柴金燕

（邯鄲市交通運輸局公路勘察設(shè)計院，河北 邯鄲056001）

1 引言

在國家經(jīng)濟迅猛發(fā)展的大背景下，為滿足交通運輸事業(yè)的發(fā)展需求，公路改擴建項目的規(guī)模與數(shù)量不斷提升。當(dāng)前公路工程改擴建主要分為2種情況，其一為針對原有道路進(jìn)行擴建，利用先進(jìn)的技術(shù)與材料，使公路工程擴建完工后滿足行車要求；其二為對原有道路進(jìn)行擴容，也就是對道路進(jìn)行拓寬處理，同時在公路內(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行壓力。因此，公路工程的改擴建施工體系不斷豐富完善，只有不斷加強路基與路面設(shè)計質(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，對交通設(shè)計及運輸行業(yè)具有重要意義。

2 公路工程中改擴建公路的路線及路面路基設(shè)計要點

2.1 路線設(shè)計要點

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

2.2 路面路基設(shè)計要點

公路工程改擴建中的路面路基設(shè)計主要分為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建后的相關(guān)要求決定。其中，單側(cè)加寬指的是對路面的一側(cè)進(jìn)行路基拓寬，這種加寬方式比較簡單，在展開道路設(shè)計時，要涉及的施工技術(shù)較少，因此，可以針對原有的道路地形及線形進(jìn)行整合。同時這種單側(cè)加寬方式，不會對原有的道路排水體系造成過量損壞，施工人員可以保留住原有一側(cè)的排水體系，在對另外一側(cè)進(jìn)行加寬處理時，無須施工的一側(cè)仍可以保持使用，可以緩解公路工程改擴建中的交通運輸壓力。而雙側(cè)加寬便是針對道路兩側(cè)同時進(jìn)行加寬拓展，滿足公路的大流量運行要求，這種加寬設(shè)計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)計中會對原有的排水系統(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 公路工程改擴建中的原因

3.1 公路兩側(cè)街道老化嚴(yán)重

對于公路工程改擴建中的原因來說，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)計參數(shù)相對較窄，采用的施工技術(shù)相對較低，隨著我國交通運輸事業(yè)的不斷發(fā)展，原有道路體系以及運行負(fù)荷無法滿足交通運輸需求。而且區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展迫切需要公路工程進(jìn)行改擴建，改擴建項目的建設(shè)用地與城市設(shè)施用地相互之間存在沖突，會對公路工程的改擴建設(shè)計構(gòu)成一定的影響。所以在進(jìn)行路線以及路面路基設(shè)計時，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 交通運輸狀況日益復(fù)雜

在與原有公路施工工藝進(jìn)行比較時，新建公路的施工工藝與設(shè)計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)計與平面縱面相結(jié)合時，可以根據(jù)路面路基的實際情況，地質(zhì)勘查結(jié)果，加強公路工程的應(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輸狀況日益復(fù)雜的發(fā)展特點，在進(jìn)行公路工程改擴建時，要對平面設(shè)計以及縱面設(shè)計進(jìn)行擬合，并且對沉降判定因素進(jìn)行計算，避免交通運輸狀況對于公路工程改擴建設(shè)計構(gòu)成阻礙。

3.3 與國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在矛盾

改擴建工程的設(shè)計原則是充分利用原有工程，而我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》自1988年以來經(jīng)歷了JTJ 01—1988、JTG B01—2003及現(xiàn)行的JTG B01—2014 3個版本，原有工程勢必存在不符合現(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，這樣會增加公路改擴建的工程總量。因此在改擴建設(shè)計時，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)濟的改擴建方案。

4 公路工程改擴建設(shè)計案例

4.1 工程概況

文章為準(zhǔn)確分析公路工程改擴建中的線路、路面、路基設(shè)計要點，根據(jù)實際工程情況展開分析，通過對平縱結(jié)合措施、線路設(shè)計要點進(jìn)行匯總，進(jìn)而得到科學(xué)合理的改擴建線路設(shè)計標(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)計速度為100 km/h，路基設(shè)計寬度為25.5 m，為滿足現(xiàn)階段的道路交通運輸需求，針對該路段進(jìn)行改擴建設(shè)計。

