道路線形擬合的高速公路改擴建加鋪設計要點

王琦、李澤坤、徐超

（東營市公路勘察設計院有限公司，山東東營257091）

0 引言

為適應日益增加的交通量，很多高速公路面臨改擴建，在改擴建過程中，路面加鋪設計作為重要的環節，決定了改擴建后公路路面的使用性能及安全性，為保證加鋪設計合理性，設計中還應考慮道路的線形擬合，這就對加鋪設計提出了更高的要求。

1 道路線形擬合

對高速公路進行改擴建設計時，除了要達到各項技術標準要求，還要充分利用老路。在平縱面設計階段，需在理想化設計基礎上，盡可能保留老路原有平縱面，并進行適當的線形擬合。線形擬合指的是根據實測線位數據，嚴格遵循盡可能逼近老路現狀的基本原則，實施的平縱面設計。

對高速公路實施改擴建時，應結合中分帶邊緣處實測點位對應的平面坐標開展擬合。通常情況下，原路平面線形需保持不變，以此降低拼接設計難度，并減小工程規模。擬合分析過程中，充分利用左右兩幅硬路肩外緣處測點資料完成校核，將擬合誤差的分布情況繪制成圖，并對誤差的平均值及標準差進行計算，同時結合原路的各項實際狀況，對擬合誤差進行分析[1]。

對改擴建項目做擬合設計時，要嚴格遵循下列各項基本原則及方法：

一是對于兩側拼接段，需通過擬合設計保持原線形；

二是在擬合設計中需將明式構造物及隧道作為主要控制要素；

三是在平面擬合設計中，主要包含三方面要素，即直線、圓曲線和回旋曲線，實際工作中要采用靈活方式對原設計曲線進行擬合。

當圓曲線的長度相對較大時，在設計過程中，建議采用兩圓擬合或多圓復曲線的形式，這樣能最大程度降低擬合誤差。在復合曲線中，所有圓曲線的長度及半徑都要以測點數據為依據繪曲線曲率分布圖，除此之外，復合線長度還應符合相關規范的要求。

對于高速公路，其擬合誤差應達到以下要求：將明式構造物及隧道等作為主要控制要素時，擬合誤差不能超過10cm；采用一般路基形式的路段，擬合誤差不能超過10～20cm；同時，誤差的平均值應在±5cm以內，而標準差應在±3cm 以內[2]。

對高速公路進行縱面線形擬合時，遵循的總體原則和平面線形擬合基本相同，但要注意下列幾方面要點：

一是縱面擬合要分段實施，當原路縱面線形可以達到相關技術標準要求時，新縱面線形要和原路線基本相同；

二是縱面擬合設計時，需將既有的明式構造物及隧道作為主要控制點，以保證構造物穩定性和安全性；

三是除了受凈空限制和構造物影響的段落，其他一般段落在改造過程中需嚴格遵循寧填勿挖的基本原則，也就是按照路面設計要求及構造物限制，遵循寧填勿挖的原則實施擬合；

四是在縱面線形設計時，應充分考慮和其他方面的協調性，如橋梁工程、路線較差等，以此保證方案設計的經濟性與合理性[3]。

2 舊路加鋪設計

對舊路各項技術狀況做出準確判斷和評定是編制良好加鋪方案的重要基礎。很多研究都將實際項目作為基礎，對舊路路面實際狀況的檢測及改建設計方式開展了分析探討。以下在總結以往相關經驗的基礎上，根據現行技術規范對舊路路面實施技術狀況綜合評價，并明確舊路加鋪設計及拼接設計時需要遵循的各項原則。

2.1 舊路路面技術狀況的綜合評價

在改擴建項目中，首先要按規范與標準要求，以及項目實際情況，綜合評價路面各項技術狀況與承載力，主要是對路面的結構強度與破損情況進行評價。其中，對舊路路面技術狀況做綜合評價時，雖然一般取1km 作為1 個單元，但很多既有公路都經過了若干次養護，對經過多次養護維修的路面，應根據養護歷史詳細劃分其設計單元，以此得到對后續加鋪設計更有利的評定成果；對舊路路面結構的承載力進行綜合評價時，建議借助落錘式動態彎沉儀實施檢測，然后采用鉆芯取樣的方法，對既有路面結構的厚度及層間結合情況進行調查分析，掌握病害分布與嚴重程度，同時取樣開展室內檢測試驗，確定試件的模量及強度，最終對路面材料具體組成及性能變化情況進行綜合分析[4]。

