论文部分内容阅读
摘 要：对旧路进行加宽改扩建是提高道路通行能力、改善车辆运行条件、降低运输成本的有效途径之一。本文通过总结目前中国国内改扩建项目在路基、路面、排水设计过程中遇到的主要问题，分析解决各类问题的思路并提出解决方案，作为改扩建项目的技术积累和总结，并提出了进一步提升设计水平的研究方向。
关键词：公路;改扩建;路基;路面;排水;
随着我国可持续、健康、快速发展的经济中，汽车保有量增加，交通流量迅速增加，一部分公路是很难满足日益增长的交通需求，所以对于这些重建和扩建道路，提高他们的技术水平，可以有效缓解交通压力，减少高速公路交通事故的数量，提高高速公路通行能力。公路改扩建的基本原则是尽可能有效地利用旧路， 在利用旧路的过程中， 难以避免会存在一些技术方面的问题， 这些问题的系统地分析对提高公路设计和施工质量是十分必要的。
1、改扩建项目设计的总原则
改扩建项目设计的总原则：一路一特点，一路一经验，“量体裁衣”。对于改建前的原路而言，其建设标准、地质条件、使用周期、建设质量、通车后的交通量、养护历程、气候特点、典型病害以及事故高发段的成因等众多要素都是独一无二的，而这些要素将直接影响到改扩建项目设计方案的选取。
2、公路改扩建的详细调查
公路在使用过程中由于交通轴载及地形、地质、水文、气候等自然因素的作用， 会出现不同程度的破坏， 对拟提高技术等级的旧路进行深入系统的调查是十分必要的。公路改扩建调查主要包括 ：经济调查、交通量调查、路线调查、路基调查、路基附属工程的调查、路面调查、桥涵调查、水文地质条件调查、筑路材料调查、砍树挖根调查、征地拆迁调查和材料价格调查等。其中对旧路路基路面的强度、整體性与稳定性的调查是最重要的。应根据实际情况分段进行调查， 利用回弹弯沉值进行路基路面强度的评定， 同时详细调查路基的干湿类型、路基病害的形式、规模及产生的原因。路面的外观、路面的类型、材料、基本尺寸，路面病害的基本形式、规模、形成原因等， 为工程改扩建设计提供全面细致的设计依据。
3、原有道路的评价
改建工程在设计之初，应重点对原有道路开展安全性评价、路基路面现况检测评价、桥涵构造物的检查与评定等工作，这些工作为确定合理的改扩建方案打下基础。
对原有道路的边坡、地质灾害区及事故多发路段应作专项调查。边坡调查应重点关注原有道路边坡的防护形式及破坏情况，从中得出适合该道路的边坡防护形式以用于此改扩建工程，对原有挖方路基边坡病害经多年整治已趋稳定的路段，改建时应减少拆除工程，不宜触动原边坡，实例：一改扩建工程，原公路左侧山体有部分滑塌，设有挡墙防护，边坡趋于稳定，原方案为盖板涵接八字墙方案，但八字墙进入挡墙，为减少开挖，不破坏原有挡墙，将方案调整为箱涵配合跌水井，这样就在不破坏原有挡墙的前提下，实现了加宽改造; 地质灾害区应重点关注边坡滑塌、水毁及泥石流路段，结合绕避及工程防护等措施确定改扩建方案; 应收集交管部门资料，确定事故多发路段，通过平纵面设计及设置交交通标志等措施去除事故黑点。
4、改扩建项目的设计思路
4.1拼宽路基基底处理的设计思路
分析原路不良地质路段的处理效果搜集有关资料，了解原路对各类不良地质路段的处理方案，同时收集养护部门的有关观测资料。然后现场踏勘，查看原设计方案是否完全落实，并观察处理效果。完成以上的调查工作后，开始对原路处理方案的效果进行分析。
若原处理方案效果较好，原则上优先选用原方案，但也不能盲目照搬到改扩建项目中。改扩建有其自身的特点，如京港澳高速公路石安段改扩建项目原路处理软土路基采用的是粉煤灰轻质路基，改扩建拼宽路基也采用粉煤灰轻质路基时遇到了两个问题，第一，原路沉降控制标准是按新建道路选用的，一般路基段工后沉降≤30cm即可满足要求。但是扩建工程对拼宽路基的工后沉降控制相当严格，中国国内多数项目都控制在5cm左右。沉降标准不统一就会出现原路用轻质路基填筑可以满足要求但拼宽部分使用相同方案却难以满足要求的情况。第二，原路建设时，粉煤灰等材料属于工业废料，项目附近的各大火电厂都免费供应。但随着科技的发展，粉煤灰已经被广泛应用于多种建筑材料的原料，供应量不足和价格高昂成为了大量使用粉煤灰的主要制约因素。
