改擴建道路路線與路面路基設(shè)計分析

摘要 隨著我國交通通行量的不斷增加，現(xiàn)狀道路路網(wǎng)出現(xiàn)多類型病害。道路改擴建能夠提升道路承載水平，改善區(qū)域交通穩(wěn)定性。道路方案設(shè)計作為改擴建工程研究關(guān)鍵工作，包含路線、路面、路基等內(nèi)容，研究其設(shè)計要點具備顯著的社會經(jīng)濟效益。文章依托廣州市某山區(qū)道路改擴建項目進行不同路線設(shè)計比選，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟評估獲取了最優(yōu)的路線方案，并著重對路基路面設(shè)計要點進行了闡述，以期為類似項目建設(shè)提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞 道路改擴建；路線設(shè)計；路基路面

中圖分類號 U416 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）17-0025-03

0 引言

交通流量的逐年遞增促使道路路網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)，道路改擴建能夠適應(yīng)不斷增大的交通需求壓力。道路改擴建涉及內(nèi)容相對較多，前期道路方案設(shè)計決定了后續(xù)關(guān)聯(lián)工程的實施。改擴建方案需要結(jié)合實際交通環(huán)境、地形地貌等條件進行合理優(yōu)化，并依據(jù)技術(shù)經(jīng)濟指標進行多方案比選。道路路線、路基、路面等作為道路改擴建方案的關(guān)鍵內(nèi)容，其設(shè)計質(zhì)量需要引起人們的重點關(guān)注。良好的前期方案設(shè)計能夠有效減少施工成本，提升道路通行水平，延長道路的使用年限。

1 改擴建道路設(shè)計基本要求

1.1 路線設(shè)計

在改擴建道路路線設(shè)計階段，技術(shù)人員需要充分調(diào)查舊路交通現(xiàn)狀，熟悉路線設(shè)計基本要求，加強現(xiàn)場地形勘察，對舊路路線平、縱、橫設(shè)計指標進行全面研究，綜合路線設(shè)計環(huán)境進行改擴建方案的構(gòu)建。改擴建工程可分為原有項目基礎(chǔ)上的改建、新建項目兩類，前者不需要考慮重新布線，后者則需要依據(jù)實際建設(shè)要求重新設(shè)計路線。線路的選擇對后續(xù)工作的開展至關(guān)重要，技術(shù)人員需要通過不同方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，評選出最佳的線路方案，滿足交通流量的基本需求。

1.2 路基路面設(shè)計

1.2.1 路基路面

在改擴建路基路面設(shè)計階段，則應(yīng)開展現(xiàn)狀道路路面的檢測工作，對其中存在的路基路面質(zhì)量缺陷進行分析，為改擴建道路提供一定參考，同時需明確改擴建路基路面的構(gòu)造體系，合理設(shè)計路基坡度、路基寬度、路面結(jié)構(gòu)層形式及選取材料要求等。改擴建路基路面需要適應(yīng)較大的交通流量及超重載車輛的通行需求，多采取單側(cè)、雙側(cè)路基加寬形式（新建路線則重新設(shè)計路基路面），并結(jié)合線路選擇、地形地貌等特點合理優(yōu)化技術(shù)標準，降低土方開挖的回填量，減少施工成本的浪費[1]。

1.2.2 管路排線

路基路面設(shè)計中，需要對建設(shè)場址相關(guān)管線進行有效排查，分析通信、供水、電力管線管道分布對路基路面設(shè)計的影響，避免造成因管線排布缺陷而引發(fā)的二次返工返修。此外，軟土地區(qū)路基不均勻沉降問題也應(yīng)引起重視，路基不均勻沉降容易引發(fā)路面結(jié)構(gòu)開裂、路基邊坡坍塌失穩(wěn)等病害。技術(shù)人員需要對路基沉降進行分析計算，并采取有效的加固措施，確保路基路面使用壽命。

