公路改造设计探讨

【摘 要】本文作者结合实际的公路改造设计项目就改造设计的原则、路线设计、路面设计、结构组合设计及路面改造设计方案进行详细的叙述，以期能与同仁们共同交流、相互学习。

【关键词】公路；改造；设计

一、改造设计原则

1.尽可能利用老路平面线形，在尽量减少对现状管线的影响的前提下，对老路进行拓宽改造，横断面由原来的12米改造为18米，使该路段道路横断面与已改造完成的路道路横断面保持一致，设计速度40km/h；纵面线形设计力求与平面线形相协调，应满足设计规范规定的要求。按照路面加铺厚度进行控制，在满足线形指标的前提下，尽可能拟合老路纵面，减少工程数量。

2.路面方案设计结合老路实际状况、筑路材料以及本地区已有的成功经验，从经济因素和使用质量等方面进行多方案比较。

3.尽量维持现有的排水系统，路面改造方案结合现有的排水设施综合考虑。

4.平面交叉设计依据《平交交叉优化设计方案》标准，结合交通量和现场情况设置左右转弯车道，并进行渠化设计。

5.交通安全设施在满足标准和规范的原则下尽量利用原有设施或部分利用。

6.科学合理的进行施工组织。充分考虑周边路网进行交通管制和分流，结合项目道路的现状和交通组成进行施工组织设计。

二、路线设计

1.平面设计

横断面为双向4车道的18m断面，而本项目既有断面为双向2车道的12m断面，为了使改造后的道路行车更通畅，本次改造将老路横断面调整为双向4车道的18米断面，由于道路的现状管线比较多，而且人行道外侧有一排电缆沟，若双侧拓宽，受影响的管线比较多，因此，道路中心线向西偏移3m，线形不作调整，以便更好的进行平纵组合设计。

2.纵断面设计

路线纵断面设计主要受控于路面改造方案、平面交叉、旧路平纵线形、路面横坡度以及与现有排水设施衔接的情况等，并尽量减少道路改造工程量。

3.横断面设计

由于该项目道路横断面采用单侧拼宽的方式，将原来的双向两车道12米断面调整为双向4车道的18米断面，断面形式：2×2.5m人行道+2×1.25m非机动车道+2×7.5m机动车道+0.5m双黄线，为了减少老路改造的工程量，设计改造后路拱偏在东侧，新建路面沿老路横坡向西侧拼接。

三、路面设计

1.上面层

上面层作为磨耗层，应具备密实、防水、抗滑耐磨、抗车辙等特点。

（1）Superpave

Superpave是美国公路战略研究计划沥青研究项目的研究成果，主要解决减少沥青路面早期损坏，延长沥青路面使用寿命这一重要课题。2001年开始在新建高速公路上推广应用Superpave技术，其主要特点有：骨架嵌挤，抗车辙性能优良；均匀密实，抗水损坏性能优越，因此适合在本区域使用。另外，Superpave能够减少路面级配离析，其对施工要求较高，需要较大的压实功，造价与AC类相当。

（2）SMA

SMA在公路建设的应用始于1995年，经过长期的科研与应用，目前已成为高速公路的常用路面结构型式。

SMA以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架，以沥青玛蹄脂填充骨架空隙，形成一种骨架密实结构。SMA表面性能优越，骨架嵌挤，使其具备较好的高温稳定性和抗车辙能力；粗集料用量多，压实后构造深度较大，表面粗糙抗滑，有利行车安全；隙率较小，抗水损害，同时较厚的沥青膜也保证了路面的耐久性；沥青用量多，沥青玛蹄脂具备良好的柔韧性，与集料粘结较好，提高了路面的抗裂与抗疲劳性能。使用SMA路面能够减少养护维修费用，延长使用寿命，对于多雨地区的重及超重交通公路，SMA路面无疑是最好的选择。采用同种沥青的情况下，SMA比常规的路面结构贵20%左右。

（3）ARAC橡胶沥青混凝土

橡胶沥青作为一种性能优秀的改性沥青，在国外被广泛用于水泥路罩面和应力吸收层，美国已有1万多公里的工程应用，取得了理想的使用效果。国内近年来也开始重视橡胶沥青的研究，在水泥路加铺工程中迅速得到了认可和应用。

国外研究表明，橡胶沥青的以上特点决定了橡胶沥青混合料具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗水损害能力，其抗老化性能和抗疲劳性能更优于其它改性沥青混合料，用橡胶沥青混合料铺筑的高速公路有平稳、舒适、噪音低等优点，能明显改善路面的质量并延长其使用寿命。因此，上面层采用AR-AC橡胶沥青混凝土橡胶沥青混凝土。

2.中、下面层沥青混合料选择

沥青路面使用实践及相关研究表明，沥青路面中下面层的质量将很大程度上影响路面的使用寿命。首先车辙变形主要发生在中面层，此外若中面层厚度选择不当，施工时离析严重，压实困难，通车后雨季时中面层积水严重，导致路面早期损坏。因此，应重视中下面层的材料选择与设计。

（1）AC

我国的高速公路建设，AC类混合料应用最为广泛，AC20、AC25分别是中下面层的主要选择。但原规范规定的AC20、AC25级配，细集料明显偏多，沥青混合料呈悬浮密实结构，在高温季节及重载车等不利状态下，易出现车辙。沥青路面厚度的增加更加重了这种趋势。

