公路工程中改擴(kuò)建公路路線以及路面路基設(shè)計(jì)

柴金燕

（邯鄲市交通運(yùn)輸局公路勘察設(shè)計(jì)院，河北 邯鄲056001）

1 引言

在國(guó)家經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的大背景下，為滿足交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展需求，公路改擴(kuò)建項(xiàng)目的規(guī)模與數(shù)量不斷提升。當(dāng)前公路工程改擴(kuò)建主要分為2種情況，其一為針對(duì)原有道路進(jìn)行擴(kuò)建，利用先進(jìn)的技術(shù)與材料，使公路工程擴(kuò)建完工后滿足行車要求；其二為對(duì)原有道路進(jìn)行擴(kuò)容，也就是對(duì)道路進(jìn)行拓寬處理，同時(shí)在公路內(nèi)合理劃分線路，結(jié)合車流量進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，以緩解不同階段的公路運(yùn)行壓力。因此，公路工程的改擴(kuò)建施工體系不斷豐富完善，只有不斷加強(qiáng)路基與路面設(shè)計(jì)質(zhì)量，搭配科學(xué)合理的平縱融合措施，才能提升公路使用效率，對(duì)交通設(shè)計(jì)及運(yùn)輸行業(yè)具有重要意義。

2 公路工程中改擴(kuò)建公路的路線及路面路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

當(dāng)前公路工程的改擴(kuò)建項(xiàng)目，涉及諸多技術(shù)難點(diǎn)，例如，道路建設(shè)范圍較廣，路基路面設(shè)計(jì)強(qiáng)度較高，為保證改擴(kuò)建項(xiàng)目的順利進(jìn)行，要在計(jì)劃實(shí)施前針對(duì)道路曲線信息進(jìn)行充分掌握。這樣在后期設(shè)計(jì)整改時(shí)，能夠使平面線路調(diào)整更加靈活，使改擴(kuò)建方案滿足原有公路交通運(yùn)輸需求，避免施工中與預(yù)期設(shè)計(jì)方案相悖，更加貼合行業(yè)內(nèi)部設(shè)定的公路整改標(biāo)準(zhǔn)。公路工程中改擴(kuò)建路線及路面路基的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，先要從路線設(shè)計(jì)入手，這也是規(guī)劃公路等級(jí)的主要方式，從當(dāng)前的公路工程改擴(kuò)建設(shè)計(jì)情況來(lái)看，初始工程施工步驟比較復(fù)雜，涉及技術(shù)層面較深，而改擴(kuò)建后的路面想要提高等級(jí)配置，不能完全依靠初始道路的各項(xiàng)指標(biāo)，要借助更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息作為參考，例如，對(duì)路線的走廊帶情況展開(kāi)分析，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行需求，對(duì)新的走廊帶展開(kāi)設(shè)計(jì)。根據(jù)公路改擴(kuò)建后的復(fù)雜程度，進(jìn)行兩側(cè)加寬設(shè)計(jì)，結(jié)合施工過(guò)程中的施工技術(shù)與資源損耗目標(biāo)，合理搭配改擴(kuò)建措施[1]。

2.2 路面路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)

公路工程改擴(kuò)建中的路面路基設(shè)計(jì)主要分為2種形式，即單側(cè)加寬與雙側(cè)加寬。加寬形式主要由原公路的路段情況以及改擴(kuò)建后的相關(guān)要求決定。其中，單側(cè)加寬指的是對(duì)路面的一側(cè)進(jìn)行路基拓寬，這種加寬方式比較簡(jiǎn)單，在展開(kāi)道路設(shè)計(jì)時(shí)，要涉及的施工技術(shù)較少，因此，可以針對(duì)原有的道路地形及線形進(jìn)行整合。同時(shí)這種單側(cè)加寬方式，不會(huì)對(duì)原有的道路排水體系造成過(guò)量損壞，施工人員可以保留住原有一側(cè)的排水體系，在對(duì)另外一側(cè)進(jìn)行加寬處理時(shí)，無(wú)須施工的一側(cè)仍可以保持使用，可以緩解公路工程改擴(kuò)建中的交通運(yùn)輸壓力。而雙側(cè)加寬便是針對(duì)道路兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行加寬拓展，滿足公路的大流量運(yùn)行要求，這種加寬設(shè)計(jì)要以原有的道路為中心線，沿著兩旁的路沿石進(jìn)行加寬處理，在加寬設(shè)計(jì)中會(huì)對(duì)原有的排水系統(tǒng)進(jìn)行改良，只有中間部分的排水系統(tǒng)能夠被保留[2]。