4.2平面线形设计
1）直线
旧路的平面线形中， 多以直线线形为主， 位于平原微丘区的旧路一般直线距离都比较长， 提高等级后仍能满足设计要求。对于山岭重丘区的旧路，当直线长度不能满足设计要求时， 对于同向曲线，可以把距离较近的两交点合并为一个单交点用基本型曲线予以连接， 不能合并为一个单交点时， 在两交点间用卵型、凸型、复合型、或“C” 型曲线予以连接;对于反向曲线可以用“S” 型曲线进行连接， 以满足设计规范的要求。
2）平曲线
旧路的平曲线中圆曲线半径与缓和曲线长度能够满足规范设计要求时， 尽量不改变半径的大小及曲线的长度以尽量利用旧路， 当圆曲线半径与缓和曲线的长度过小， 不能达到规范的要求时， 可以适当缩短两端直线的长度， 以增大圆曲线的半径与缓和曲线的长度， 同时要确保两端的直线长度满足规范的要求， 如果直线不能满足要求时， 可以考虑使用复和曲线或“S” 型曲线予以连接。对于长直线的尽头设置了小半径的平曲线时， 汽车进入弯道时由于来不及减速而引发交通事故， 因此， 在条件允许的情况下， 应尽可能加大圆曲线半径， 接近或达到不设超高的最小半径， 以适应较快的行车速度。 4.3纵断面线形设计
1）坡度与坡长
公路改扩建工程中旧路由于等级较低， 难以达到较高技术等级公路相应的关于坡度、坡长的技术要求， 因此， 在设计中需要改善纵断面线形， 调整纵断面的坡度与坡长， 尽量在不过多增加工程数量的前提下减小路线纵坡的坡度， 同时调整坡长， 使全部坡长均满足最小坡长的要求， 对于纵坡较陡的路段， 应根据标准及设计规范要求， 坡长在大于最小坡长的前提下， 不超过最大坡长限制。在工程量增加不大的情况下， 应注重纵断面与平面线形的有机配合， 尽量使路线纵断面更加平缓、顺畅， 提高汽车行驶的平顺性， 提高汽车的行驶速度的同时，确保行车安全。
2）竖曲线
在设计合理的坡度与坡长的基础上， 在变坡点处设置合适的竖曲线， 一方面竖曲线的半径应大于规定的最小半径的要求， 另一方面竖曲线的长度应大于规定的竖曲线最小长度。在满足前述两个方面的要求外， 尽量采用较大半径与较大的竖曲线长度， 设计时应注意选择竖曲线处的合理的填挖高度， 同时应注意相邻两竖曲线的正确衔接。
4.4排水设计的思路
公路排水系统是公路设计的重要组成部分， 在对现有公路路基路面排水系统详细调查的基础上进行路基路面的综合排水设计， 对旧路的排水系统进行合理的恢复， 并结合改扩建工程的实际， 进行路基路面排水系统的补充设计， 确保公路不受水的侵害。
针对路基宽度相对较窄的老路，与其配套的路面排水和路基排水工程将难以满足扩建后成倍增加的汇水面积的需要。因此，确定扩建后的排水方案时，要结合经济性、施工难度、工期安排充分考虑如何利用与废弃。
结语：道路的改扩建难以避免，但在新建道路的设计时可预留位置，需要改扩建时可采用单侧加宽、双侧加宽和中部加宽的模式。公路改擴建项目设计中，路基、路面及排水是经常遇到而又容易忽视的问题，它只是改扩建项目众多问题中的一小部分，但也必须引起足够的重视。
参考资料
[1] 廖朝华.高速公路改扩建工程关键技术研究[D]. 武汉理工大学 2009
[2] 樊见维.湿陷性黄土地区高速公路改扩建工程关键技术[D]. 长安大学 2011
[3] 李君涛.浅析高速公路路基加宽方案[J].科技信息.2011（21）
[4] 关函非，钟仰晋，韩子东，汤春文.泉厦高速公路扩建工程交通安全设施设计及交通组织设计[J].公路交通科技（应用技术版）. 2011（02）
