定。

公路等級一般應根據公路網的規劃和遠景交通量，結合公路的功能、性質等諸多因素綜合確定，設計車速根據公路等級結合地形、地物情況采用。但是老路維修改造過程中，除了考慮公路的功能、性質、交通組成等因素，還應結合老路的平面、縱斷面線形，順應地形地物，在保證行車安全、舒適的前提下，從經濟合理的角度出發，靈活地運用技術標準，確定設計速度。根據老路平面、縱斷面線形情況，結合同皮線（莊河段）的公路的功能、性質等諸多因素，通過與建設單位協商確定，該路段維修改造工程采用二級公路標準，設計速度采用60KM/h 。

3.2 路線的平面、縱斷面線型設計。

在線形設計中應著重考慮線形的連續流暢和立體線形設計，并應順應地形，地物，注意和環境協調一致，對于老路改造工程應靈活運用線形設計指標，在困難地段適當調整，在滿足線形要求的前提下，充分利用老路。對于老路改造工程，路線定線時，應以老路為主要控制物，充分利用老路。穿越城鎮區時，應注意結合地方發展，盡量與城鎮規劃相協調。在平面線形方案初步形成后，應征求沿線地方政府及交通主管部門意見，盡量讓路線方案符合實際需要。

平面設計時，由于老路的平面線形指標一般較低，部分達不到設計要求。在老路改造維修過程中，需要對老路的平、縱線形有詳盡了解，才能決定線形調整的幅度。老路如果線形較好或者可以通過微調能達標的，在平面設計中應充分利用老路；對線形指標達不到標準的路段，在充分利用老路的前提下，通過調整使一些主要平面指標滿足標準要求（例如平曲線最小半徑，緩和曲線最小長度等），一些次要指標可根據具體情況采用，可適當降低技術標準（例如同向、反向曲線之間最小長度）。

縱斷面設計時，應注意以下幾方面：（1）滿足各控制點的高程要求：縱斷面控制點一般有橋梁、相交道路、穿越城鎮等路段；原橋利用路段，應盡量利用原路縱斷面，老橋拆除新建橋梁路段，為保證排水需要，縱斷面不應低于原路；相交道路若被交路等級較高，路線縱斷面一般保持不變，被交路等級較低，縱斷面可適當進行調整，但不應有較大變動；路線穿越城鎮時盡量利用原路縱斷面或加鋪路面面層，以保持與兩側地形、地物相一致。（2）充分利用老路路面結構：在一般路段，路線的縱斷面設計與路面結構的補強設計是相輔相成的，縱斷面拉坡時，應盡量擬合老路，避免大填大挖。在老路路面情況較好時，為充分利用老路路面結構，盡量不要開挖老路，使補強厚度最大限度地接近填高。（3）對于原路縱坡大于規范要求的路段適當降坡，使路線最大縱坡滿足要求（同皮線最大縱坡6%）。（4）盡量滿足平縱配合的要求，對于相對縱坡相差較小的路段（一般小于1%）可做視覺檢查，滿足視覺可適當突破平縱配合的要求。

4. 路基設計

路基橫斷面直接影響到工程的規模和投資，路基標準橫斷面應根據公路等級、交通量預測分析結果選擇，同時又應綜合考慮路段功能性質及交通組成，結合地形、地物、城鎮規劃，注重與自然環境和人文景觀的協調，建設過程中要加強動態設計，因地制宜進行沿線綠化和多樣化防護設計，做到綠化美化和環保，采用既能滿足道路通行能力、與城鎮規劃相適應又經濟合理、適應地形地物的橫斷面，做到最小程度的破壞，最大程度的保護和恢復環境。

同皮線老路路基寬度10.00米，路面寬度8.00米。通過與各方面協調，最終確定設計路段路基橫斷面分段實施：城鎮及較大的村屯路段路基寬度為14.00米，路面寬度12.00米。其他路段路基寬度為12.00米，路面寬度為10.00米。由于路線填、挖方高度不大，本工程填方采用1：1.50邊坡，挖方采用1：1.00邊坡。

在老路維修改造路基設計中應著重考慮新舊路基結合部的設計。由于新舊路基間的不均勻沉降以及新路基的塑性累積變形，新舊路基間的剛度差異，老路路基加寬設計時應將原路邊坡挖成臺階并分層填筑，以確保新、舊路基的結合穩定性，較大的填方路段在路路基頂面加鋪一層土工格珊，減少新舊路基結合部的不均勻沉降。

同皮線全線地質狀況良好，新、舊路基的結合部設計采用將老路邊坡挖成臺階并分層填筑，部分路段路基頂面加鋪土工格珊設計方案。

5. 路基防護、排水設計

老路維修改造工程的防護與排水的設計首先應對原有的防護排水設施進行詳盡的調查，能夠利用的設施盡量采用，最大限度的保護環境和沿線的自然資源。對于改造和拆除重建部分應考慮周全，采用多種的防護與排水的措施，因地制宜，與沿線的自然景觀和人文密切結合，作出合理、美觀、效用一體的設計方案。

