改擴建公路路基路面設計優(yōu)化淺議
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摘要：改擴建公路路基路面設計需考慮原本路基路面結構，限制較多，需設計人員根據原本公路缺陷，開展優(yōu)化設計?；诖?，結合改擴建公路工程實踐，從改擴建路線工程與路基加寬工程入手，總結改擴建公路路基路面設計方法要點，為設計人員提供經驗參考，以提高改擴建公路路基路面設計水平。
關鍵詞：改擴建公路；路基路面；路基加寬
1引言
隨著交通運輸行業(yè)的發(fā)展及汽車保有量的增多，以及公路路基路面承載能力下降，導致公路路面出現車轍、裂縫等質量通病，降低運行安全性。新建公路投入成本高、建設時間長，影響正常出行，公路改擴建成為解決質量通病的最佳方案。設計是改擴建公路路基路面建設的基礎環(huán)節(jié)，需優(yōu)化落實。在改擴建公路工程中，常見改擴建內容包括線形與路基加寬兩類，基于線形的改擴建是指對公路線形指標進行調整，使其滿足道路等級需求；基于路基加寬的改擴建是指加大公路寬度，滿足日益增長的交通運輸需求[1]。本文以A、B兩處高速公路擴建工程為例，總結路基路面設計要點。
2改擴建公路路基路面設計優(yōu)化措施
2.1改擴建路線工程設計
A高速公路全線長1948km，長直線長度較長，易發(fā)生交通事故，擬開展改擴建路線工程；設計人員對部分路段路線進行改造，優(yōu)化路線設計，并開展路基路面專業(yè)設計，具體的路基路面設計如下。2.1.1路基設計。設計人員綜合考慮原公路的地形地貌等資料，選擇新工藝與新材料開展路基設計工作，涵蓋如下設計內容：（1）整體式路基。該路基結構用于戈壁段和農田區(qū)段，寬度為28m，路基斷面由土路肩、硬路肩、行車道、路緣帶及1/2中央分隔帶組成。硬路肩、行車道及路緣帶的坡度設計為1.5%，土路肩的坡度設計為3%。（2）分離式路基。該路基結構用于新建路段，寬度為13.75m，包括道路兩側的土路肩、硬路肩及行車道。分離式路基結構包括兩項設計方案：①土路肩寬度為0.75m，硬路肩寬度為3.5m和1.25m；②土路肩寬度為0.5m，硬路肩寬度為1m和2m。（3）其他結構。護坡道寬度為1m，向外傾斜，坡度設計為3%；中央分隔帶寬度為3m；對于挖方路段，設計人員設計碎落臺，寬度設計為2m。（4）公路用地范圍。為避免公路改擴建工程對周圍環(huán)境造成影響，設計人員明確公路用地范圍，對于戈壁段，填方路段設計于距離路堤坡角3m的位置，挖方路段設計于在距離路塹坡頂3m的位置；對于農田區(qū)路段，將路堤設計于在距離兩側邊溝或排水溝1m的位置。（5）對于路線平曲線半徑低于5500m的區(qū)域，設計人員在曲線上設置超高，通過繞行車道中心線旋轉的方式，實現公路超高設計目標，超高和常規(guī)路段間的過渡分布于緩和曲線內。2.1.2路面設計設計人員綜合考慮高速公路地形條件，選擇瀝青混凝土路面結構，設計以下兩項結構方案。方案一：以級配砂礫作為底基層，層厚為30cm；水泥穩(wěn)定砂礫基層，層厚為32cm；改性乳化瀝青稀漿封層，層厚為1cm；粗粒式混凝土AC-25C，層厚為7cm；中粒式瀝青混凝土AC-16C，層厚為5cm，該路面結構方案共74cm厚。方案二：以級配砂礫作為底基層，層厚為30cm；水泥穩(wěn)定砂礫基層，層厚為32cm；改性乳化瀝青稀漿封層，層厚為2cm；粗粒式混凝土AC-25C，層厚為6cm；中粒式瀝青混凝土AC-16C，層厚為4cm，該路面結構方案共74cm厚[2]?？紤]高速公路所在地區(qū)的氣候條件，路面面層結構應具備較強性能，路面中層結構應具備抗車轍、高密度等特點，上述兩種方案選用的瀝青材料均符合要求，但方案二設置的面層和中層結構厚度偏小，影響路面結構壓實效果，與方案一相比，路面結構性能薄弱。對此，設計人員選擇方案一作為路面結構方案。