改擴(kuò)建公路路基路面設(shè)計(jì)優(yōu)化淺議
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摘要：改擴(kuò)建公路路基路面設(shè)計(jì)需考慮原本路基路面結(jié)構(gòu)，限制較多，需設(shè)計(jì)人員根據(jù)原本公路缺陷，開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)?；诖耍Y(jié)合改擴(kuò)建公路工程實(shí)踐，從改擴(kuò)建路線工程與路基加寬工程入手，總結(jié)改擴(kuò)建公路路基路面設(shè)計(jì)方法要點(diǎn)，為設(shè)計(jì)人員提供經(jīng)驗(yàn)參考，以提高改擴(kuò)建公路路基路面設(shè)計(jì)水平。
關(guān)鍵詞：改擴(kuò)建公路；路基路面；路基加寬
1引言
隨著交通運(yùn)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(dǎo)致公路路面出現(xiàn)車轍、裂縫等質(zhì)量通病，降低運(yùn)行安全性。新建公路投入成本高、建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，影響正常出行，公路改擴(kuò)建成為解決質(zhì)量通病的最佳方案。設(shè)計(jì)是改擴(kuò)建公路路基路面建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，需優(yōu)化落實(shí)。在改擴(kuò)建公路工程中，常見(jiàn)改擴(kuò)建內(nèi)容包括線形與路基加寬兩類，基于線形的改擴(kuò)建是指對(duì)公路線形指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，使其滿足道路等級(jí)需求；基于路基加寬的改擴(kuò)建是指加大公路寬度，滿足日益增長(zhǎng)的交通運(yùn)輸需求[1]。本文以A、B兩處高速公路擴(kuò)建工程為例，總結(jié)路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
2改擴(kuò)建公路路基路面設(shè)計(jì)優(yōu)化措施
2.1改擴(kuò)建路線工程設(shè)計(jì)
A高速公路全線長(zhǎng)1948km，長(zhǎng)直線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，易發(fā)生交通事故，擬開(kāi)展改擴(kuò)建路線工程；設(shè)計(jì)人員對(duì)部分路段路線進(jìn)行改造，優(yōu)化路線設(shè)計(jì)，并開(kāi)展路基路面專業(yè)設(shè)計(jì)，具體的路基路面設(shè)計(jì)如下。2.1.1路基設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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(kāi)展路基設(shè)計(jì)工作，涵蓋如下設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）整體式路基。該路基結(jié)構(gòu)用于戈壁段和農(nóng)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(shè)計(jì)為1.5%，土路肩的坡度設(shè)計(jì)為3%。（2）分離式路基。該路基結(jié)構(gòu)用于新建路段，寬度為13.75m，包括道路兩側(cè)的土路肩、硬路肩及行車道。分離式路基結(jié)構(gòu)包括兩項(xiàng)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)。護(hù)坡道寬度為1m，向外傾斜，坡度設(shè)計(jì)為3%；中央分隔帶寬度為3m；對(duì)于挖方路段，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)碎落臺(tái)，寬度設(shè)計(jì)為2m。（4）公路用地范圍。為避免公路改擴(kuò)建工程對(duì)周圍環(huán)境造成影響，設(shè)計(jì)人員明確公路用地范圍，對(duì)于戈壁段，填方路段設(shè)計(jì)于距離路堤坡角3m的位置，挖方路段設(shè)計(jì)于在距離路塹坡頂3m的位置；對(duì)于農(nóng)田區(qū)路段，將路堤設(shè)計(jì)于在距離兩側(cè)邊溝或排水溝1m的位置。（5）對(duì)于路線平曲線半徑低于5500m的區(qū)域，設(shè)計(jì)人員在曲線上設(shè)置超高，通過(guò)繞行車道中心線旋轉(zhuǎn)的方式，實(shí)現(xiàn)公路超高設(shè)計(jì)目標(biāo)，超高和常規(guī)路段間的過(guò)渡分布于緩和曲線內(nèi)。2.1.2路面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人員綜合考慮高速公路地形條件，選擇瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)以下兩項(xiàng)結(jié)構(gòu)方案。方案一：以級(jí)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(jié)構(gòu)方案共74cm厚。方案二：以級(jí)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(jié)構(gòu)方案共74cm厚[2]。考慮高速公路所在地區(qū)的氣候條件，路面面層結(jié)構(gòu)應(yīng)具備較強(qiáng)性能，路面中層結(jié)構(gòu)應(yīng)具備抗車轍、高密度等特點(diǎn)，上述兩種方案選用的瀝青材料均符合要求，但方案二設(shè)置的面層和中層結(jié)構(gòu)厚度偏小，影響路面結(jié)構(gòu)壓實(shí)效果，與方案一相比，路面結(jié)構(gòu)性能薄弱。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員選擇方案一作為路面結(jié)構(gòu)方案。