改擴建公路路基路面設計優化探討

肖雋

（江蘇緯信工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210014）

近年來，隨著交通運輸業的快速發展，使得重載車輛不斷增多，對公路承載能力也提出更高的要求。而部分早期修建的公路受到當時技術條件和資金等方面的限制，建設標準相對較低，現已無法滿足車輛通行需要。針對此類公路，可以進行拓寬改建，在改擴建的過程中要做好路基路面設計優化[1]。

1 工程概況

某公路工程修建的年代較為久遠，在服役期間出現大量的病害問題，于2005 年采用“白改黑”的方案，對該公路全線改造，目前為瀝青混凝土路面。隨著車流量的進一步增大，原本的雙向四車道已經無法滿足通行需要，經研究后決定對該公路拓寬改建，以兩側拼寬的方法，將四車道改為八車道。與此同時，提高行車速度至100km/h，拓寬后的路基寬度為42m。

2 公路改擴建中路基路面設計優化措施

2.1 路基設計

2.1.1 原路基填料分析

在查閱該公路有關資料的基礎上，通過現場勘查獲悉路基采用的是亞黏性土填料，軟土路基以碎石樁加塑料排水板的方式處理，由勘查結果得知，路基基本處于穩定狀態。為進一步了解原路基所用填料的物理力學性質，在路基拼寬范圍內共計布設測點8 個，對填料取樣試驗，檢測結果如表1 所示。

表1 原路基填料試驗檢測結果

由表1 中的數據可知，原路基填料的性質為弱- 中等膨脹性，路肩的壓實度與現行規范標準的規定要求不符。

2.1.2 地質情況

在本工程沿線上，多處分布軟土，基本上都被黏性土覆蓋，以淤泥質粉質黏土為主，埋深深度在0-5.0m 之間，厚度最大的部位達到16.5m。通過檢測得到軟土的物理力學性質指標，具體如表2 和表3 所示。

表2 軟土物理性質

表3 軟土力學性質

2.1.3 設計原則

在開展路基設計時，要遵循資源再利用、保護生態環境、安全舒適的原則，按照路基的挖填高度，合理應用新技術、新工藝、新材料，選取適宜的路基斷面型式、填料設計參數、搭接模式、不良地質處理方案，確保改建后的路基結構穩定[2]。

2.1.4 路基橫斷面設計

本次改擴建將公路的雙向四車道改為八車道，行車時速提升至100km/h，按照拼寬方案，并參考現行的公路路基設計規范標準，擬定以下幾種斷面形式：兩側拼接、右側單側拼接等。

2.1.5 填料設計

2.1.5.1 該公路地表土體以弱- 中等膨脹黏性土為主，依據土體的物理力學指標，采用路堤填土摻灰5%、路床8%；挖方路基將路面以下1.2m 左右全部翻挖，承載比不達標的路床，通過石灰改良土體性質后回填；要求0.3m 以內的承載比值達到8，0.3-1.2m 的承載比值應達到5。

2.1.5.2 臺背、管涵以及通道等部位，用碎石土直接填筑。縱坡抬升高度達到2.0m 以上的路段，選用氣泡輕質混合土作為填料；池塘清淤后，用舊路的水泥混凝土板經破碎處理后回填，欠缺的部分用5%石灰土回填，壓實度要達到規范要求。

2.1.6 銜接設計

2.1.6.1 雙側拼寬路基的銜接銜接設計方法如下：在填方路段上，對原路邊坡進行清表、削坡，開挖臺階。如圖1 所示,首級臺階的尺寸為1.5×1.5m，之后每一級臺階的尺寸均為1.0×1.0m，而最后一級臺階的尺寸小于1.5m 時，可一次性開挖，超過1.5m 時分成兩次開挖；在路床位置處開挖三級臺階，并在頂部鋪設厚度為15cm 的舊料，其余部位回填摻灰土，當舊料不足時，可以用摻灰土替代。同時在路床頂面以下30cm 和75cm 的地方，分別鋪設土工格柵。對于填方高度超過8.0m 的路堤，可在中部增設土工格柵。

