浅议老路改造升级的设计方案

【摘  要】: 本文简单介绍了关于老路改造升级的设计方案，以及新老路基纵缝处理、新老路面处理、涵洞接缝处理及老桥加固设计。

【关键词】: 老路改造;升级;公路等级提高;设计方案;加固

Abstract: This paper simply introduces to upgrade design scheme on road reconstruction, as well as new and old roadbed longitudinal seam processing, pavement treatment, culvert joint treatment and reinforcement of old bridges design.

Key words: the old road rebuilding; upgrade; highway grade enhancement; design scheme; reinforcement

中图分类号：U212.38 文献标识码：A文章编号：

近年来，随着国民经济的快速发展，交通量迅猛增长，现有的公路已不堪重负，难以承担交通运输发展的需求，不能满足地方经济发展的需要，亟待改造升级。目前国家、地方各级部门加大了对交通基础设施的投入，公路管养部门提出了对干线公路网实施网化改造工程，对干线公路逐步实施改造。老路改造升级应遵循“符合标准、因地制宜、尽量利用老路、造价较低”的原则。通过区域内多条公路改造的设计，对公路改造设计有一定的体会和认识，就老路升级改造设计中有关问题进行论述。

1老路现状调查

由于是对原有公路改造，对老路现状调查十分重要，老路的现状直接影响到改造方案、工程投资。

1.1平、纵线形现状

由于现阶段进行改造的干线公路一般修建时间较早，修建时的测量技术、水平较低，工具相对落后，精度不高，且近年来经过多次养护改造，老路的平纵线形通常达不到规范要求，需要部分调整；即使有设计图纸，平面线形已与原设计图纸有所偏差，原设计图纸平面数据不能采用，故必须重新采集有关数据。一般情况下，可以采用GPS对老路线形进行踩点拟合、测量纵段高程等指标。老路线型较好或者微调能满足规范要求的，在平纵面设计中考虑充分利用老路；如果老路线形极差，如弯道、偏角、半径、交点间等均不满足规范要求，且受地形、地物的限制，则考虑改线。

1.2路基、路面现状

路基、路面现状调查包括路基、路面宽度、病害，结构形式及近几年养护改造情况等。只有对老路路基、路面情况充分了解，在路面结构补强设计时才能心中有数，设计方案才能经济合理。

1.3弯沉测试

为评价老路路面结构的整体强度，应对老路面进行弯沉测试，对测试结果、路面结构情况分段整理计算，以便于下阶段路面结构补强设计。

1.4桥涵现状

结合区域河网状况，采用拓宽改造还是拆除重建由桥涵现状决定，所以应对老桥涵的跨径、净宽、荷载标准、结构形式、使用情况、病害、通航要求、桥头接线线形等做充分、详细的调查，对大、中桥荷载标准不能确认时，应做承载能力试验。

2主要技术指标的选用

2.1公路等级

公路等级应根据公路网的规划和远景交通量，结合公路的功能、性质从全局出发综合确定。

2.2设计车速

设计车速一般根据公路等级采用，但是在实际应用中，结合公路的功能、性质、交通组成等综合因素确定，特别是老路改造工程，应顺应地形地物，在保证行车安全、舒适的前提下，从经济合理的角度出发，灵活选用。对位于城市出入口的一级公路，混合交通严重，车速不宜太快，可参照城市道路标准，采用80km/h的设计车速；对于二级公路，一般情况下应采用80km/h设计车速。

2.3路基标准横断面

路基横断面直接影响到工程的规模和投资，路基标准横断面应根据公路等级、交通量预测分析结果选择，同时又应综合考虑路段功能性质及交通组成，结合地形、地物、城镇规划，以及绿化美化和环保，采用既能满足道路通行能力、与城镇规划相适应又经济合理、适应地形地物的横断面。

3路线线形设计

3.1设计原则

公路是一种带状构造物，在保证使用任务和经济合理的前提下，应尽可能保持较高的安全性和舒适性。公路线形是三维的立体线形，是平、纵、横三方综合体，线形设计应对其进行综合设计，保持各要素间的协调一致，做到平面顺适、纵坡均衡、横面合理。公路的线形运用在很大程度上取决于工程投资与线形舒适性的平衡。在线形设计中应着重考虑线形的连续流畅和立体线形设计，并应顺应地形，地物，与环境协调一致，对于老路改造工程应灵活运用线形设计指标，在困难地段适当调整，在满足线形要求的前提下，充分利用老路。