[5] 王瑀，魏艳红，孙勇.新旧路基沉降的数值模拟分析[J].低温建筑技术. 2006（04）
关键词：公路;改扩建;路基;路面;排水;
随着我国可持续、健康、快速发展的经济中，汽车保有量增加，交通流量迅速增加，一部分公路是很难满足日益增长的交通需求，所以对于这些重建和扩建道路，提高他们的技术水平，可以有效缓解交通压力，减少高速公路交通事故的数量，提高高速公路通行能力。公路改扩建的基本原则是尽可能有效地利用旧路， 在利用旧路的过程中， 难以避免会存在一些技术方面的问题， 这些问题的系统地分析对提高公路设计和施工质量是十分必要的。
1、改扩建项目设计的总原则
改扩建项目设计的总原则：一路一特点，一路一经验，“量体裁衣”。对于改建前的原路而言，其建设标准、地质条件、使用周期、建设质量、通车后的交通量、养护历程、气候特点、典型病害以及事故高发段的成因等众多要素都是独一无二的，而这些要素将直接影响到改扩建项目设计方案的选取。
2、公路改扩建的详细调查
公路在使用过程中由于交通轴载及地形、地质、水文、气候等自然因素的作用， 会出现不同程度的破坏， 对拟提高技术等级的旧路进行深入系统的调查是十分必要的。公路改扩建调查主要包括 ：经济调查、交通量调查、路线调查、路基调查、路基附属工程的调查、路面调查、桥涵调查、水文地质条件调查、筑路材料调查、砍树挖根调查、征地拆迁调查和材料价格调查等。其中对旧路路基路面的强度、整體性与稳定性的调查是最重要的。应根据实际情况分段进行调查， 利用回弹弯沉值进行路基路面强度的评定， 同时详细调查路基的干湿类型、路基病害的形式、规模及产生的原因。路面的外观、路面的类型、材料、基本尺寸，路面病害的基本形式、规模、形成原因等， 为工程改扩建设计提供全面细致的设计依据。
3、原有道路的评价
改建工程在设计之初，应重点对原有道路开展安全性评价、路基路面现况检测评价、桥涵构造物的检查与评定等工作，这些工作为确定合理的改扩建方案打下基础。
对原有道路的边坡、地质灾害区及事故多发路段应作专项调查。边坡调查应重点关注原有道路边坡的防护形式及破坏情况，从中得出适合该道路的边坡防护形式以用于此改扩建工程，对原有挖方路基边坡病害经多年整治已趋稳定的路段，改建时应减少拆除工程，不宜触动原边坡，实例：一改扩建工程，原公路左侧山体有部分滑塌，设有挡墙防护，边坡趋于稳定，原方案为盖板涵接八字墙方案，但八字墙进入挡墙，为减少开挖，不破坏原有挡墙，将方案调整为箱涵配合跌水井，这样就在不破坏原有挡墙的前提下，实现了加宽改造; 地质灾害区应重点关注边坡滑塌、水毁及泥石流路段，结合绕避及工程防护等措施确定改扩建方案; 应收集交管部门资料，确定事故多发路段，通过平纵面设计及设置交交通标志等措施去除事故黑点。
4、改扩建项目的设计思路
4.1拼宽路基基底处理的设计思路
分析原路不良地质路段的处理效果搜集有关资料，了解原路对各类不良地质路段的处理方案，同时收集养护部门的有关观测资料。然后现场踏勘，查看原设计方案是否完全落实，并观察处理效果。完成以上的调查工作后，开始对原路处理方案的效果进行分析。
若原处理方案效果较好，原则上优先选用原方案，但也不能盲目照搬到改扩建项目中。改扩建有其自身的特点，如京港澳高速公路石安段改扩建项目原路处理软土路基采用的是粉煤灰轻质路基，改扩建拼宽路基也采用粉煤灰轻质路基时遇到了两个问题，第一，原路沉降控制标准是按新建道路选用的，一般路基段工后沉降≤30cm即可满足要求。但是扩建工程对拼宽路基的工后沉降控制相当严格，中国国内多数项目都控制在5cm左右。沉降标准不统一就会出现原路用轻质路基填筑可以满足要求但拼宽部分使用相同方案却难以满足要求的情况。第二，原路建设时，粉煤灰等材料属于工业废料，项目附近的各大火电厂都免费供应。但随着科技的发展，粉煤灰已经被广泛应用于多种建筑材料的原料，供应量不足和价格高昂成为了大量使用粉煤灰的主要制约因素。