表1 公路改擴建項目情況

4.2 線形設(shè)計措施

線形設(shè)計是改擴建公路工程的主要內(nèi)容，設(shè)計人員要對建設(shè)情況進(jìn)行深入分析。例如，對原有公路運行中的病害問題，交通擁堵情況進(jìn)行匯總，同時還要對現(xiàn)場進(jìn)行勘查，找出各類交通問題的形成原因，明確公路設(shè)計工作的影響因素，這樣才能在設(shè)計中有效規(guī)避安全隱患。通過對原有公路的平面、縱面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與恢復(fù)，計算出運行階段、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，通過對新舊路面路基情況進(jìn)行對比，開展后續(xù)的平面設(shè)計與縱面設(shè)計工作。本次公路工程改擴建項目中，采用車載激光雷達(dá)測量技術(shù)，對原公路采用高精度三維地面激光點云數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，同時使用激光分類專業(yè)軟件，對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與誤差修正，滿足道路的改擴建擬合設(shè)計要點，為后續(xù)的路面路基設(shè)計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

開展平面線形擬合設(shè)計，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)，對舊路進(jìn)行擬合與誤差分析，最大限度地擬合出舊路的實際線位，從本質(zhì)上減少擬合線路與實際線路的差距，這樣可以提升后續(xù)線路設(shè)計的準(zhǔn)確程度。而改擴建公路主要表現(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，車輛無法及時做出調(diào)整，因此要對原有的建筑物進(jìn)行分析，并且對全新的平面路線設(shè)計方案進(jìn)行擬合，設(shè)計人員可以采用多曲線擬合設(shè)計方式，使路線設(shè)計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設(shè)計，如當(dāng)路線中存在長圓弧度區(qū)域時，還要到現(xiàn)場進(jìn)行實際勘測，根據(jù)周邊的具體情況，對設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

4.4 縱面線形擬合設(shè)計

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

4.5 路基拼接方案設(shè)計

對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，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)計時要考慮到原道路的交通運行情況，以利于舊路的運行通暢為主，施工期間臨時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)加寬適用于通過城鎮(zhèn)地區(qū)的主要道路，在高等級公路擴建中具有一定優(yōu)勢，但是原有公路兩側(cè)的防護(hù)與排水措施要拆除重建，在施工過程中會阻礙到原有交通體系運行，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開挖設(shè)計方案，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，加強路面與路基防水功能。

4.6 低填與挖方路段設(shè)計措施

進(jìn)行低填與挖方路段設(shè)計時，要對地表以下的路床范圍進(jìn)行勘測。根據(jù)圖紙情況，選擇反挖回填碾壓處理方式，對路床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沖擊壓路機進(jìn)行碾壓處理。在公路工程改擴建后期，還要對路基路面排水設(shè)計進(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)計理念與該區(qū)域的排灌系統(tǒng)實現(xiàn)對接。

5 結(jié)語

綜上所述，科學(xué)開展公路工程改擴建項目設(shè)計，要合理利用原有公路優(yōu)勢，根據(jù)交通運輸情況與地質(zhì)勘查結(jié)果，合理進(jìn)行布局，盡量選擇對土地資源占用少，有利于車輛通行的改擴建方案。本文對公路工程中改擴建公路路線以及路面路基設(shè)計要點進(jìn)行研究，首先闡述公路改擴建原則，其次指出現(xiàn)階段公路擴建設(shè)計中的影響因素，最后根據(jù)實際案例，提出公路線路設(shè)計、平縱結(jié)合設(shè)計措施，通過對線形設(shè)計、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)計進(jìn)行整合，使公路工程改擴建設(shè)計方案更具可行性，為城市經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供保障。