2 道路現(xiàn)狀分析

廣州市某山區(qū)道路改造工程全長5.4 km，沿線地形高差變化幅度較大，最大可達220 m，土質(zhì)以軟土為主，局部裸露巖石，地貌較為復(fù)雜。區(qū)域路網(wǎng)經(jīng)多年運營，基本達到二級公路設(shè)計標準。該道路經(jīng)多次改造，雖然路基加寬至9.5 m，但是受限于資金投入及地形環(huán)境，并未對平縱面線形設(shè)計指標進行優(yōu)化，路線整體仍舊為四級公路設(shè)計標準。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查表明，該道路平縱面線形設(shè)計指標基本達到極限值，道路縱坡最大值接近9.2%，平均縱坡為5.5%；內(nèi)設(shè)平曲線共52個，平曲線半徑最小值為19 m，半徑不超過55 m的平曲線為28個，占比超過50%。局部路段存在陡坡急彎，路段視距條件極差，交通沖突時常發(fā)生，嚴重降低了道路的使用功能，威脅行車安全。此外，該道路日交通量接近2 900輛左右，且逐年增長趨勢較大，現(xiàn)狀道路難以適應(yīng)日益增長的交通需要，由于銜接處多為二級公路，該道路線形設(shè)計指標對全路網(wǎng)的運營影響極大。該道路受地形限制較為顯著，在原道路基礎(chǔ)上進行改擴建工作較為復(fù)雜[2]。

項目擬新建路線，將對原有交通流量進行分流，減緩該處交通壓力，需要對原有道路增設(shè)必要的交通防護措施。通過該區(qū)域未來10年的交通發(fā)展規(guī)劃可知，新建路線主要設(shè)計在原有路線左側(cè)，以便更好地與區(qū)域路網(wǎng)相互結(jié)合，道路改擴建路線規(guī)劃示意圖如圖1所示：

3 路線方案設(shè)計

3.1 總體設(shè)計原則

改建路線應(yīng)能滿足區(qū)域交通流量需求，改善舊路交通缺陷。路線方案總體設(shè)計應(yīng)呈現(xiàn)安全、快捷、工程量少的特點，能夠結(jié)合地形、地貌及現(xiàn)場構(gòu)筑物位置等環(huán)境合理應(yīng)用路線相關(guān)設(shè)計指標，對沿線村落提供必要的生產(chǎn)生活便利。

3.2 技術(shù)標準

改建道路根據(jù)實際交通量分布擬采取二級公路技術(shù)標準進行路線設(shè)計，考慮左線位置存在數(shù)量較多的超重載車輛通行情況，設(shè)計道路速度為40 km/h、荷載等級為公路I級，路線設(shè)計參數(shù)應(yīng)滿足規(guī)范要求，具體如表1所示。

3.3 方案比選

3.3.1 方案I

方案I作為推薦方案，設(shè)計路線起點位于原道路A點，距公路收費站南部0.9 km，沿左側(cè)方向順著山坡進行展線，在臨近村落北部的溝谷內(nèi)設(shè)置回頭線進行跨越，其后經(jīng)三個村落至山腳位置設(shè)置回頭彎線，線位需要順著原道路左側(cè)山坡布置，最后銜接于橫向二級公路（終點位置B）。方案I路線設(shè)計全長達到6.4 km，主要技術(shù)指標如下：路線平面共設(shè)計24個平曲線交點，平曲線長度占路線全長的51%，平曲線半徑控制在100～150 m范圍；全線共設(shè)計回頭曲線4處，回頭曲線半徑分布在35～60 m之間；路線縱斷面共存在12個變坡點，豎曲線長度占路線全長的31%，最大縱坡3處，設(shè)計坡度為5%，最小縱坡1處，設(shè)計坡度為0.9%，路線平均縱坡為4.1%；路線最短坡長1處，設(shè)計為125 m，凹、凸豎曲線最小半徑設(shè)計為4 000 m，分別存在1處[3]。