2.2 舊路加鋪設計的要點

在編制舊路加鋪方案時，應先確定適宜的加寬方式，在拓寬改建中，通常采用以下幾種方法：單側加寬方式、雙側加寬方式與混合加寬方式。其中，單側與雙側加寬方式還包括分離加寬方式與拼接加寬方式，目前以雙側拼接與單側拼接兩種加寬方式最為常用。

對于雙側加寬方式，其優點包括：其一，工程規模相對較小，能減少占地和拆遷；其二，中分帶與內部既有設施均可保留、利用；其三，路面排水設計相對簡單；其四，對互通式立交進行的改擴建相對容易，實際改動量不大。但也存在以下缺點：其一，有很多技術難點，如新舊路基間容易產生差異沉降和新舊橋梁之間的拼接問題；其二，在改擴建過程中，施工難度較大，舊路難以保通；其三，很難對平面線形存在的缺陷及事故易發、多發點進行有效改造[5]。

對于單側加寬方式，其優點包括：其一，施工較為方便，舊路容易保通；其二，不加寬一側的既有設施均可保留和使用；其三，工作面相對較大，對大型機械的工作有利；其四，因采用分別設置措施，所以能降低運營過程中的養護難度。但也存在以下缺點：其一，工程規模相對較大，需占用大片土地；其二，上跨橋梁段必須拆除后重新建設，而且需要對加寬側的互通匝道進行較大的線形調整；其三，排水設計難度大[6]。

因雙側加寬方式有更多的優勢，所以相關細則提出應以雙側加寬為最優方案，如果雙側加寬條件受到限制，可考慮單側加寬方式。此外，在雙側加寬過程中，舊路路面均作為完成改擴建之后的第一和第二車道，在符合細則要求的基礎上直接加鋪即可；但在單側加寬過程中，舊路的其中半幅仍作為行車道使用，對這半幅路面實施直接加鋪或先銑刨再加鋪時，都要按照規范驗算結構層及加鋪層。在加鋪設計中，還要根據之前的擬合結果確定加鋪層結構組合，尤其是對山區公路進行改擴建時，因線形擬合完成后，某些段落的標高出現很大抬升，并且以漸變形式產生，這無疑對加鋪設計提出了更高的要求。

當加鋪厚度漸變時，需針對不同混合料類型滿足壓實及適宜最大厚度方面的要求。目前常用的混合料壓實厚度及適宜的最大厚度要求為：對于AC-13 混合料，其壓實厚度不能小于35mm，適宜的最大厚度為60mm；對于SMA-13 混合料，其壓實厚度不能小于40mm，適宜的最大厚度與AC-13 相同，均為60mm；對于AC-20 混合料，其壓實厚度不能小于50mm，適宜的最大厚度為100mm；對于AC-25 混合料，其壓實厚度不能小于75mm，適宜的最大厚度為120mm；對于ATB-25 混合料，其壓實厚度不能小于80mm，適宜的最大厚度與AC-25 相同，均為120mm；對于水穩碎石層，其壓實厚度不能小于150mm，適宜的最大厚度為200mm。

加鋪厚度逐漸變化的段落，其加鋪設計要按照從下到上的順序設置層厚漸變，使路面結構能夠平滑漸變與連續銜接。在施工水平不斷提高的今天，壓實控制將取得更好的效果。基于此，可在保證良好壓實效果的基礎上，將表面層直接作為漸變層，但要注意在這種情況下，最大厚度要控制在90mm 以內。然而，通常情況下依然不建議采用這種做法，會影響路面的平整度。

2.3 路面拼接設計的要點

新舊路面拼接后的實際效果會對路面整體質量及使用壽命造成直接影響，合理可行的拼接設計對防止路面病害發生有重要的作用。根據相關研究成果，搭接后與無搭接相比，前者拉應力明顯較低，且最大拉應力因搭接寬度的增大而小幅增大，而應力分布因搭接寬度的增加逐漸變得均勻，同時最大剪應力不斷減小。為做好拼接設計，需注意以下幾方面要點：其一，基層與底基層采用臺階搭接的方法時，臺階寬度應達到0.25m 以上，同時注意不可在輪跡帶上設置拼接縫；其二，面層采用臺階搭接方式時，搭接寬度應達到0.15m以上；其三，基層頂部接縫處應采用土工合成材料設置應力吸收層，以此防止拼接處出現反射裂縫。

3 結語

綜上所述，在高速公路改擴建項目的路面加鋪設計過程中，應充分考慮道路的線形擬合，二者存在必然的聯系，對保證加鋪層的質量與結構的耐久性都有重要作用和意義，同時在做好加鋪設計的基礎上，還要對路面拼接設計引起足夠的重視，以免路面拼接部位成為質量薄弱點，產生不必要的質量缺陷，影響加鋪后路面的安全使用。