圖1 路基拼寬示意圖

2.1.6.2 將原路堤的擋土墻拆除，基礎保留不拆，同時拆除原路肩擋土墻的上部，下部不拆，具體的工序為填土、拆墻、填土，搭接方式同填方路段；對挖方路段的路床進行開挖，開挖位置選擇在距離路基邊線1.7m 處，挖好之后，在頂部鋪設厚度為15cm 的舊料，隨后用摻灰土對其余部分回填；對于巖質挖方路段，在路基拼接時，可以不對路床做任何處理。

2.1.7 不良地質設計

結合本工程地質勘查報告，以軟土的物理和力學指標作為主要依據，得出如下結果：軟土地基處理完畢后，路基拼接部位的沉降量為1.1-1.5cm 左右，邊坡坡腳位置處的沉降量約為1.0cm，與規范要求的工后沉降相符。原路基的地基土體在公路結構自重和車輛荷載的作用下，已經基本固結，現場檢測地基土的固結度在85-96%左右，為避免拼寬后的新路基與原路基之間出現較大的沉降差異，針對含有軟弱土體的路段，設計如下措施：

2.1.7.1 軟土厚度在3.0m 以內的路段，采用土體換填的處置措施，選用級配良好的碎石作為換填材料，同時并將表層的淤泥直接清除。對于高度在5.0m 以上的路堤，選用臨時鋼板樁支護措施，需注意防止路堤開挖過程中導致原路下沉[3]。

2.1.7.2 軟土厚度在15m 以內的路段，采用水泥攪拌樁處理措施，樁徑為500mm，樁間距設定為1.2m，按三角形布設；軟土厚度在15m 以上的路段，設計采用預制管樁處理措施，樁徑300mm，管壁的厚度為70mm 樁的中心間距控制在2.2-3.2m 之間，呈正方形布設，樁頂深入樁帽50mm，選用強度等級為C30的混凝土對樁帽進行現場澆筑。

2.2 路面設計

2.2.1 新路面結構

為滿足該公路路面拼寬后重載車輛的通行需要，以路面行駛大型車輛為依據，計算軸載，車道的系數取0.5，使用年限為15a，經過計算得到的累計軸載為3.224 次，據此對拼寬后的瀝青混凝土路面彎沉值進行設計取值，為0.189mm。原瀝青路面結構層的厚度為18cm，拼寬后的瀝青面層的總厚度為28cm。為進一步減小基層內荷載應力，在瀝青混凝土面層下設置瀝青穩定碎石聯結層，該公路拼寬后的主線路面結構如下：上面層為厚度4.0cm 的改性瀝青混凝土，中面層為厚度6.0 的改性瀝青混凝土，下面層為厚度8.0cm 的改性瀝青混凝土，聯結層為厚度10cm 的瀝青穩定碎石。通過測算，增設厚度10cm 的瀝青穩定碎石聯結層后，路面結構的整體性能得到顯著提升，使瀝青路面能夠承受40-45a 左右的工可預測交通量。

2.2.2 拼接設計

原路肩的路面結構缺少底基層，拼寬改建后路肩的承載力無法滿足行車需要。故此，在拼接設計中，需要將之挖除重建。該路段的承載比值為6%，依據現行規范要求設計路床處置措施，要充分考慮拼寬后的行車道行駛重載車量的要求，選用4%水泥處置路床。

2.2.3 排水設計

拼寬后的新路面要高于原路面，降雨后會引起舊路積水無法從橫坡順利排出，可采取如下排水舉措：出水口的間距設定為100m，在臨時排水路面上開槽，每隔20m 鋪設一道鋼筋管，橫向排水選用直徑30mm 的HDPE 管，外部用混凝土包覆。

3 結論

綜上所述，為使改建后的公路滿足日益增長的交通流量，要合理進行路基路面設計工作。路基設計時應注重分析原路基的填料及地質情況，合理設計填料，滿足拓寬路基填筑要求；路面設計時將重點放在結構和拼接兩個方面。