3.2平面线形设计

平面线形设计时，在一般较为顺直的路段，尽可能采用较高的指标进行调整，以求改造后达到良好行驶条件；在较困难路段，应充分利用规范允许的曲线组合，在满足技术指标的前提下，充分利用老路；在老路线形极差且又受地形地物限制无法调整时，应考虑改线方案。

对于老路改造工程，路线定线时，应以老路为主要控制物，充分利用老路，同时还应将大型建筑物、大河等作为控制点。穿越城镇区域时，应注意结合地方发展，尽量与城镇规划相协调。在设计前可采用GPS技术，进行平面控制，对原路中心进行线形采点，利用有关计算机软件进行线形拟合设计，确定平面线形。

对老路进行加宽改造时，确定合理的路线方案尤为重要。对于老路改造来说，主要有两种方式进行加宽处理：沿老路中心布线，两侧加宽；利用现有道路为一幅，进行单侧加宽。究竟采取哪种加宽方式，必须结合地形，考虑构造物的加宽、建筑物的拆迁、施工以及社会影响等综合因素，拟合多条线形，进行技术经济比较，确定合理线形。在平面线形方案初步形成后，应征求沿线地方政府及交通主管部门意见，尽量使路线方案使各方满意。

3.3纵断面设计

纵断面设计时，应注意以下几方面：

1、满足各控制点的高程要求

一般有桥梁、相交道路、城镇等。桥梁设计高程应满足桥下通航净空要求、设计洪水频率要求以及建筑高度；对立体相交的道路要满足本路和被交路的行车净空要求，对平面交叉的道路要顺适衔接；路线穿越城镇时应尽量与规划、地形、地物相一致。

2、充分利用老路路面结构

纵断面拉坡时，应尽量拟合老路，避免大填大挖。在老路路面情况较好时，为充分利用老路路面结构，尽量不要开挖老路，使补强厚度最大限度地接近填高。

3、其它

老路改造纵断面设计时，为充分利用老路，一般纵坡较碎，坡长较短，但在有条件时，还应尽可能取较高的指标，以求良好的行驶条件，并适当注意平纵组合，使纵断面方案不但经济合理，而且有良好的线形。

4路基裂缝处理设计

老路改造升级处理好路基裂缝是关键，由于老路路基运行几十年了，沉降早已结束，而新路路基又会产生新的沉降，故新老路基联接处及路基纵向两侧易产生不均匀沉降，所以联接处应特殊处理。处理办法主要有强夯压实、利用土工格栅等。

强夯压实，人为使其提前沉降变形。在新老路基联接处，先将老路路基挖成台阶，填筑开山石料，分层强夯压实，使其提前变形；在路基顶面95区，填筑砂砾层，这一层即能起到盲沟的作用，不会破坏原水流通道，又能起到吸收部分变形的作用。

土工合成材料具有质量轻、整体连续好、抗拉强度较高、耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好、施工方便等优点，已广泛运用于公路工程，特别是软土路基。利用土工格栅，防治地基不均匀沉降及新老路结合处产生的裂缝，是处理新老路基裂缝的另一种方法。其做法是：在路基底面新老路基结合处（纵缝处）铺一层土工格栅，再分层填筑，最后在路基顶面再铺一层土工格栅，其上再铺筑一层30cm厚的砂砾。

5路面结构补强设计

路面结构补强设计时，应根据原老路路面结构具体处理。

5.1旧水泥混凝土路面

当老路路面为水泥混凝土路面时，一般先测试混凝土板块弯沉，根据弯沉测试结果综合路面其它情况先对老路面进行处理。当老路面较好时，对老路面不予处理；当老路面一般时，对混凝土板块进行钻孔压浆处理；当老路面较差时，应新浇砼板块。在对老路面处理后，一般要在上面加铺补强层。一般采用沥青面层作为老路面的加铺层，这种形式的路面结构有点为旧水泥砼提供了稳定、坚实的基层，沥青路面提供了行驶舒适的面层。为防止和延缓旧水泥混凝土板的反射裂缝的发生，通常要在旧水泥混凝土裂缝和接缝位置铺设土工格栅、土工布或粘贴改性沥青油毛毡。有条件时沥青表面层采用改性沥青SMA结构，其防反射裂缝的效果更好。