3.3.2 方案II

方案II為比較方案，該方案路線設(shè)計起點同樣位于原道路A點，在首個山坡位置左側(cè)進行原道路分流，之后沿著山坡左側(cè)進行布線，在臨近村落的溝谷內(nèi)需要設(shè)置回頭彎線進行跨越，之后在村落南側(cè)進行布線，穿越山脊后則需要在山腳位置設(shè)置回頭彎線，順著舊路左側(cè)坡面布線后匯交二級公路于B點。方案II路線設(shè)計全長6.1 km，路線主要技術(shù)指標如下：路線平面共設(shè)計24個平曲線交點，平曲線長度占全線長度的56%，平曲線設(shè)計半徑控制在110～160 m之間，全線設(shè)計有3處直徑大于35 m的回頭曲線；路線縱斷面設(shè)計有16個變坡點，豎曲線長度占全線長度的41%，最大縱坡設(shè)計有5處，坡度為5.2%，最小縱坡設(shè)計1處，坡度設(shè)計為0.9%；最短坡長設(shè)計有1處，設(shè)計為175 m，凹、凸豎曲線最小半徑設(shè)計為4 000 m，分別存在1處。

3.4 評選結(jié)論

方案I具備以下優(yōu)點：路線縱面設(shè)計平均縱坡為4.1%，最大縱坡為5%，對于路段超重載車輛通行較為有利；路線途經(jīng)較多的村落，對當?shù)鼐用癯鲂刑峁┹^大便利，且總體交通組織流暢，交通合流、分流位置不會出現(xiàn)安全沖突。此外，方案I高填深挖路段較少，土石方工程量較少，對周圍山區(qū)生態(tài)破壞程度小；路線橋梁工程等關(guān)聯(lián)構(gòu)筑物數(shù)量少，施工成本較低，施工難度有限。但是該路線局部路段處于陰坡，且平面指標較低，存在一定的行車安全風險。

方案II優(yōu)點如下：路線基本順著陽坡進行布置，交通組織流暢，陰雨季節(jié)行車不存在安全隱患；路線整體設(shè)計g3jrzSdrC2tLAUdwy1uuJg==較為平緩，土石方開挖較少，對周圍生態(tài)影響程度有限；橋梁工程等構(gòu)筑物數(shù)量少，造價低，施工方便。缺點如下：路線平面、縱斷面的設(shè)計指標略差于推薦方案，路線平均縱坡為4.2%；路線布設(shè)地質(zhì)條件較差，軟土沉降易過大，后續(xù)路基工程易出現(xiàn)失穩(wěn)坍塌，局部路段需要進行大幅的土石方開挖，也需要做好不良地質(zhì)的處理及加固[4]。

通過技術(shù)指標、施工難度、交通組織及工程造價等幾個方面的比較，項目最終選取方案I作為路線的設(shè)計方案，主要設(shè)計參數(shù)對比如表2所示：

4 路基設(shè)計

4.1 路基設(shè)計參數(shù)

推薦方案I設(shè)計路線存在大范圍的軟土分布，路基設(shè)計需要充分依據(jù)地形地質(zhì)環(huán)境優(yōu)化邊坡坡率，盡可能減少出現(xiàn)土方開挖回填量過大的情況，同時也需要注重周圍生態(tài)環(huán)境的保護。路基設(shè)計寬度為9.5 m，硬路肩（2×0.75 m）+行車道（2×3.75 m）+硬隔離（0.5 m），路肩橫坡、行車道橫坡均設(shè)計為2%。路基標準橫斷面設(shè)計示意圖如圖2所示：

圖2 路基標準橫斷面設(shè)計示意圖（單位：cm）

4.2 路基邊坡

4.2.1 填方路基邊坡

改建道路一般為填方路段，邊坡斜率主要由坡高、填筑材料等因素決定。填方路基邊坡高度不超過8 m時，邊坡設(shè)計為單級邊坡、坡率為1∶1.5。靠近山體處的填方邊坡和山體之間需要做成平臺結(jié)構(gòu)，盡可能充分利用現(xiàn)場土方，確保路基的穩(wěn)定性。當路基填方高度在10～30 m之間時，則為典型高邊坡，該邊坡設(shè)計為臺階形式，單級臺階高度設(shè)計為10 m，一級、二級、三級邊坡坡率分別設(shè)計為1∶1.5、1∶1.75、1∶1.75，邊坡平臺設(shè)計寬度均為2 m。

