關(guān)于改擴(kuò)建公路路基路面設(shè)計(jì)方案的分析

何忠文，鄒 穎

(黔東南州交通勘察設(shè)計(jì)院，貴州 黔東南州凱里 556000)

0 引 言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)和現(xiàn)代化建設(shè)不斷推進(jìn)的背景下，公路作為重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施必須發(fā)揮安全保障作用。近年來(lái)，公路的交通壓力越來(lái)越大，在長(zhǎng)時(shí)間的荷載中路基路面會(huì)存在許多安全問(wèn)題，如坍塌、下沉?；诖?，必須通過(guò)改擴(kuò)建工程解決道路交通問(wèn)題。

1 改擴(kuò)建公路路基路面設(shè)計(jì)的重要性和優(yōu)化措施

1.1 重要性

(1)提高公路質(zhì)量

對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)而言，一座城市要想提高經(jīng)濟(jì)水平就要明確修路的重要性，只有交通便利才會(huì)加強(qiáng)各個(gè)城市之間的經(jīng)濟(jì)往來(lái)，促進(jìn)城市更好的發(fā)展。古往今來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的城市都是交通更便利的城市，也是將修路工程放在發(fā)展中心的城市，這一現(xiàn)象就明確表明了便利的交通對(duì)一個(gè)城市發(fā)展的重要性。路面路基的設(shè)計(jì)在公路的改擴(kuò)建施工過(guò)程中，有著重要作用，只有路面路基設(shè)計(jì)的合理，才會(huì)提高公路質(zhì)量，延長(zhǎng)公路的使用壽命，同時(shí)減少修路成本。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，以提高公路的整體質(zhì)量，加強(qiáng)公路的使用效果。

(2)延長(zhǎng)使用壽命

在公路施工過(guò)程中，路面路基是最重要的施工環(huán)節(jié)，只有做好路面路基的施工工作，才能夠確保公路最大程度的發(fā)揮其自身功能和作用，保障公路的順利使用，延長(zhǎng)使用期限。因此，為延長(zhǎng)公路的使用壽命，在實(shí)際施工時(shí)，要加強(qiáng)路面路基的施工質(zhì)量管理。在實(shí)際施工時(shí)要重視路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，強(qiáng)度對(duì)于路基設(shè)計(jì)而言有著重要作用，只有路基具備一定的強(qiáng)度，才能夠荷載一定的車流量和運(yùn)輸量，只有強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)格，才能夠確保公路在使用時(shí)不會(huì)輕易遭到破壞。如果路基強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)格，就會(huì)使公路荷載力降低，在承受一定的車流量后會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致路面下沉、塌陷，增加交通事故的發(fā)生率，影響人們的生命安全。因此，在改擴(kuò)建公路時(shí)，要設(shè)計(jì)合理的方案，通過(guò)提升路基強(qiáng)度來(lái)增加公路的荷載力，減少交通事故發(fā)生，延長(zhǎng)使用壽命。

(3)加強(qiáng)行駛安全

公路在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，路面和路基很容易受到其它因素的影響遭到破壞，如自然災(zāi)害、荷載力不足、新舊路面拼接不良、路面裂縫、地基沉降等等。因此，為加強(qiáng)車輛在行駛中的安全性，應(yīng)提高路基的穩(wěn)定性。我國(guó)土地面積廣闊，不同地區(qū)的地質(zhì)條件不同，同一地區(qū)不同區(qū)域的地質(zhì)也不同，由于某些其余的地質(zhì)狀況不良，導(dǎo)致公路很容易出現(xiàn)沉降、裂縫等現(xiàn)象。長(zhǎng)期使用以及地質(zhì)變化會(huì)導(dǎo)致公路不規(guī)則沉降，破壞路基的穩(wěn)定性。因此，設(shè)計(jì)路面路基時(shí)，要采取先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，以解決公路沉降問(wèn)題，保證公路上行駛車輛的安全性，保障人們的生命安全，減少修路成本。

(4)保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展

優(yōu)化路面路基的設(shè)計(jì)方案，提高改擴(kuò)建公路施工質(zhì)量，以保障后期公路的使用安全，通過(guò)加強(qiáng)路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性，來(lái)保證公路施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以此保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)措施

(1)路面結(jié)構(gòu)

改擴(kuò)建公路能夠有效延長(zhǎng)公路的使用期限，在改擴(kuò)建時(shí)要保證路面和路基的施工材料、結(jié)構(gòu)等相同，確保路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高公路的整體質(zhì)量，確保車輛行駛安全。

(2)排水系統(tǒng)

如果公路長(zhǎng)期積水就會(huì)嚴(yán)重影響使用壽命，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要優(yōu)化排水系統(tǒng)，結(jié)合地質(zhì)狀況，科學(xué)設(shè)計(jì)路面的寬度和坡度，加設(shè)排水槽，確保路面積水能夠順利排出，提高排水系統(tǒng)的實(shí)用性。

(3)特殊位置處理

公路改擴(kuò)建工程對(duì)特殊位置的處理要求較高，對(duì)于需要填方的公路而言，在填筑前要確保填筑材料符合標(biāo)準(zhǔn)，然后進(jìn)行壓實(shí)處理，以提升公路質(zhì)量。