为此新的路面设计规范中，吸取了国内外设计与施工的成功经验，对原级配进行改进，增加粗集料含量，减少沥青用量，提高了高温稳定性。

（2）Superpave

Superpave设计方法是力图将试验方法与指标同沥青路面的路用性能建立起直接的联系，通过控制高温车辙、低温、疲劳开裂性能，以全面提高其路面性能。Superpave是解决路面早期损害，特别是车辙问题的有效工具。Superpave路面骨架嵌挤高温稳定性优于传统的AC型结构，同时Superpave路面均匀密实，有效减少路面的级配离析，确保路面密水性能，能有效防治沥青路面的水损害问题。

公路的应用实践表明，Superpave具有良好的路用性能，是多雨潮湿地区，抵抗重载交通的最佳选择。

由于本项目路段为城市主干道，交通量非常大，但重载车和超载车的比例相对较小，从抗剪切性能和抗疲劳性能角度出发，下面层推荐采用AC-20C(改性)作为沥AC-20C(改性)改性青面层材料。

四、结构组合设计

在目前的水泥砼路面改造中，通常采用的板块处理方式有以下三种。

1.破除方案

破碎并移走旧水泥砼板块，然后再加铺新面层。该方法适用于路面结构破坏较为严重或路面高程受限的情况。此方案是最为彻底的方法，初期投入较大，但使用年限较长，另外破除的旧水泥砼需妥善处置，尽可能加以再生利用，避免造成资源的浪费，减小对环境的不良影响。

2.修复方案

先修复旧水泥砼板块，然后在其上加铺沥青砼面层。该方法适用于路面破损不严重、断板率较低，脱空等路面病害较少的情况，采用灌缝、压浆、换板等方式进行板块维修。此种方案要求病害调查完善，病害修复彻底，避免可能存在的未修补完全区域，造成沥青罩面层的结构安全隐患。

3.破碎方案

先破碎旧水泥砼板块，然后在其上加铺沥青砼面层。该方法适用于路面破损比较严重，并且有明显的板底脱空、错台的情况。根据破碎工艺的不同，通常又分为打裂与碎石化。打裂是采用专用设备打击原有路面板1～2次，使旧路面板出现2～3条横向发裂，采用压路机压稳，此种方法能消除原水泥砼板脱空，使其与基层紧密结合，并可以充分利用原水泥砼板的结构强度，该法不能完全实现消除反射裂缝。碎石化是将旧水泥砼板块采用专用设备破碎成较小的碎块后作为沥青罩面层的基层或底基层，彻底消除了旧板病害的影响，避免反射裂缝等病害的产生，但另一方面，由于其破坏了原水泥砼板的结构强度，要求沥青罩面层厚度适当加厚。该法是最有应用前景的一种处置方法。

五、路面改造方案

1.老路改造方案比选

考虑到本项目道路老路状况较好，换板率较低，板块破损较少，而且老路交通拥挤程度较高，因此，从环保、快速、高效的角度出发，将老路改造方案比选

2.新老路基拼接处理

对于本项目利用旧路段的加宽改造，路堤的拼接设计方案对旧路的利用程度和建成后的路基安全具有十分关键的作用。

该项目路基主要需进行横向单侧拼接，路线还存在纵向拼接，而保持原有道路的安全、正常运营，是工程建设的必要条件，也正是在此基础上我们提出了路基加宽拼接设计中必须考虑的基本原则：保证新路基稳定；新旧路之间刚度一致，减少横向错台和纵向裂缝，避免对面层结构的破坏。

扩建加宽工程设计中一个重要问题是如何处理填方段新旧路基之间的衔接，即如何处理新旧路堤的不均匀沉降。要采取有效的技术措施保证加宽路基与旧路基的良好衔接，使其成为一个良好的整体。由国内外现有经验看来，可以采取以下方法：在原有道路边坡上开挖合适的台阶（包括标准式台阶、竖向倾斜式台阶、内挖式台阶），台阶的数量尽可能多，为新旧路的衔接提供更多接触面；严格控制新旧路基结合带的压实，对大型压路机的压实施工死角用打夯机分薄层填筑压实；在路槽纵向铺设土工格栅，加强新旧路基的横向联系，减少裂缝反射，项目组结合老路现状，新拓宽部分路基设计方案，反复推敲确定新旧路基拼宽处理方案。

3.交叉口沥青范围设计

该项目改造里程较短，主要交叉口只有两个，路拓宽改造工程方案设计均为刚改造完的沥青交叉口，另外由于该项目要对现有老路进行单侧拼宽，为保证行车通常，交叉口也要进行拓宽，因此，本次改造项目考虑充分利用现有交叉口，与老路对接部分交叉口仅适当铣刨老路后进行标高顺接处理，拼宽部分采用路基挖台阶的方式对老交叉口进行拓宽处理，交叉口路面标高重新进行设计，通过调整表层沥青厚度，保证交叉口路面排水通畅。

4.过渡段设计

由于路主线（水泥）抬高约12cm，且在交叉口范围水泥板块破损、错台等病害相对较多，因此，对临近交叉口的两块水泥板进行挖除后用C20素混凝土调平过渡，保证标高与改造后的交叉口顺接。

六、结语

在对公路进行改造的设计中，设计人员一定要做好与业主的沟通工作，减少返工现象的发生，同时设计人员还需要了解工程的地址情况、施工的条件与环境有针对性的开展设计工作，确保设计的质量。

参考文献

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