4.2.2 挖方邊坡

路塹邊坡設(shè)計則需要依據(jù)實際地形地質(zhì)、邊坡高度等條件構(gòu)造其參數(shù)。挖方路段的挖方高度不超過3 m時，邊坡設(shè)計為直線狀、坡率為1∶1；當邊坡高度為3～12 m時，設(shè)計邊坡坡率為1∶0.5，而在施工條件較為寬松區(qū)域，邊坡坡率則可設(shè)置為1∶1，邊坡不設(shè)置臺階；當邊坡開挖高度在12～20 m之間時，則邊坡需要設(shè)置為臺階形式，高度每隔8 m設(shè)置一平臺，平臺寬度應(yīng)控制在3 m以上，挖方邊坡坡率均設(shè)計為1∶0.5；當邊坡高度超過20 m時，邊坡設(shè)計采取臺階形式，單級邊坡高8 m，最后一級邊坡坡率設(shè)計為1∶0.75，其余邊坡均設(shè)計為1：0.5，平臺寬度設(shè)計為3 m。

5 路面設(shè)計

5.1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

路面結(jié)構(gòu)主要依據(jù)交通流量、運輸特點、路面強度要求、外界環(huán)境等條件進行設(shè)計。考慮改建項目的前期資金投入及工程特點，擬采取水泥混凝土路面，結(jié)構(gòu)層設(shè)計如下：水泥混凝土（20 cm）+乳化瀝青封層+水穩(wěn)碎石基層（20 cm）+水穩(wěn)石灰穩(wěn)定砂礫底基層（20 cm），路面結(jié)構(gòu)層總厚度為60 cm。基層水泥劑量為5%，底基層中水泥：石灰：砂礫配比為5∶5∶90。

5.2 結(jié)構(gòu)層材料技術(shù)要求

路面結(jié)構(gòu)層水泥混凝土設(shè)計強度應(yīng)不小于6 MPa，強度等級大于C30。在水泥混凝土設(shè)計中，水泥為42.5級硅酸鹽水泥，粗集料選取潔凈度較高的碎石，最大公稱粒徑不超過31.5 mm，細集料選取中砂，瀝青則選取70號A級重交通石油瀝青，技術(shù)指標如表3所示[5]：

6 結(jié)論

道路改擴建作為緩解交通壓力的重要舉措，前期路線、路基、路面方案研究具有重要的指導(dǎo)意義，在改擴建設(shè)計中應(yīng)綜合現(xiàn)狀道路交通情況、建設(shè)場址地形地貌、技術(shù)經(jīng)濟條件等進行方案優(yōu)化。該文依托廣州市某山區(qū)道路改建項目進行路線方案的比選分析，在此基礎(chǔ)上進行路基路面設(shè)計要點的研究。該改建項目能夠有效控制工程造價，提升區(qū)域交通承載水平，對類似項目建設(shè)具有一定指導(dǎo)作用。

參考文獻

[1]楊偉.泡沫輕質(zhì)土在軟土地基道路改擴建中的應(yīng)用[J].合成材料老化與應(yīng)用，2020（5）：94-96+130.

[2]柳海波.改擴建公路路線設(shè)計中的存在問題及控制重點研究[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（全文版）工程技術(shù)，2023（2）：65-68.

[3]羅劍航，石歡歡.永州某市政道路改擴建項目設(shè)計探討[J].工程技術(shù)研究，2022（10）：209-211.

[4]毛文武.市政道路改擴建工程項目的路基拼接施工[J].建筑發(fā)展，2023（1）：4-6.

[5]秦政.改擴建道路路線與路面路基設(shè)計分析[J].工程技術(shù)研究，2023（21）：175-177.