常 淼

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司鄭州分院，河南 鄭州 450000)

交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展中，不僅強(qiáng)調(diào)對(duì)新道路工程的施工建設(shè)，也需要對(duì)大量既有道路進(jìn)行改擴(kuò)建，以此來(lái)豐富道路的使用功能，提高其使用質(zhì)量及可靠性。有關(guān)部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)改擴(kuò)建道路工程的研究，切實(shí)做好道路路線、路面和路基設(shè)計(jì)。雖然改擴(kuò)建道路本身的路線走向已經(jīng)確定，不需要進(jìn)行路線方案比選，但是還需要對(duì)局部進(jìn)行相應(yīng)的擬合優(yōu)化。改擴(kuò)建道路對(duì)比新建道路在平面上存在較多的約束條件，設(shè)計(jì)人員需要靈活運(yùn)用曲線，做好平面線形調(diào)整，對(duì)照公路工程相關(guān)規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)方案合理性的同時(shí)，降低成本投入。

1 改擴(kuò)建道路的現(xiàn)狀

道路工程是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，在民生建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面都發(fā)揮著不容忽視的作用，人們的日常出行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸很多時(shí)候都需要依靠道路實(shí)現(xiàn)。而對(duì)我國(guó)公路交通的發(fā)展情況進(jìn)行分析，很多公路在運(yùn)行中都存在著交通流量巨大、道路承載能力下降以及各種病害頻繁發(fā)生的問(wèn)題，對(duì)問(wèn)題的原因進(jìn)行分析，主要是私家車(chē)的數(shù)量急劇增長(zhǎng)，交通量增長(zhǎng)迅速，路面路基出現(xiàn)了超負(fù)荷運(yùn)行的情況。同時(shí)，部分工程的建設(shè)時(shí)間較早，受當(dāng)時(shí)材料和技術(shù)條件的限制，道路整體質(zhì)量偏低，并不能很好地適應(yīng)當(dāng)前道路運(yùn)營(yíng)使用的要求，也在很大程度上提升了道路病害發(fā)生的概率。以此為背景，道路建設(shè)部門(mén)開(kāi)始越發(fā)重視道路的改擴(kuò)建工作。改擴(kuò)建道路在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要面臨更多的技術(shù)難點(diǎn)，不管是設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)范圍都更加廣泛，要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前能夠把握好道路的具體情況，保證改擴(kuò)建設(shè)計(jì)的合理性[1]。

在對(duì)改擴(kuò)建道路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該堅(jiān)持幾個(gè)基本原則：一是全面性。設(shè)計(jì)人員需要準(zhǔn)確了解現(xiàn)有公路的相關(guān)指標(biāo)和參數(shù)，依照實(shí)際測(cè)量結(jié)果，做好公路坐標(biāo)和高程的對(duì)比分析，得到改擴(kuò)建后道路路線應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的參數(shù)信息，保證數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性；二是可行性。設(shè)計(jì)方案必須具備較好的可行性和可靠行，方便進(jìn)行施工操作。設(shè)計(jì)人員在對(duì)改擴(kuò)建方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合具體的改擴(kuò)建要求和平面、縱面線等指標(biāo)，做好基本方案可行性的論證；三是合理性。部分道路在經(jīng)過(guò)改擴(kuò)建之后，其定位會(huì)發(fā)生一定的變化，需要做好道路紅線調(diào)整，對(duì)兩側(cè)的植被和建筑進(jìn)行遷移，因此必須加強(qiáng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的細(xì)化設(shè)計(jì)，以此來(lái)保證改擴(kuò)建工程的科學(xué)性及合理性[2]。

2 改擴(kuò)建道路的路線和路基路面設(shè)計(jì)