2 設(shè)計(jì)方案選取

2.1 分離加寬

分離加寬的改擴(kuò)建方案，針對(duì)新路基的任務(wù)量相對(duì)更大，在和新建項(xiàng)目的工程量比較時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)該設(shè)計(jì)方案的工程量和用地總量偏差較小，且在處理路基橫坡的過(guò)程中有一定難度。

2.2 單側(cè)拼接加寬

單側(cè)拼接加寬是在原本的路基橫坡上加以修改的，因此還需要將路基中間位置原來(lái)的分隔帶處理掉，不僅有很多任務(wù)量，而且工作的難度也比較大，很難保證新舊路基路面的強(qiáng)度完全一樣

2.3 雙側(cè)拼接加寬

不同于分離加寬和單側(cè)拼接加寬，雙側(cè)拼接加寬的設(shè)計(jì)方案的總體任務(wù)量偏少，然而在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受客觀條件的限制，新舊路基在設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中存在的差距過(guò)大，無(wú)法保證舊路基與新路基拼接的緊密度，容易在應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生病害問(wèn)題。

3 改擴(kuò)建公路路面路基設(shè)計(jì)

3.1 路基設(shè)計(jì)

在改擴(kuò)建公路路基設(shè)計(jì)中，拼寬部分路基和分離增建路基的回彈模量必須滿足我國(guó)當(dāng)前的《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》，不僅如此，拼寬新建部分的路基回彈模量應(yīng)大于公路預(yù)期設(shè)計(jì)值數(shù)。因此，要采取有效的設(shè)計(jì)措施，控制拼寬部分和舊路基之間的差異沉降，確保其緊密結(jié)合。除了回彈模量，路基填料也要符合相關(guān)規(guī)范，不僅要結(jié)合公路原路基周邊的水文地質(zhì)情況，還應(yīng)采用與原路基性質(zhì)相近的填料，或拼接結(jié)合度高的材料。針對(duì)路基路床的拼接部分還要加強(qiáng)補(bǔ)充壓力，保證拼接的整體密實(shí)度。在具體操作時(shí)，拼接部分的路基和原有路基之間應(yīng)采用開挖臺(tái)階的方式拼接，且整體臺(tái)階寬度要大于1 m，通過(guò)由上至下的拼接開挖方式，交替進(jìn)行開挖與拼接填筑。當(dāng)進(jìn)行高路堤與斜坡路基拼寬時(shí)，還要以提高填料質(zhì)量、增強(qiáng)土工合成材料筋性、加大壓實(shí)度等措施縮小路基拼接的差異沉降。部分地區(qū)的改擴(kuò)建公路還會(huì)涉及到軟土拼接，針對(duì)這一復(fù)雜情況，還要在充分調(diào)查當(dāng)前公路沉降情況與穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步協(xié)調(diào)沉降差與穩(wěn)定性，在兩側(cè)拼寬時(shí)面對(duì)地質(zhì)變化差距大的路基，應(yīng)采取分幅的方式進(jìn)行軟土路基設(shè)計(jì)。

3.2 路面設(shè)計(jì)

在改擴(kuò)建路面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以原路面的結(jié)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果為依據(jù)，當(dāng)既有路面技術(shù)滿足設(shè)計(jì)使用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以直接應(yīng)用。在路面設(shè)計(jì)的中應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)化和節(jié)約資源的原則，充分應(yīng)用原路面材料，通過(guò)銑刨和挖出對(duì)其進(jìn)行二次利用。針對(duì)既有的瀝青混凝土路面，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以檢測(cè)結(jié)果為基準(zhǔn)，當(dāng)路面技術(shù)未能滿足改擴(kuò)建設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和使用需要時(shí)，對(duì)于路表彎沉值未超過(guò)0.5 mm或破損量不超過(guò)總量的1/10時(shí)，可以選擇直接加鋪的方式，或者根據(jù)破損的情況，對(duì)基層和面層進(jìn)行病害處理再開展補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。另外，在路面的拼接設(shè)計(jì)過(guò)程中，基層拼接縫應(yīng)避開輪跡帶，瀝青路面也可以采用臺(tái)階搭接的方式。

4 設(shè)計(jì)應(yīng)用處理分析

4.1 路基處理

(1)路基填前處理

對(duì)于需要加寬的路基基地，在開始前應(yīng)清理原地面的表土，同時(shí)用碎石將低洼位置填平再碾壓，待基地壓實(shí)度在90%以上后，再采用25 KJ沖擊碾反壓實(shí)。其中清表土應(yīng)集中管理，待完成路基完成后再用于綠化。

(2)新舊路基拼接處理

為了確保新舊路基的良好拼接效果，有效減少新舊路基的不均勻沉降，使其形成整體，可以采用臺(tái)階式開挖舊路邊坡和路面結(jié)構(gòu)。針對(duì)需要補(bǔ)強(qiáng)處理的舊路路面路段，可以先將舊路的硬路肩部分、路面結(jié)構(gòu)和土路肩挖除，再超挖舊路路床，深度范圍控制100 cm以內(nèi)。

