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
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