在交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)比其他的運(yùn)輸方式，公路運(yùn)輸對(duì)于沿線經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境的影響更大，其工程設(shè)施比較完善，投資巨大，涉及范圍廣且技術(shù)要求高，建成后很難再進(jìn)行改變，因此不管是新建道路還是改擴(kuò)建道路，都必須在施工前做好合理設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)方案能夠很好地適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況。從設(shè)計(jì)人員的角度，需要做好現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，明確地質(zhì)地形等信息，同時(shí)也需要確定好改擴(kuò)建道路的建設(shè)規(guī)模以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)中加強(qiáng)全線布局，對(duì)不同的施工專業(yè)進(jìn)行協(xié)調(diào)。另外，需要對(duì)道路本身的功能和周邊環(huán)境因素進(jìn)行分析，在充分滿足道路使用功能需求的基礎(chǔ)上，確保其能夠很好地融入到周邊的自然環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)與自然的和諧共處。改擴(kuò)建道路工程設(shè)計(jì)中，路線、路基和路面的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，而先要保證設(shè)計(jì)的有效性，還要在做好數(shù)據(jù)信息收集，確定設(shè)計(jì)方案的同時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行明確。

2.1 做好數(shù)據(jù)收集

很多道路工程因?yàn)槭┕べ|(zhì)量和使用年限等因素的影響， 在路基路面上都出現(xiàn)有一定的質(zhì)量問(wèn)題，在交通流量增大的情況下，很容易引發(fā)公路堵塞以及交通事故。 因此，在對(duì)道路進(jìn)行改擴(kuò)建的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要切實(shí)做好相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集和整理工作， 對(duì)新舊設(shè)計(jì)方案進(jìn)行篩選和整改，要求項(xiàng)目參建各方對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行審核確認(rèn)，以確保施工作業(yè)的順利實(shí)施。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案編制環(huán)節(jié)，必須關(guān)注其內(nèi)容的合理性，對(duì)方案的可行性進(jìn)行論證。工作人員需要在前期調(diào)研階段加強(qiáng)對(duì)道路交通狀況的分析， 以確保編制出的方案科學(xué)有效，依照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 對(duì)于一些比較特殊的路段，可以給出專項(xiàng)改造方案，明確地質(zhì)條件、行車(chē)速度等，通過(guò)方案比選的方式，對(duì)項(xiàng)目的規(guī)模、成本、環(huán)境、安全等進(jìn)行綜合評(píng)估[3]。

2.3 明確設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.3.1 路線設(shè)計(jì)

路線設(shè)計(jì)的內(nèi)容如表1所示。

表1 改擴(kuò)建道路路線設(shè)計(jì)內(nèi)容

在路線設(shè)計(jì)中，需要切實(shí)做好道路圓滑線設(shè)計(jì)，考慮到過(guò)大的彎曲幅度會(huì)引發(fā)擬合誤差，可以采用多圓復(fù)曲線擬合的方法，進(jìn)行道路路線平面設(shè)計(jì)時(shí)，確保擬合平面路線線形能夠滿足道路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)的要求。實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以依照半徑來(lái)對(duì)容易出現(xiàn)擬合誤差的圓曲線進(jìn)行劃分，確保其表現(xiàn)為徑向連接狀態(tài)，之后，可以借助CAD軟件，進(jìn)一步提高路線擬合精度。如果需要對(duì)整條道路進(jìn)行改擴(kuò)建，需要依照施工要求的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)道路上的曲線相鄰交點(diǎn)進(jìn)行合并或者連接，連接方式包括了凸形、復(fù)合形等，如果曲線表現(xiàn)為反向，需要擴(kuò)大圓曲線半徑，然后借助S形曲線進(jìn)行連接，這樣可以很好的滿足路線方向曲線改擴(kuò)建的需求[4]。

縱斷面設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要把握好新舊道路的超高、橫坡度等參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況如果需要參數(shù)借鑒，可以利用中線進(jìn)行控制。若改擴(kuò)建設(shè)計(jì)中，采用的是單側(cè)路線加寬設(shè)計(jì)，則需要計(jì)算道路中線標(biāo)高。路線縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，坡長(zhǎng)是非常重要的指標(biāo)，在道路改擴(kuò)建期間，一般不考慮最小坡長(zhǎng)，避免坡長(zhǎng)過(guò)短引發(fā)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

2.3.2 路基設(shè)計(jì)