同皮線（莊河段）路基防護工程采用圬工防護和植草防護兩部分，一般盡可能采用植草防護。對于臨河路段采用圬工防護，防止河水沖刷路基。圬工防護充分利用原路已有防護，原路已經破壞的重新修復，圬工防護采用漿砌擋墻、干砌擋墻、漿砌護坡、坡腳石籠等多種形式。防護形式是因地制宜，保持與周圍環境協調統一。

路基排水采用多種邊溝形式，一般較小挖方、填方路段采用碟形土質邊溝，較大的挖方路段采用預制混凝土碟形邊溝，采用碟形邊溝既有利于與周圍環境的協調一致，又有利于行車安全；較大的填方路段對已有的梯形土質排水溝進行修復。村屯路段采用暗排水或漿砌矩形排水溝加蓋混凝土蓋板（中間有泄水孔），有利于與周圍環境的統一和附近居民的通行安全。

6. 路面補強設計

公路改造與維修設計一般利用老路路面進行路面補強，為取得老路強度的第一手資料，需要對老路進行彎沉檢測，根據原路面彎沉測定結果，計算出各路段代表彎沉值，并反算成老路路面當量回彈模量，再按彈性層狀體系理論計算路面補強層厚度。

根據建設單位要求，結合同皮線沿線筑路材料的分布情況，本項目路面表面層采用3cm細粒式瀝青混凝土（AC-10C）， 下面層采用4cm中粒式瀝青混凝土（AC-13F），基層采用水泥穩定級配碎石（水泥劑量5%～6%），底基層采用水泥穩定級配碎石（水泥劑量3%～4%），墊層采用天然砂礫。瀝青面層統一進行攤鋪，基層、底基層、墊層經過對老路彎沉檢測，分別計算各路段代表彎沉值及路面當量回彈模量Et，通過路面結構計算，確定結構層厚度。

由于各路段實測彎沉值各不相同，計算彎沉值差異較大，各路段應分段進行舊路補強計算，確定補強層厚度。為了便于施工和管理，通過與建設單位協商，同皮線（莊河段）采用如下路面補強方案：計算彎沉值小于120（1/100mm），采用7cm瀝青混凝土面層、16cm水泥穩定級配碎石基層進行補強；計算彎沉值120～160（1/100mm）采用7cm瀝青混凝土面層、18cm水泥穩定級配碎石基層進行補強；計算彎沉值160～190（1/100mm）采用7cm瀝青混凝土面層、20cm水泥穩定級配碎石基層進行補強；計算彎沉值190～250（1/100mm）采用7cm瀝青混凝土面層、16cm水泥穩定級配碎石基層進行補強，16cm水泥穩定級配碎石底基層進行補強；路面加寬部分（包括原路土路肩部分）以及路線平面、縱斷面調整較大路段按新建路面設計。新建路面采用7cm瀝青混凝土面層、16cm水泥穩定級配碎石基層進行補強，16cm水泥穩定級配碎石底基層、20cm砂礫墊層路面結構。

同皮線原路面通過多年車輛行駛，路面病害比較嚴重，存在龜裂、翻漿、沉陷、坑槽等病害，為了保證路面的整體強度，在老路改造設計時需對路面病害處進行維修處理。本工程采用病害路段采用挖除原路面40cm，換填40cm天然砂礫路面病害處理方案。

7. 橋涵改造設計

對老路維修改造工程，橋涵一般需拆除重建、拓寬改造或保留，決定橋涵拆除重建還是拓寬改造或保留主要從以下幾個方面考慮：1、原橋涵是否滿足設計荷載標準，如果不滿足標準，能否采取加固的方式達到標準；2、原橋涵是何種結構形式，服務年限多長，使用狀況如何，利用價值是否大；3、原橋涵是否滿足排洪要求；4、是否限制路線平、縱面線形，使路線指標不能滿足技術指標，或能滿足而導致不能充分利用老路，在經濟上得不償失。對老橋涵進行上述四方面分析，在經濟上、技術上進行比選，根據實際情況決定老橋涵拆除重建或拓寬改造或保留。一般老橋涵荷載標準均較低，結構形式較差，加固改造技術復雜，工程難度大，而且許多老橋為保證橋梁和河道正交，橋頭接線線形較差，所以老路改造時多數拆除重建，部分情況較好的橋涵可以適當保留。

同皮線（莊河段）橋涵工程主要是對原路中、小橋涵進行改造，由于原路橋涵建設年代較早，設計荷載較低，為了保證行車安全，對原路已經破損小橋涵拆除重建；部分尚可利用的橋涵采取了適當的加固措施。

8. 結語

隨著公路的服務年限的迫近，不少低等級公路維修改造不斷增多，對于公路維修改造設計課題應加強試驗與研究，不斷的取得新的進步，努力實現經濟效益的最大化，節約材料，發展新技術，保護環境，同時為車輛通行提供安全舒適的行車環境，以適合當前經濟的快速發展的需要。

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參考文獻

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