3 公路工程改擴(kuò)建中的原因

3.1 公路兩側(cè)街道老化嚴(yán)重

對(duì)于公路工程改擴(kuò)建中的原因來(lái)說(shuō)，主要有道路兩側(cè)老化嚴(yán)重，原有道路的路基寬度與設(shè)計(jì)參數(shù)相對(duì)較窄，采用的施工技術(shù)相對(duì)較低，隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，原有道路體系以及運(yùn)行負(fù)荷無(wú)法滿足交通運(yùn)輸需求。而且區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展迫切需要公路工程進(jìn)行改擴(kuò)建，改擴(kuò)建項(xiàng)目的建設(shè)用地與城市設(shè)施用地相互之間存在沖突，會(huì)對(duì)公路工程的改擴(kuò)建設(shè)計(jì)構(gòu)成一定的影響。所以在進(jìn)行路線以及路面路基設(shè)計(jì)時(shí)，還要充分考慮原有道路與周圍設(shè)施的排布情況，這樣才能在保證公路工程改擴(kuò)建目標(biāo)的前提下，減少公路改建與城市建設(shè)之間的矛盾[3]。

3.2 交通運(yùn)輸狀況日益復(fù)雜

在與原有公路施工工藝進(jìn)行比較時(shí)，新建公路的施工工藝與設(shè)計(jì)體系較為豐富且多元，而且在設(shè)備、物料、技術(shù)等方面，都存在較大差異，尤其是在現(xiàn)行設(shè)計(jì)與平面縱面相結(jié)合時(shí)，可以根據(jù)路面路基的實(shí)際情況，地質(zhì)勘查結(jié)果，加強(qiáng)公路工程的應(yīng)用質(zhì)量。并且搭配相應(yīng)的維修加固改造措施，這樣都為了滿足交通運(yùn)輸狀況日益復(fù)雜的發(fā)展特點(diǎn)，在進(jìn)行公路工程改擴(kuò)建時(shí)，要對(duì)平面設(shè)計(jì)以及縱面設(shè)計(jì)進(jìn)行擬合，并且對(duì)沉降判定因素進(jìn)行計(jì)算，避免交通運(yùn)輸狀況對(duì)于公路工程改擴(kuò)建設(shè)計(jì)構(gòu)成阻礙。

3.3 與國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在矛盾

改擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)原則是充分利用原有工程，而我國(guó)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》自1988年以來(lái)經(jīng)歷了JTJ 01—1988、JTG B01—2003及現(xiàn)行的JTG B01—2014 3個(gè)版本，原有工程勢(shì)必存在不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的情況，若全部滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，將造成原有工程的廢棄，新建工程規(guī)模劇增，這樣會(huì)增加公路改擴(kuò)建的工程總量。因此在改擴(kuò)建設(shè)計(jì)時(shí)，需要合理確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、多次論證、多方案比選，權(quán)衡利弊，選擇合理、經(jīng)濟(jì)的改擴(kuò)建方案。

4 公路工程改擴(kuò)建設(shè)計(jì)案例

4.1 工程概況

文章為準(zhǔn)確分析公路工程改擴(kuò)建中的線路、路面、路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際工程情況展開(kāi)分析，通過(guò)對(duì)平縱結(jié)合措施、線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行匯總，進(jìn)而得到科學(xué)合理的改擴(kuò)建線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系。案例工程具體情況如表1所示。本工程的原有路段為雙向4車道，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，路基設(shè)計(jì)寬度為25.5 m，為滿足現(xiàn)階段的道路交通運(yùn)輸需求，針對(duì)該路段進(jìn)行改擴(kuò)建設(shè)計(jì)。