改擴(kuò)建道路設(shè)計(jì)中，對(duì)于路基的設(shè)計(jì)基本都是加快，可以采用單側(cè)加寬和雙側(cè)加寬的方式。單側(cè)加寬是在道路一側(cè)進(jìn)行加寬，另一側(cè)保持現(xiàn)狀，能夠最大限度地利用地形，減少拆限量，保持現(xiàn)狀的一側(cè)現(xiàn)有的排水設(shè)施也可以繼續(xù)使用，新舊路基沉降差較小。不僅如此，改造環(huán)節(jié)對(duì)于道路通行能力影響不大[5]，可以在加寬側(cè)設(shè)置施工便道。雙側(cè)加寬是保持道路中線不變，在兩側(cè)同時(shí)加寬，這種加寬方式的優(yōu)點(diǎn)在于不需要改變公路現(xiàn)有的幾何線形，也不需要對(duì)路線中心線進(jìn)行調(diào)整，可以對(duì)中央分割帶進(jìn)行充分利用。

具體設(shè)計(jì)中，需要重視路基土方挖掘工作，研究銜接位置的路基土方性質(zhì)，如果土體性質(zhì)不達(dá)標(biāo)，需要進(jìn)行土方挖掘，然后使用合格的土方進(jìn)行路基填充。在這個(gè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要做好一些關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算，包括邊坡高度、臺(tái)階高度、平臺(tái)寬度、土方挖掘高度等，確定好最佳挖掘參數(shù)。在選擇回填土方時(shí)，需要先做好材料使用性能測(cè)試工作，檢測(cè)結(jié)果達(dá)標(biāo)后才能使用，例如，可以選擇100m的試驗(yàn)段，開(kāi)展鋪筑試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)獲取土體含水量、液限、塑性指數(shù)等，在所有指標(biāo)達(dá)標(biāo)的情況下，就可以將其應(yīng)用到改擴(kuò)建道路路基施工中。填料鋪筑后，需要采用人工輔助機(jī)械設(shè)備的方式進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)度不能低于95%。

2.3.3 路面設(shè)計(jì)

一方面，需要對(duì)改擴(kuò)建道路設(shè)計(jì)段的路面鋪筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，做好路面加鋪?zhàn)鳂I(yè)，設(shè)計(jì)人員需要做好現(xiàn)有道路橫坡參數(shù)的調(diào)查工作，分析在路面加鋪后，是否可能出現(xiàn)排水異常問(wèn)題，如果可能存在該問(wèn)題，則需要參照舊路橫坡參數(shù)，對(duì)改擴(kuò)建后道路路面中心線兩側(cè)的橫坡參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)照路線偏移距離確定鋪筑厚度。在路面加鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要依照設(shè)計(jì)鋪筑厚度，確定相應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)；另一方面，需要做好新舊路面的銜接工作，確保新舊路面能夠融為一體。道路路面的搭接可以采用兩種不同的形式：第一種是橫向搭接，當(dāng)前，不少舊公路兩側(cè)都設(shè)置有擋墻，對(duì)于改擴(kuò)建作業(yè)存在一定的阻礙，需要將部分擋墻拆除，去除不屬于路面結(jié)構(gòu)層的部分，若設(shè)計(jì)道路路線出現(xiàn)了偏移，偏移量在2.5m以內(nèi)，需要采用混凝土基層，偏移量超過(guò)2.5m，可以采用水泥穩(wěn)定碎石基層，配合壓路機(jī)的碾壓來(lái)提升路面基層的穩(wěn)定性；第二種是縱向搭接，這種搭接方式不能對(duì)既有路面進(jìn)行拆除，若設(shè)計(jì)方案中道路縱坡調(diào)整高度不合理，很容易出現(xiàn)新舊路面高差，對(duì)于這樣的問(wèn)題，可以通過(guò)路面加鋪以及混凝土基層施工的方式進(jìn)行處理和解決。

3 案例分析

某高速公路工程原本采用的是雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為100km/h，路基寬度23.5m。最近幾年，伴隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，區(qū)段交通流量變得越發(fā)巨大，部分路段出現(xiàn)了嚴(yán)重的擁堵問(wèn)題。對(duì)此，需要對(duì)道路進(jìn)行改擴(kuò)建。

3.1 數(shù)據(jù)收集

在進(jìn)行改擴(kuò)建道路方案設(shè)計(jì)前，施工單位需要切實(shí)做好準(zhǔn)備工作，就原道路的施工圖紙和竣工圖紙進(jìn)行收集、整理和分析，及時(shí)對(duì)信息進(jìn)行歸檔，建立起完善的項(xiàng)目文件體系，為后期施工提供參考。