其中，超挖部分應(yīng)和新建加寬部分路基一起進(jìn)行填筑，再整體碾壓，隨后由下至上地在原有路堤邊坡挖開臺(tái)階，邊開挖、邊回填，完成一級(jí)填筑后在進(jìn)行下一級(jí)開挖，如圖1所示。

圖1 分層開挖填筑示意圖

除了挖方和低填路段，在新舊路基拼接處的上下路床底面還要分別布設(shè)一層土工格柵。

(3)填筑壓實(shí)處理

針對(duì)加寬路基也要采取分層填筑和碾壓密實(shí)的方式，其中路基的填充材料既可以選擇挖方路段的礫類土，也可以選擇料場(chǎng)的礫類土。而山區(qū)公路填方路基的填充材料嚴(yán)禁使用黑土地、帶草皮或樹根的土、沼澤土和淤泥，也不能直接使用含水量超標(biāo)的填筑土。在路基夯實(shí)的過(guò)程中，為了提高擴(kuò)改建效率可以選擇沖擊碾壓法，確保在滿足正常壓實(shí)密度的基礎(chǔ)上，使用25 KJ沖擊碾對(duì)基底和上下路堤底面進(jìn)行20遍細(xì)致碾壓。當(dāng)路堤填高每增加1.5 m時(shí)就再重復(fù)碾壓20遍。若路堤填土的高度值未超過(guò)0.8 m，基底壓實(shí)程度必須超過(guò)路床壓實(shí)度，應(yīng)按照重型擊實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，提高填充材料的壓實(shí)度和強(qiáng)度。

(4)軟土路基沉降控制

考慮到部分軟土地基的沉降特點(diǎn)，還要加強(qiáng)沉降控制，在拼接部分的沉降應(yīng)確保其橋頭處小于5 cm，通道涵洞出小于10 cm，其他路段小于15 cm。在差異沉降控制中，應(yīng)滿足拼寬路基要求，保證路拱橫坡度小于0.5%，且相鄰路段在差異沉降影響下的縱坡變化小于0.4%。

4.2 路面處理

針對(duì)主線舊路的強(qiáng)補(bǔ)結(jié)構(gòu)，在處理好路面病害后，可以加鋪改性中?；炷粱旌狭?，破損情況在中級(jí)及以上加鋪穩(wěn)定碎石，次級(jí)或差級(jí)時(shí)還要銑刨原路面并拌冷再生泡沫混合料。針對(duì)舊路兩側(cè)的加寬新建路面結(jié)構(gòu)，以及原路挖出新建的路面結(jié)構(gòu)，在路面上層面應(yīng)選用改性碎石混合料，下層用中粒改性混凝土，并在底基層鋪設(shè)砂礫層。

4.3 邊坡處理

對(duì)于公路的原路基邊坡來(lái)說(shuō)，當(dāng)路基橫坡坡度不超過(guò)1∶ 5的比例時(shí)，緩坡表層土清理完畢后，就可以進(jìn)行路堤填筑。如果在1∶ 5～1∶ 2.5之間，在填筑操作的過(guò)程中除了清理表層土，還要開挖臺(tái)階，臺(tái)階的寬度應(yīng)在2 m以上，且內(nèi)部?jī)A斜范圍在0.02～0.04之間。

4.4 新舊結(jié)合部分的壓實(shí)度控制

在改擴(kuò)建新舊路基路面的壓實(shí)度控制中，應(yīng)采用重量型壓路機(jī)，通過(guò)強(qiáng)震碾壓提升路床和基底部的壓實(shí)效果。同時(shí)，合理增加碾壓次數(shù)，例如：路基邊坡位置應(yīng)重復(fù)碾壓多遍，相應(yīng)地，還要應(yīng)用液壓泵在新舊路基拼接路段進(jìn)行縱向夯實(shí)。

4.5 排水優(yōu)化處理

公路排水功能的優(yōu)化，是提升其安全性并延長(zhǎng)壽命的重要舉措，在路基路面的設(shè)計(jì)方案中還要針對(duì)這一功能進(jìn)行精細(xì)化處理。一方面，要考慮現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境的水文地質(zhì)條件，將其作為設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù)。另一方面，在改擴(kuò)建路基路面工程中還要相應(yīng)地增加側(cè)排水溝的尺寸、加固底部或外用空心結(jié)構(gòu)，如圖2所示，以此提高排水性能，避免長(zhǎng)期積水造成沉降塌陷，影響公路的交通安全。

圖2 路基路面排水設(shè)計(jì)示意圖

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)公路交通量持續(xù)增加的形勢(shì)下，公路改擴(kuò)建路基路面的設(shè)計(jì)質(zhì)量必須進(jìn)一步提升。相關(guān)建設(shè)部門不僅要充分把握不同的設(shè)計(jì)方案，還要了解路基路面的改造和擴(kuò)建設(shè)計(jì)要點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用處理水平，保證工程質(zhì)量，才能為公路交通系統(tǒng)和地區(qū)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。