同時(shí)，結(jié)合原公路路面狀況，設(shè)計(jì)人員開(kāi)展彎沉檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)，分析原公路路面缺陷，對(duì)路面性能優(yōu)異的區(qū)域，于縱橫縫部分鋪設(shè)波纖格柵，再重新鋪設(shè)瀝青混凝土路面，鋪設(shè)厚度為5cm，鋪設(shè)材料為AC-16C瀝青混凝土；對(duì)于路面性能薄弱的區(qū)域，刨除路面原本瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，重新鋪設(shè)瀝青混凝土，AC-16C瀝青混凝土鋪設(shè)厚度為5cm，AC-25C瀝青混凝土鋪設(shè)厚度為7cm。通過(guò)針對(duì)性治理方案，改進(jìn)原公路路面缺陷，提高路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，發(fā)揮改擴(kuò)建工程作用。2.1.3排水設(shè)計(jì)在路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，設(shè)計(jì)人員需進(jìn)行排水設(shè)計(jì)，避免雨水聚集影響道路運(yùn)行安全和公路使用壽命[3]。對(duì)于路基結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件，在路基兩側(cè)設(shè)置60cm×60cm的土質(zhì)邊溝，邊溝結(jié)構(gòu)呈梯形，用于積水和蒸發(fā)，于公路挖方路段的護(hù)坡道兩側(cè)設(shè)置排水溝，大小為180cm×30cm，為手?jǐn)[卵石淺碟形結(jié)構(gòu)。對(duì)于路面結(jié)構(gòu)，選擇散排排水方式；于公路的路線縱坡超過(guò)2%區(qū)域的凹曲線部位，設(shè)計(jì)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(nèi)側(cè)硬路肩邊緣區(qū)域設(shè)計(jì)攔水帶和邊坡急流槽，加大排水力度。
2.2改擴(kuò)建路基加寬工程設(shè)計(jì)
B高速公路為雙向四車道，擬擴(kuò)建為雙向八車道。為應(yīng)對(duì)逐漸增加的交通流程，開(kāi)展改擴(kuò)建路線工程建設(shè)，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(shè)計(jì)速度為100km/h。B高速公路設(shè)計(jì)人員根據(jù)原高速公路設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果，開(kāi)展路基路面設(shè)計(jì)工作，具體如下。2.2.1路線設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員共提供三項(xiàng)設(shè)計(jì)方案，開(kāi)展對(duì)比分析，選擇最優(yōu)路基加寬路線，具體見(jiàn)表1。綜合分析上述對(duì)比結(jié)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(zhǎng)。據(jù)此，設(shè)計(jì)人員選擇方案二作為路基加寬設(shè)計(jì)方案。2.2.2平面設(shè)計(jì)。明確路線方案后，開(kāi)展平面設(shè)計(jì)，綜合評(píng)估原公路的路基路面安全性，發(fā)現(xiàn)在某路段公路縱坡較大，且公路兩側(cè)建造多個(gè)建筑物，并分布河道。設(shè)計(jì)人員遵循原公路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)方案一的路基加寬范圍，將新車道設(shè)計(jì)時(shí)速設(shè)計(jì)為100km/h與120km/h，二者相差20km/h，可有效保護(hù)原公路路面，提高新增車道的安全性。同時(shí)，考慮到河道對(duì)改擴(kuò)建工程的影響，將路基設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。為保障原公路與改擴(kuò)建部分的有效銜接，設(shè)計(jì)人員在路基加寬改擴(kuò)建施工中，融入原公路缺陷改進(jìn)施工，在拼寬施工前，設(shè)計(jì)原公路排水運(yùn)維方案，將原公路與改擴(kuò)建部分的拼接位置選在遠(yuǎn)離軌跡帶的部位，并根據(jù)地理?xiàng)l件，選擇合適拼接材料。以某路段為例，原公路兩側(cè)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(shè)計(jì)人員在拼寬設(shè)計(jì)方案中，融入河塘清淤方案，對(duì)河塘淤泥進(jìn)行開(kāi)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(yù)防不均勻沉降。
3結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在改擴(kuò)建路線工程中，路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于結(jié)合公路改擴(kuò)建需求，規(guī)范設(shè)計(jì)路基、路面及排水溝，優(yōu)化改擴(kuò)建公路結(jié)構(gòu)；在改擴(kuò)建路基加寬工程中，路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于路線設(shè)計(jì)、平面設(shè)計(jì)與拼寬設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇最優(yōu)建設(shè)方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)路基結(jié)構(gòu)與路面參數(shù)，注重原公路與改擴(kuò)建公路的拼接。
參考文獻(xiàn)
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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(shè)計(jì)院