表1 公路改擴(kuò)建項(xiàng)目情況

4.2 線形設(shè)計(jì)措施

線形設(shè)計(jì)是改擴(kuò)建公路工程的主要內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員要對(duì)建設(shè)情況進(jìn)行深入分析。例如，對(duì)原有公路運(yùn)行中的病害問(wèn)題，交通擁堵情況進(jìn)行匯總，同時(shí)還要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查，找出各類交通問(wèn)題的形成原因，明確公路設(shè)計(jì)工作的影響因素，這樣才能在設(shè)計(jì)中有效規(guī)避安全隱患。通過(guò)對(duì)原有公路的平面、縱面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與恢復(fù)，計(jì)算出運(yùn)行階段、荷載作用下產(chǎn)生的不均勻沉降值，分析路面改建加鋪工作中的影響因素，通過(guò)對(duì)新舊路面路基情況進(jìn)行對(duì)比，開(kāi)展后續(xù)的平面設(shè)計(jì)與縱面設(shè)計(jì)工作。本次公路工程改擴(kuò)建項(xiàng)目中，采用車載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)，對(duì)原公路采用高精度三維地面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)使用激光分類專業(yè)軟件，對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與誤差修正，滿足道路的改擴(kuò)建擬合設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為后續(xù)的路面路基設(shè)計(jì)與公路工程施工提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支持。

4.3 平面線性擬合設(shè)計(jì)

開(kāi)展平面線形擬合設(shè)計(jì)，要在1∶1000的數(shù)字地形圖基礎(chǔ)上，利用車載激光三維掃描技術(shù)，對(duì)路面上的車道標(biāo)線等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并且以中央分隔帶兩側(cè)的標(biāo)線為主要依據(jù)，對(duì)舊路進(jìn)行擬合與誤差分析，最大限度地?cái)M合出舊路的實(shí)際線位，從本質(zhì)上減少擬合線路與實(shí)際線路的差距，這樣可以提升后續(xù)線路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確程度。而改擴(kuò)建公路主要表現(xiàn)為平面線形，造成交通事故的主要原因是行駛路線突然發(fā)生變化，車輛無(wú)法及時(shí)做出調(diào)整，因此要對(duì)原有的建筑物進(jìn)行分析，并且對(duì)全新的平面路線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行擬合，設(shè)計(jì)人員可以采用多曲線擬合設(shè)計(jì)方式，使路線設(shè)計(jì)的可靠程度得到提升。平面擬合工作還要嚴(yán)格按照公路平穩(wěn)轉(zhuǎn)化、有效銜接的原則展開(kāi)設(shè)計(jì)，如當(dāng)路線中存在長(zhǎng)圓弧度區(qū)域時(shí)，還要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際勘測(cè)，根據(jù)周邊的具體情況，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

4.4 縱面線形擬合設(shè)計(jì)

在進(jìn)行縱面線形擬合設(shè)計(jì)時(shí)，要采用機(jī)載激光擬合縱面數(shù)據(jù)，與實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比，提高平面縱面擬合線形與實(shí)際情況的契合程度，這樣可以提高設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性，達(dá)到工程經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)目的。車輛安全通行中，豎曲線坡度行車視距與坡長(zhǎng)是縱面擬合設(shè)計(jì)的關(guān)鍵影響因素。豎曲線通行車輛主要是平動(dòng)、法向移動(dòng)方式，受力作用逐漸加快，這樣便會(huì)引發(fā)各類安全事故。因此，技術(shù)人員要針對(duì)縱面擬合展開(kāi)分析，一方面根據(jù)原有公路兩側(cè)的建筑物進(jìn)行分析，保證分段擬合設(shè)計(jì)得到統(tǒng)一，另一方面則是對(duì)公路的地質(zhì)條件進(jìn)行分析，保證公路路線縱線設(shè)計(jì)的平緩性。在擬合設(shè)計(jì)中還要對(duì)各類影響因素展開(kāi)分析，如周邊建筑物的高度，公路中心線變更情況，需要對(duì)全部路線進(jìn)行認(rèn)真檢查，避免設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在失誤與隱患。