4.2平面线形设计
1）直线
旧路的平面线形中， 多以直线线形为主， 位于平原微丘区的旧路一般直线距离都比较长， 提高等级后仍能满足设计要求。对于山岭重丘区的旧路，当直线长度不能满足设计要求时， 对于同向曲线，可以把距离较近的两交点合并为一个单交点用基本型曲线予以连接， 不能合并为一个单交点时， 在两交点间用卵型、凸型、复合型、或“C” 型曲线予以连接;对于反向曲线可以用“S” 型曲线进行连接， 以满足设计规范的要求。
2）平曲线
旧路的平曲线中圆曲线半径与缓和曲线长度能够满足规范设计要求时， 尽量不改变半径的大小及曲线的长度以尽量利用旧路， 当圆曲线半径与缓和曲线的长度过小， 不能达到规范的要求时， 可以适当缩短两端直线的长度， 以增大圆曲线的半径与缓和曲线的长度， 同时要确保两端的直线长度满足规范的要求， 如果直线不能满足要求时， 可以考虑使用复和曲线或“S” 型曲线予以连接。对于长直线的尽头设置了小半径的平曲线时， 汽车进入弯道时由于来不及减速而引发交通事故， 因此， 在条件允许的情况下， 应尽可能加大圆曲线半径， 接近或达到不设超高的最小半径， 以适应较快的行车速度。 4.3纵断面线形设计
1）坡度与坡长
公路改扩建工程中旧路由于等级较低， 难以达到较高技术等级公路相应的关于坡度、坡长的技术要求， 因此， 在设计中需要改善纵断面线形， 调整纵断面的坡度与坡长， 尽量在不过多增加工程数量的前提下减小路线纵坡的坡度， 同时调整坡长， 使全部坡长均满足最小坡长的要求， 对于纵坡较陡的路段， 应根据标准及设计规范要求， 坡长在大于最小坡长的前提下， 不超过最大坡长限制。在工程量增加不大的情况下， 应注重纵断面与平面线形的有机配合， 尽量使路线纵断面更加平缓、顺畅， 提高汽车行驶的平顺性， 提高汽车的行驶速度的同时，确保行车安全。
2）竖曲线
在设计合理的坡度与坡长的基础上， 在变坡点处设置合适的竖曲线， 一方面竖曲线的半径应大于规定的最小半径的要求， 另一方面竖曲线的长度应大于规定的竖曲线最小长度。在满足前述两个方面的要求外， 尽量采用较大半径与较大的竖曲线长度， 设计时应注意选择竖曲线处的合理的填挖高度， 同时应注意相邻两竖曲线的正确衔接。
4.4排水设计的思路
公路排水系统是公路设计的重要组成部分， 在对现有公路路基路面排水系统详细调查的基础上进行路基路面的综合排水设计， 对旧路的排水系统进行合理的恢复， 并结合改扩建工程的实际， 进行路基路面排水系统的补充设计， 确保公路不受水的侵害。
针对路基宽度相对较窄的老路，与其配套的路面排水和路基排水工程将难以满足扩建后成倍增加的汇水面积的需要。因此，确定扩建后的排水方案时，要结合经济性、施工难度、工期安排充分考虑如何利用与废弃。
结语：道路的改扩建难以避免，但在新建道路的设计时可预留位置，需要改扩建时可采用单侧加宽、双侧加宽和中部加宽的模式。公路改擴建项目设计中，路基、路面及排水是经常遇到而又容易忽视的问题，它只是改扩建项目众多问题中的一小部分，但也必须引起足够的重视。
参考资料
[1] 廖朝华.高速公路改扩建工程关键技术研究[D]. 武汉理工大学 2009
[2] 樊见维.湿陷性黄土地区高速公路改扩建工程关键技术[D]. 长安大学 2011
[3] 李君涛.浅析高速公路路基加宽方案[J].科技信息.2011（21）
[4] 关函非，钟仰晋，韩子东，汤春文.泉厦高速公路扩建工程交通安全设施设计及交通组织设计[J].公路交通科技（应用技术版）. 2011（02）
[5] 王瑀，魏艳红，孙勇.新旧路基沉降的数值模拟分析[J].低温建筑技术. 2006（04）