公路工程旧路改造路基拓宽设计分析

公路工程旧路改造路基拓宽设计分析

陈晨

云南省交通规划设计研究院股份有限公司  云南昆明  650041

摘要：随着经济的持续增长和交通量的不断增加，原有公路的路基宽度和承载能力已无法满足当前的交通需求。因此，旧路改造工程成为当前公路建设的重要内容。路基拓宽作为旧路改造的关键环节，其设计合理与否直接关系到改造工程质量。基于此，本文将深入分析公路工程旧路改造路基拓宽设计，以期为类似工程提供有益的参考。

关键词：公路工程；旧路改造；路基拓宽；设计分析；优化方案

引言

随着城市化进程不断加速，交通需求不断增长，旧路改造成为提升道路通行能力和安全性的关键举措。通过扩大道路路基面积，旧路拓宽可以提高道路的通行能力，改善通行环境，并有效保障交通安全。深入分析旧路改造路基拓宽设计，不仅可以为改善交通基础设施，还能促进城市可持续发展以及提升交通运输效率提供理论支持和实践指南，有助于提升城市交通系统的整体效率和质量，进而推动城市经济和社会的可持续发展。

1公路工程旧路改造路基拓宽设计

1.1改造前期设计

（1）路基填料选择与填筑厚度控制

首先，应确保所选填料与旧路基材料相容性好，避免因材料差异导致的沉降不均等问题。其次，填料的物理力学性质应符合设计要求，包括其压缩性、抗剪强度等指标，以保证路基的稳定性和承载能力。填筑厚度的控制同样关键。过厚的填筑层可能导致压实不充分，影响路基的稳定性；而过薄的填筑层则可能增加施工难度和成本[1]。因此，应根据工程实际情况和填料性质，合理确定填筑厚度，并严格控制每层填筑的施工质量。

（2）压实标准制定与监控

制定合理的压实标准，选用适当的压实设备和方法，对于提高路基的密实度和稳定性具有重要意义。在压实过程中，应严格控制压实速度、遍数等参数，确保每层填筑料达到规定的压实度。此外，加强压实质量的监控和检测同样重要。通过定期检测压实度、平整度等指标，及时发现并解决压实过程中的问题，确保路基的整体质量。

（3）新旧路基刚度过渡设计

新旧路基刚度的不同会引起路面不平和开裂。因此，在进行路基拓宽设计时，必须对新旧路基刚度的转换给予足够的重视。通过采用渐变式的过渡段设计，逐步调整新旧路基之间的刚度差异，减少因刚度突变引起的路面损坏。为实现新旧路基的刚度过渡，可采用加铺层、土工格栅等措施。加铺层可缓冲新旧路基之间的应力差异，提高路面的整体性能；土工格栅则可有效增强路基的承载能力，减少沉降和变形。

1.2路基加筋设计

（1）加筋材料的选择

在路基加筋设计中，各种加筋材料都有其独特的优势和适用性。常用的加筋材料包括钢筋网格、土工格栅和土工合成材料等。这些材料都具有良好的抗拉强度和延伸性能，能够有效地增强路基的承载能力和稳定性。钢筋网格作为常用的刚性加筋材料，应根据实际情况选择合适的直径、强度和规格。而土工格栅和土工合成材料则具有更好的柔性和适应性，可以与路基填料更好地整体结合，提高路基的稳定性和耐久性[2]。

（2）加筋层的位置和厚度设计

加筋层的位置和厚度设计对路基的承载能力和稳定性至关重要。一般来说，加筋层应设置在旧路基顶部与新填料层之间，以发挥其加固作用。确定加筋层的厚度时，需要考虑路基的宽度、填料性质以及交通荷载等因素，通过力学分析和计算来确保合理的厚度，以提高路基的承载能力和稳定性。