4.5 路基拼接方案設(shè)計(jì)

對(duì)于路面路基的拼接方案，主要分為單側(cè)加寬與雙側(cè)加寬2種。其中單側(cè)加寬要在原有道路的一側(cè)進(jìn)行加寬設(shè)計(jì)，由于僅有一條施工銜接縫，因此，施工作業(yè)面較單一，施工質(zhì)量可以得到保證。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到原道路的交通運(yùn)行情況，以利于舊路的運(yùn)行通暢為主，施工期間臨時(shí)工程與占地情況也要做出綜合考慮，可以拆除原有的中央分離帶，促進(jìn)兩側(cè)車流的合理分配。兩側(cè)加寬適用于通過(guò)城鎮(zhèn)地區(qū)的主要道路，在高等級(jí)公路擴(kuò)建中具有一定優(yōu)勢(shì)，但是原有公路兩側(cè)的防護(hù)與排水措施要拆除重建，在施工過(guò)程中會(huì)阻礙到原有交通體系運(yùn)行，很難保證新舊路基之間的整體性和緊密程度。如舊路路基含水量大或坡面松散，要采用1∶1開(kāi)挖設(shè)計(jì)方案，當(dāng)舊路路基含水量大或坡面松散、坍塌、可采用如下方案：在清坡0.3 m后，沿坡面1∶1開(kāi)挖，挖出的土方經(jīng)晾曬后加以利用，路堤基底設(shè)置0.5 m厚透水層，加強(qiáng)路面與路基防水功能。

4.6 低填與挖方路段設(shè)計(jì)措施

進(jìn)行低填與挖方路段設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)地表以下的路床范圍進(jìn)行勘測(cè)。根據(jù)圖紙情況，選擇反挖回填碾壓處理方式，對(duì)路床80 cm范圍內(nèi)的土質(zhì)及全風(fēng)化巖質(zhì)路段，根據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行反挖回填或砂礫換填處理。為減少新舊路基不均勻沉降情況，還要對(duì)土質(zhì)及全風(fēng)化巖質(zhì)路段的路床底部采用25 kg沖擊壓路機(jī)進(jìn)行碾壓處理。在公路工程改擴(kuò)建后期，還要對(duì)路基路面排水設(shè)計(jì)進(jìn)行重新整合，遵守防、排、輸三者協(xié)同原則，兼顧路基、防護(hù)、地基處理，以及特殊路基的處理措施，貫徹保護(hù)環(huán)境設(shè)計(jì)理念與該區(qū)域的排灌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，科學(xué)開(kāi)展公路工程改擴(kuò)建項(xiàng)目設(shè)計(jì)，要合理利用原有公路優(yōu)勢(shì)，根據(jù)交通運(yùn)輸情況與地質(zhì)勘查結(jié)果，合理進(jìn)行布局，盡量選擇對(duì)土地資源占用少，有利于車輛通行的改擴(kuò)建方案。本文對(duì)公路工程中改擴(kuò)建公路路線以及路面路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行研究，首先闡述公路改擴(kuò)建原則，其次指出現(xiàn)階段公路擴(kuò)建設(shè)計(jì)中的影響因素，最后根據(jù)實(shí)際案例，提出公路線路設(shè)計(jì)、平縱結(jié)合設(shè)計(jì)措施，通過(guò)對(duì)線形設(shè)計(jì)、平面線性擬合、縱面線形擬合、路基拼接方案、低填挖方路段設(shè)計(jì)進(jìn)行整合，使公路工程改擴(kuò)建設(shè)計(jì)方案更具可行性，為城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。