公路改扩建路基路面设计研究

引言

随着全球化及城市化进程的加速，公路网络作为基础设施的重要组成部分，对于经济发展和社会稳定起到了至关重要的作用。公路改扩建不仅仅是对旧有道路系统路网的扩容，更是提升交通效率、增强道路安全性和响应环境变化需求的综合工程在现代社会，随着车辆使用量的急剧增加以及运输需求的多样化，原有公路设计已无法满足日益增长的交通负荷和复杂多变的运输条件。因此，进行科学有效的公路改扩建设计研究显得尤为迫切和必要。

1 路基路面扩建总体设计原则

（1）安全性原则。安全性是公路设计的首要原则，扩建后的公路需满足现行规范要求，确保行车安全。应采取增设中央分隔带，防止对向车辆碰撞；优化车道宽度和路肩宽度，提供足够的侧向净空；设置清晰的交通标志和标线，完善照明设施。（2）经济性原则。改扩建工程应在满足功能需求的前提下，尽可能降低建设成本。具体措施包括：合理利用现有路基，减少土方开挖和填筑工程量；优化材料选择，在保证质量的前提下降低材料成本；采用分期建设方案，减少一次性投资压力。（3）环保性原则。公路改扩建需尽量减少对周边生态环境的影响。具体措施包括：减少对自然地形和植被的破坏，避免大挖大填；采用低噪声路面材料，降低交通噪声对周边居民的影响；完善排水系统，防止水土流失和水污染。（4）可持续性原则。设计应考虑未来交通增长需求，确保公路的长期使用性能。具体措施包括：采用耐久性材料，延长路面使用寿命；预留未来发展空间，如增加车道或升级为高速公路的可能性。

2 公路改扩建路基路面的设计要点

2.1 综合考虑公路线形

在改扩建公路工程中，线形设计是基础。公路线形设计合理与否直接关系到改扩建工程的质量和安全。首先，应根据公路现状，在不影响原有服务水平的前提下，应尽量利用原有道路进行改扩建，当对原有道路进行全面改建时，应优先考虑利用现有道路进行改建；其次，对于已建成通车的旧路，在进行改扩建时应将旧路的线形、路基宽度及路面结构、横断面形式等情况综合考虑，并根据车辆行驶的安全要求和工程实际情况对旧路进行合理设计。最后，对位于城市郊区或其他交通不便地区的公路改扩建时，应充分考虑施工期间以及交通转换等因素的影响，尽量将公路沿现有道路边缘顺接修建。在实际工程中应综合考虑公路线形、地形地质、环境保护、土地利用等因素，在改建过程中要充分考虑现有道路及设施的完整性和安全性，设计中应尽量保留原有道路与设施，充分利用其原有功能，对改建过程中可能会影响现有设施的位置要进行充分论证和研究，同时还要注意避免对沿线环境造成污染及破坏。

2.2 现有路基加固与恢复

由于道路长期使用，现有路基已经出现压实不足、沉降不均或材料劣化等问题，这些均需要加固和恢复处理。首先对现有路基进行全面评估，包括地质勘察、材料性能测试以及结构状况检查。检测结果显示本项目大部分路段老路路基压实度满足设计要求（压实度 ⩾96% ），仅局部路段不满足（压实度为 86%～95% ）。为了满足这一标准，需对该段路基进行重新压实处理，采用重型振动压路机，每层碾压厚度控制在 20cm 以内，并逐层增加至原设计高度，通过计算可以确定所需碾压次数，以达到目标密实度。如果每次碾压可提高 2% 的密实度，则至少需要 5 次碾压以从 86% 提升至 96% 。

2.3 新旧路基拼接设计

在道路拓宽改造路基设计中，新旧路基拼接设计至关重要，设计方案是否合理直接关系道路拓宽改造工程的质量。新旧路基拼接设计的具体方案如下：（1）在道路拓宽改造路基施工前，通过填方边坡形式将原路厚度为 30cm 的表层土清除，同时采用集中堆放形式，将这些清除的表层土作为复垦土使用，提高资源的回收利用率。（2）设计台阶开挖方式进行新旧路基的拼接，具体流程如下：将原路的土路肩与路面结构进行挖除；再对原路路床填料实施超挖，填筑、碾压超挖与新建拓宽区域的路基；依据由下至上的顺序进行原路堤边坡的台阶开挖，确保开挖一级、回填一级。（3）为提高道路拓宽改造路基的稳定性，在道路拓宽改造路基填筑时，需要采用分层填筑的方式。按照《公路路基设计规范》（JTGD30—2015）相关要求，选用和原路基填料性能相接近的地基填料，可提高新旧路基的拼接效果。在分层填筑后，采用 25kJ 压路机冲击碾压上下路堤的顶面与基地 20遍，完成夯实处理。

2.4 排水系统设计

良好的排水系统可以防止路基和路面受到水害，延长公路寿命，并保持道路使用安全。若排水设计不当，积水则会导致路基材料软化、结构强度下降及冰冻融化期间的损坏等问题。为确保有效排除雨水和地下水，设计人员应深入现场进行地形和地质调查。该工程位于年平均降雨量 800mm 的区域，最大日降雨量可达到 80mm 。根据这些数据，应计算排水系统所需处理的最高流量。根据数据及结合路基路面实际情况，设计合适的排水沟或管道以容纳此流量，确保有足够坡度使得径流能顺畅流动而不会在低洼处积聚。横向排水沟应设置在道路两侧每隔 100m 一个，并连接到主纵向排污系统中。纵向排污则根据地形条件设置，在较低或者易积水处设置集水井通过管道将污水引导至近邻天然河流或者人造湖泊。集水井应放置在低点及转角点处以收集从纵横两个方向来的径流，检查井则应每隔 300m 设置一个以便于维护和检查。

2.5 优化纵断面线形设计

改扩建公路需要重新进行纵断面线形设计，如果原有公路的设计标准较高，而改扩建后的公路不能满足规范要求，则其线形指标与原有公路相差较大。在此情况下，应该优先考虑合理利用旧路路线，采用加宽改造的方式来解决，但是在实际操作中往往会出现拓宽部分与原路相接时无法满足规范要求的情况，应该优先考虑对纵断面线形进行优化。在实际设计中，建议从以下几个方面来优化纵断面线形设计：一是对路面进行改造时，如果能够利用旧路进行扩建，应尽量将老路路面改造为水泥混凝土路面；二是当老路路基宽度不够时，应该充分利用老路路基加宽部分作为新建公路的路基；三是对于原路基宽度超过 20m 的路段，可将老路基两侧的部分土路肩翻挖后作为新建公路的路基；四是如需加宽路基时，可在加宽部分间设置过渡段以改善纵断面线形；五是对于原路宽度不足的路段，可以利用老路路基作为新路基的填筑材料。

结束语

综上所述，本文依托实际道路扩建工程，分析了道路扩建中路基与路面设计的关键要点，重点探讨了排水系统设计以及现有路基的加固与恢复技术。在路面设计方面，对整体结构、纵断面与平面设计的优化进行了讨论，旨在为相关工程项目提供技术支持和决策依据。未来，随着智能交通系统与新型材料的快速发展，将有更多的先进技术应用到道路扩建造中，尤其是自动化施工技术、绿色环保材料以及智能化监测系统等将逐步融入实际应用中。

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