同時，結合原公路路面狀況，設計人員開展彎沉檢測等實驗，分析原公路路面缺陷，對路面性能優(yōu)異的區(qū)域，于縱橫縫部分鋪設波纖格柵，再重新鋪設瀝青混凝土路面，鋪設厚度為5cm，鋪設材料為AC-16C瀝青混凝土；對于路面性能薄弱的區(qū)域，刨除路面原本瀝青混凝土結構，重新鋪設瀝青混凝土，AC-16C瀝青混凝土鋪設厚度為5cm，AC-25C瀝青混凝土鋪設厚度為7cm。通過針對性治理方案，改進原公路路面缺陷，提高路面結構強度，發(fā)揮改擴建工程作用。2.1.3排水設計在路基路面結構設計的同時，設計人員需進行排水設計，避免雨水聚集影響道路運行安全和公路使用壽命[3]。對于路基結構，設計人員結合當地氣候條件，在路基兩側設置60cm×60cm的土質邊溝，邊溝結構呈梯形，用于積水和蒸發(fā)，于公路挖方路段的護坡道兩側設置排水溝，大小為180cm×30cm，為手擺卵石淺碟形結構。對于路面結構，選擇散排排水方式；于公路的路線縱坡超過2%區(qū)域的凹曲線部位，設計攔水帶和急流槽，用于緩沖水流，避免其沖刷作用破壞道路邊坡；于公路超高路段區(qū)域，在內側硬路肩邊緣區(qū)域設計攔水帶和邊坡急流槽，加大排水力度。
2.2改擴建路基加寬工程設計
B高速公路為雙向四車道，擬擴建為雙向八車道。為應對逐漸增加的交通流程，開展改擴建路線工程建設，包括新建路基、新建半幅、改造利用整幅、改造利用半幅等工程，高速公路的設計速度為100km/h。B高速公路設計人員根據原高速公路設計圖紙及現場勘查結果，開展路基路面設計工作，具體如下。2.2.1路線設計。設計人員共提供三項設計方案，開展對比分析，選擇最優(yōu)路基加寬路線，具體見表1。綜合分析上述對比結果，方案一受原公路環(huán)境影響大，施工安全隱患多；方案二受環(huán)境影響小，施工難度一般，投入一般；方案三工程量大，施工難度高，工期長。據此，設計人員選擇方案二作為路基加寬設計方案。2.2.2平面設計。明確路線方案后，開展平面設計，綜合評估原公路的路基路面安全性，發(fā)現在某路段公路縱坡較大，且公路兩側建造多個建筑物，并分布河道。設計人員遵循原公路的設計標準，根據方案一的路基加寬范圍，將新車道設計時速設計為100km/h與120km/h，二者相差20km/h，可有效保護原公路路面，提高新增車道的安全性。同時，考慮到河道對改擴建工程的影響，將路基設計為分離式路基，避免施工破壞河道環(huán)境，使施工更為高效便捷[4]。2.2.3拼寬設計。為保障原公路與改擴建部分的有效銜接，設計人員在路基加寬改擴建施工中，融入原公路缺陷改進施工，在拼寬施工前，設計原公路排水運維方案，將原公路與改擴建部分的拼接位置選在遠離軌跡帶的部位，并根據地理條件，選擇合適拼接材料。以某路段為例，原公路兩側分布河塘，路段周圍軟土較多，淺層厚度為0.5～1.5m，深層厚度為9～12m，設計人員在拼寬設計方案中，融入河塘清淤方案，對河塘淤泥進行開挖處理，淺層區(qū)域的軟土使用碎石回填；深層區(qū)域的軟土使用樁基處理，提高路基穩(wěn)定性，預防不均勻沉降。
3結語
綜上所述，在改擴建路線工程中，路基路面設計要點在于結合公路改擴建需求，規(guī)范設計路基、路面及排水溝，優(yōu)化改擴建公路結構；在改擴建路基加寬工程中，路基路面設計要點在于路線設計、平面設計與拼寬設計，設計人員應選擇最優(yōu)建設方案，優(yōu)化設計路基結構與路面參數，注重原公路與改擴建公路的拼接。
參考文獻
[1]班曉軍.改擴建公路路基路面設計中常見問題分析與對策[J].城市建筑，2020，17（27）：179-180.
[2]郭彧.改擴建公路路基路面設計要點[J].智能城市，2020，6（17）：147-148.
[3]宋波.改擴建公路路基路面設計優(yōu)化措施分析[J].黑龍江交通科技，2019，42（6）：44-45.
[4]王廣雷.高速公路改擴建工程路基路面拼寬技術[J].人民交通，2018（3）：76-77.
作者:劉林平 邱金亮 單位:撫州市公路事業(yè)發(fā)展中心 撫州贛東公路設計院