5.2旧沥青路面

旧沥青路面病害较严重路段，可以做成冷再生路基，然后铺设路面。一般路段利用老路路表弯沉测定结果，计算出代表弯沉值，并反算成老路路面当量土基回弹模量，再按弹性层状体系理论计算加铺补强层厚度。在加铺前需刨毛老沥青面层。

5.3旧碎石路面

对泥结碎石、级配碎石路面改建成高级路面时，一般将旧路豁松、打碎，掺灰处理，使其成为底基层，然后再根据弯沉情况加铺补强层。

6桥涵改造设计

在老路改造工程中，桥涵一般需拆除重建或拓宽改造，决定桥涵拆除重建还是拓宽改造主要从以下几个方面考虑：

1、原桥涵是否满足设计荷载标准；

2、原桥涵是何种结构形式，服务年限多长，使用状况如何，利用价值是否大；

3、原桥涵是否满足排洪要求，航道上桥梁是否满足通航要求；

4、是否限制路线平、纵面线形。

对老桥涵进行上述四方面分析，在经济上、技术上进行比选，根据实际情况决定老桥涵拆除重建或拓宽改造。一般老桥涵均荷载标准低，结构形式较差，加固改造技术复杂，工程难度大，而且许多老桥为保证桥梁和河道正交，桥头接线线形较差，所以老路改造时大多数拆除重建，小部分情况较好的拓宽改造。对于利用的桥涵可采用如下加固处理方法：

6.1涵洞的处理根据外业涵洞调查结果及水力计算，老路涵洞可分为两类：一类为孔径较小，升级后路幅增宽，不能满足排水要求，且容易堵塞，疏通困难，这类涵洞不能利用，须全部拆除，在原址或附近增大孔径新建；另一类为孔径较大，能满足排水要求，这类涵洞采取一端或两端接长的方法处理，新老涵洞连接处采用沥青麻絮或其他防水材料进行填塞。6.2桥梁的处理对老桥根据实际情况，采取不同的方法对桥梁上部结构进行加固。桥梁上部结构加固的方法主要有：

1、桥面补强层加固法：在梁顶上加铺一层钢筋砼层，一般先凿除旧桥面，使其与原有主梁形成整体，达到增大主梁有效高度和抗压截面强度、改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁的承载能力的目的。加固设计计算的前提是，补强层能与旧桥面板结合良好，能成为一个牢固的整体。加铺层的厚度与配筋视加固需要而定，一般补强层的厚度采用8～20cm。

2、增大截面和配筋加固法：在梁底面或侧面加大尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗弯强度，从而达到提高桥梁的承载能力的目的。

3、锚喷砼加固法：借助高速喷射机械，将新砼混合料连续地喷射到已锚固好的钢筋网的受喷面上，凝结硬化而形成钢筋砼，增大桥梁的受力断面和补强钢筋，加强结构的整体性，达到提高桥梁的承载能力的目的。

4、粘贴钢板加固法：采用粘结剂及锚栓，将钢板粘贴锚固在砼结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢筋，达到提高桥梁的承载能力。

5、改变结构受力体系加固法：通过改变桥梁结构受力体系，达到提高桥梁承载能力的目的。

6、体外预应力加固法：对于钢筋砼或预应力砼梁或板，采用对受拉区施以体外预应力加固，可以抵消部分自重力，起到卸载的作用，能较大幅度地提高梁的承载能力。

7、增设纵梁加固法：在墩台地基安全性能好，并具有足够承载能力的情况下，可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁，新梁与旧梁相连接，共同受力。

随着我国经济的发展，不仅国、省道要升级改造，县乡道路也要升级改造，采取必要的措施，采用切合实际的设计方法，科学合理地利用老路，有利于节约土地资源，保护生态环境，减少建设成本，还能取得很大的社会效益。

【参考文献】

[1]《公路土工合成材料设计原理及工程应用》周志刚、郑建龙著

[2]《公路旧桥加固技术与实例》 谌润水、胡钊方、帅长斌著

[3]《公路》2002年第1期 张超等：水泥砼道面加铺沥青砼面层后反射裂缝的防治