1.3竖向增强体设计

竖向增强体技术在路基拓宽工程中的应用具有显著优势，能改善路基力学性质、提升承载能力和稳定性、降低改造成本、减少对交通的影响。加筋材料垂直插入路基是一种有效的路基加固技术，包括灰筒桩、搅拌桩和预制桩等材料。这种方法能增强路基整体结构性能，提高压缩模量和抗剪强度。详细地质勘测分析确定竖向增强体参数，合理布设竖向增强体，可提升加固效果。施工便捷、成本较低，通过合理调整布设方式和数量，节省材料和人工成本。

1.4支挡结构设计

通过详细的现场勘察获取土质条件、地下水位、坡度等关键信息，并充分考虑可能影响路基稳定性的因素，确保加固方案的有效性和安全性。这些信息对于支挡结构的后续结构设计至关重要，因为它们直接影响着支挡结构的稳定性和承载能力。在勘察的基础上，根据工程要求和勘察结果，选择合适的支挡结构类型非常关键。常用的支挡结构有挡土墙、护坡和护堤等。为保证支挡结构的承载力、稳定性及安全性，必须从交通流量、土体稳定性和地震危险性等方面进行考虑。在此基础上，结合高度、长度、倾斜角度等明确支挡结构的几何设计，这些参数是支挡结构稳定性和承载力的关键因素[3]。

2工程概述

针对某公路路基拓宽工程的设计，地质条件有利但仍涉及黏土和亚黏土的路基加固工程中，需注意处理黏土的高含水量和粘结性可能引发的沉降问题。前两层承载力性能较好，为10-12kPa，不采用排水固结法。基于这些情况，可以制定合理的路基设计方案。在工程实践中采用灰筒桩、搅拌桩等竖向增强体技术来增强路基结构，建议在设计阶段根据地质勘察和荷载要求确定合适类型和布置方式。

2.1轻质填料方案的适宜高度

采用轻质材料如粉煤灰填充路基能有效减轻路堤自重、提高抗沉降能力和改善排水条件，延长路基使用寿命并降低维护成本。在填筑阶段选择粉煤灰，并增加填筑高度至2.5m，持续填筑1年的方案，结合考虑到路段上存在较多重型车辆通行的情况，对粉煤灰填充方案进行了沉降计算，以确保路基满足设计标准，见下表1。

表1 粉煤灰填筑方案沉降计算

2.2复合地基方案的适宜高度

（1）采用水泥搅拌桩

采用直径500mm，长10-12m的水泥搅拌桩进行基础加固，可以满足5m以下填筑高度，既经济实用，又方便施工（参见表2）。

表2 水泥搅拌桩方式沉降计算

（2）采用CFG（水泥加气发泡）桩

直径为500mm左右，长14-16m的CFG桩体在填土高度达到7m时仍能满足沉降要求，显示出其强大的承载能力和沉降控制能力（见表3）。

表3 CFG桩方式沉降计算

2.3路基处理方案分析

在实施了如表4所示的处理后，对全线20%的低填土段进行了一年堆载，并在不使用复合地基的情况下，以粉煤灰作为填料进行加固，能够减少建设费用。该方案采用粉煤灰填料处理低填土路段，并利用时间换沉降的设计思路是可行的。该方案经济实惠、现场施工便捷，有助于提升施工水平和保证路基质量。在实施过程中，需要严格控制材料质量、加强施工管理和监测，确保工程质量和安全。

表4 路基处理方案分析

结语

综上所述，本文通过对公路工程旧路改造路基拓宽设计的分析，提出了合理的设计方案和施工要点。研究结果表明，科学有效的路基拓宽设计可以显著提升旧路改造工程的质量和效益。然而，由于旧路改造工程的复杂性和多样性，未来还需要进一步深入研究和实践探索，以不断完善和优化旧路改造路基拓宽设计的技术和方法。

参考文献：

[1]黎康.公路工程旧路改造路基拓宽设计要点分析[J].运输经理世界,2023,(31):23-25.

[2]王永强.旧路拓宽改造时新旧路基不均匀沉降的研究[J].科技视界,2021,(21):39-40.

[3]孙健.公路改造工程设计要点研究[J].交通世界,2024,(Z2):115-117.