改扩建公路优化设计分析

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摘要：结合某工程实例，介绍了公路优化设计的作用，以及改扩建公路优化设计中存在的问题，重点对该改扩建公路的优化设计进行阐述，包括平面线性优化设计、路基与路面优化设计、排水优化设计等，旨在通过优化设计，提高该公路改扩建工程的设计质量和施工质量。

关键词：改扩建；路基与路面；优化设计

1公路优化设计的作用

1.1延长公路使用寿命

路基与路面强度是衡量公路运输能力的重要指标之一，只有其强度达到设计标准，才可以保证公路的使用安全，如果达不到设计标准，将导致公路承载能力逐渐下降，从而可能引发坍塌等严重事故，减少公路使用寿命。因此，合理的设计不仅可以有效提高公路运输能力，还可以延长公路使用寿命[1]。1.2提升车辆行驶的安全性公路在长期的使用过程中，受到汽车荷载的作用及外界因素的影响，导致公路不可避免地出现不同程度的病害，因此必须采取有效保护措施来改善公路的稳定性，而通过对公路的优化设计，可以有效预防和减缓路基与路面结构中可能发生的病害，以保证车辆行驶的安全性和舒适度。

2改扩建公路优化设计存在的问题

2.1欠缺交通量的考虑

（1）改扩建公路在设计中，首先要对交通量进行预测，再严格按照预测的交通量进行规范设计并优化设计细节，但在实际改扩建设计过程中，部分设计单位忽略对交通量的预测，从而造成改扩建后的道路通行能力与实际通行能力要求存在差距，无法真正发挥该公路的作用和价值。（2）改扩建公路设计中，部分设计单位过于追求设计进度，没有对交通量进行准确预测，导致改建后的实际交通量比设计交通量大，过大的交通量会加剧路面病害的发生，影响道路车辆行驶的安全性和舒适性。

2.2缺乏对旧路的利用

（1）在公路的设计中，部分设计单位没有对旧路面进行详细的调查评定，根据经验及业主主观意愿进行扩建公路的设计，导致设计改扩建后的公路无法合理有效地利用原有公路，形成资源浪费，甚至会影响改扩建公路的施工质量。（2）公路改建设计中，部分改扩建工程为减少施工时间，要求在设计时尽量减少对老路的利用，从而导致原有公路不能得到合理利用，甚至造成公路最终被废弃，增加了改扩建工程的施工成本[2]。

2.3缺乏新旧路基拼接设计

在实际公路改扩建的设计中，部分设计单位往往意识不到新旧路基与路面衔接设计的重要性，导致改扩建施工后的公路出现裂缝，甚至会在新旧路基与路面衔接处发生沉降，严重影响公路的整体质量。

3结合工程实例分析改扩建公路的优化设计

3.1工程概况

某省公路工程，其设计总长度为11.2km，路基设计宽度为13m，路面设计宽度11.5m，该公路于2013年投入使用，由于近年来当地经济的快速发展，该公路的通行量日益增多，经常发生交通堵塞的情况，严重影响人们的出行效率，为缓解该公路的交通压力，决定对其进行扩建施工，为确保扩建施工的质量安全，要求在施工前做好该工程改扩建中路基与路面的优化设计工作，本文就此展开探讨。

3.2平面线形优化设计

（1）在本次改建设计中，对原路线指标能满足本次改建标准要求的路段，按原路线指标进行扩建设计，对原路线指标不能满足本次改建标准要求的路段，优化提升线性指标，使其满足改扩建标准的要求[3]。（2）原路弯道处线性指标，不仅要满足路线线性指标的要求，还需结合圆曲线半径大小、回旋线长度、超高大小及行车视距等多方面因素综合考虑，确定是否需要进行优化设计。