3.2 方案選擇

對(duì)現(xiàn)有道路的交通狀況和路面狀況進(jìn)行調(diào)查后，提出了三個(gè)改擴(kuò)建方案，方案1是在現(xiàn)有道路路面兩側(cè)進(jìn)行加寬，方案2是對(duì)左側(cè)路面進(jìn)行拓展，形成單向四車(chē)道方案，右側(cè)則鋪設(shè)新的分離單向四車(chē)道，方案3是將右側(cè)路面改造成單向四車(chē)道，左側(cè)新建分離單向四車(chē)道。

分析對(duì)比三個(gè)方案，方案1可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有資源的充分利用，有效節(jié)約成本，縮短工作時(shí)間。不過(guò)，工程附近存在有大量的防護(hù)結(jié)構(gòu)，再加上地質(zhì)地形條件的影響，路基的穩(wěn)定性較差，安全性無(wú)法得到最大限度地保障；方案2工程規(guī)模小，環(huán)境影響小，可以對(duì)成本進(jìn)行有效控制；方案3在左側(cè)新建分離式路基，邊坡高度較低，而區(qū)域從防洪抗災(zāi)的角度，計(jì)劃在附近修筑高架，路基處理成本較高。對(duì)此，選擇方案2作為設(shè)計(jì)方案。

3.3 平面設(shè)計(jì)

對(duì)現(xiàn)有路面的行車(chē)安全性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)：原路基寬度為23.5m，最大縱坡4.48%，超高最大值7%。其中一段存在坡度較大的橫坡，路基兩側(cè)為河道，擴(kuò)寬空間有限，而且附近設(shè)置有大型橋梁，施工難度大。對(duì)照公路運(yùn)行速度圖等，必須將前后路段的速度差控制在10km/h～20km/h，保證行車(chē)安全的同時(shí)，對(duì)路面進(jìn)行保護(hù)。道路左側(cè)有河道存在，因此選擇新建右側(cè)分離路基，在保持道路正常通行的情況下，進(jìn)行改擴(kuò)建施工。

3.4 路基加寬

道路改擴(kuò)建施工中，新舊路基的加寬拼接是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，如果路基加寬不合理，可能引發(fā)不均勻沉降問(wèn)題，在路基表面產(chǎn)生縱向裂縫，影響工程的整體質(zhì)量，危害行車(chē)安全?，F(xiàn)有的路基路面在長(zhǎng)期的荷載作用下，已經(jīng)基本完成了固結(jié)和沉降，但是新建路基的沉降尚未完成，需要依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求做好處理，避免不均勻沉降對(duì)于路面拼接效果的影響。結(jié)合該工程的實(shí)際情況，路基沉降處理可以采用強(qiáng)夯法完成。為了能夠最大限度的保障新舊路基拼接的質(zhì)量，在施工中采用了臺(tái)階開(kāi)挖的施工方法，需要對(duì)原有路基的邊坡部位進(jìn)行處理，開(kāi)挖成臺(tái)階狀，臺(tái)階的寬度需要控制在2m以內(nèi)?？紤]地形等因素的影響，如果開(kāi)挖部位出現(xiàn)了傾斜坡度較大的問(wèn)題，需要在開(kāi)挖完成后，于路基表面鋪設(shè)土工格柵，確保新舊路基能夠?qū)崿F(xiàn)緊密連接，形成一個(gè)整體。

4 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，在改擴(kuò)建道路施工中，需要高度重視路線、路基和路面設(shè)計(jì)工作，如果設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，則會(huì)嚴(yán)重影響施工的順利進(jìn)行，還可能引發(fā)相應(yīng)的質(zhì)量問(wèn)題。從建設(shè)單位的角度，必須高度重視改擴(kuò)建道路路線、路基和路面的設(shè)計(jì)，做好數(shù)據(jù)信息收集和設(shè)計(jì)方案比選，確保方案具備良好的可行性和可靠性，能夠?yàn)榈缆饭こ谈臄U(kuò)建施工提供指導(dǎo)，保證路線規(guī)劃合理、路基穩(wěn)定可靠、路面質(zhì)量達(dá)標(biāo)，順利實(shí)現(xiàn)道路改擴(kuò)建的目標(biāo)。