3.3路基与路面优化设计

3.3.1路基横断面设计本项目原有道路横断面布置为：0.75m土路肩+2m硬路肩+2×3.75m行车道+2m硬路肩+0.75m土路肩，结合道路交通量资料及道路规划要求，行车道需要由原路双向两车道，扩建为双向四车道。根据本项目特点，在原路路侧设置2m中央分隔带，道路进行单侧加宽，一侧利用原路改建，一侧为新建。扩建后横断面布置为：0.75m土路肩+2.5m硬路肩+2×3.75m行车道+3m中间带+2×3.75m行车道+2.5m硬路肩+0.75m土路肩。对原路基横断面的优化设计，不仅可以有效增加道路的通行能力，减少道路交通拥堵，同时也充分利用了原路面结构层，避免新建路面结构和旧路面结构的搭接。3.3.2路面结构设计本项目原路路面结构：底基层为18cm低剂量水泥稳定碎石，基层为18cm水泥稳定碎石，面层为7cm沥青混凝土，其中上面层为3cm细粒式沥青混凝土，下面层为4cm中粒式沥青混凝土。根据本项目交通量预测结果，通过路面结构计算，适合本项目的路面结构层为：4cm细粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+36cm水泥稳定碎石+18cm低剂量水泥稳定碎石。利用原路路面结构层一侧，需铣刨原路7cm沥青混凝土面层并处理基层的病害后，加铺4cm细粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+18cm水泥稳定碎石。对路面结构层的优化设计，使路面结构层强度能够满足路面使用年限内，交通量增长的需求，减缓路面病害的发生，保证工程施工质量和道路使用寿命。3.3.2路基优化设计本次扩建工程中，涉及到边坡开挖和填方施工以及新旧路面搭接处理，在设计时应根据现场实际情况，结合项目特点进行优化设计。（1）开挖设计中应充分考虑地形、水文地质条件等因素，该工程所在地多为卵砾土和基岩，基岩的类型有砂岩、泥岩、粉砂岩，因此为确保挖方施工的安全，在挖方设计中应明确边坡坡度，卵砾土的坡度设计为1∶0.5，基岩边坡的坡度设计为1∶0.75，此外，边坡坡度还应根据岩层风化情况进行合理调整，如在设计中因地形问题边坡坡度较大，则在设计中应明确边坡的加固方式，避免坡度较大导致安全事故。（2）填方设计中为避免扩建的路基发生沉降问题，应在设计中明确填方所使用填筑材料的性能要求，选择水稳性能好的材料进行填方施工，且填方施工设计中应明确填方的用量、填方施工的方式、路基填方施工后路基的平整度、含水率等指标[5]。（3）明确新旧路基搭接处的施工方式，本项目设计采用单侧加宽，在施工中应采用台阶开挖的方式进行新旧路基的结合，台阶的宽度不小于2m，此外为保证新旧路基衔接位置的稳定性，应在搭接处及路床范围内铺设土工格栅，以确保新旧路基的结合质量，避免发生不均匀沉降。

3.4排水优化设计

（1）除路基与路面施工的优化设计外，在本次改建工程中，还应加强排水能力的设计，设计单位应充分结合工程当地水文地质条件和相关资料，对边沟尺寸进行合理规范的设计，以保证工程边沟既能满足积水的渗透、蒸发和引流，又能满足防洪和防冻的要求。（2）排水系统的设计中，应尽量减少雨水进入路基与路面造成裂缝的可能性，因此，在拓宽部位施工时，设计单位应要求施工单位拆除原有道路上的路缘石、护坡、泄水槽、边沟等，且在设计中明确对扩宽部位会造成影响的水源，以便于施工中及时切断，同时应明确施工中开挖临时排水沟的位置及尺寸，以确保施工期间排水畅通[6]。

4结语

改扩建公路设计优化工作中，应积极采用合理的优化设计方案，并结合工程地的实际情况进行优化设计，以满足工程的实际需要。此外，在设计优化工作中，应做好成本监控工作，在保证改扩建公路设计优化方案的同时，最大限度地节省工程成本，从而提高整个工程的管理效益，达到经济效益与社会效益的双赢。

参考文献：

[1]涂定君，于翠芳.改扩建公路设计优化措施分析[J].交通世界，2019（26）：61-62.

[2]侯洁.国家一级公路改扩建设计优化方案分析[J].中国市场，2013（6）：63-65.

[3]陈亚强.改扩建公路设计优化措施分析[J].黑龙江科技信息，2017（15）：224.

[4]刘伟彬.改扩建公路设计优化措施探讨[J].中华建设，2019（8）：148-149.

[5]杨航.高速公路服务区改扩建工程路面设计的探讨[J].工程与建设，2015，29（5）：620-622.

[6]郜鹏飞.试析改扩建公路设计优化措施[J].四川建材，2019（2）：177-179.

作者：周力宁 单位：邢台路桥建设总公司