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摘 要：随着交通运输行业的蓬勃发展，既有公路无法满足日益增长的运输任务，因此越来越多既有公路面临改扩建。相较于新建道路，改扩建工程在技术标准及施工工艺上更为复杂，本文就改扩建公路路基路面设计中易出现的问题进行探讨，并提出优化措施。
关键词：公路改扩建;路基路面设计;优化措施
早期公路设计参照旧版设计规范，因此扩建设计时，应重新审定设计标准。在实际工程中，改扩建重点主要在路基路面的结构设计上，如何合理地处理路基路面的工程问题，对改扩建项目的完成程度至关重要。
1 公路改扩建中存在的问题
1.1 新老路基拼接问题
老路路基在长时间的通车作用下，基本沉降完全，路基整体稳定。拼宽时，由于新建路基部分的附加应力较大，沉降量及沉降速率较大，与老路路基之间形成较大的差异沉降，在路基连接部位置尤为常见，造成路基路面出现纵向沉降裂缝，甚至影响整个路基的结构稳定性[1]。特别是处在不良地质路段，更应重视不良地基土的处理。
1.2 旧路面病害及新旧路面拼接问题
旧路路面在列车动载作用下容易产生开裂、脱空、凹凸不平等病害，且旧路路面材料落后，因此在改扩建工程中不仅需要对旧路路面进行病害处理，选择与交通量及路面性能要求相匹配的路面结构也至关重要。
1.3 改扩建工程中路基路面的排水问题
由于自然环境的改变及使用年限的加长，路基路面排水系统或多或少受到不可抗的破坏。
如在软基深厚路段，路基整体产生不均匀沉降，排水沟、边沟等也继而发生沟底高程变化，若是沟底纵坡小于水流量需求的最小纵坡，甚至出现反坡等现象，则会导致流水堆积在洼地，这些洼地水流若是浸入路基内部，容易使路基土在行车动力作用下振动液化，路基内部水土流失，造成脱空，若是处在路桥过渡段位置，则影响桥梁的安全性;如道路处在平原河网地区，先前设计时未充分考虑降水位的影响，或刚好遇到设计年限内的罕见大降雨，导致水沟长期浸泡，影响路基路面的安全稳定性。
路面排水顺畅是行车安全性的直接保障。现状公路中路面出现凹陷、排水不通畅的情况下极易造成路面积水。雨水季节，积水路面的车辆容易发生滑移等交通事故。
2 针对存在的问题提出解决措施
2.1 减小新老路基差异沉降
路基拼接方式根据项目的不同而不用。各方条件制约下，可选择单侧拼宽、双侧拼宽、分离扩建，其中双侧拼宽对老路影响最小，设计中应优先选择[2]。
影响路基沉降的因素主要是附加应力大小和地基土体压缩模量，设计中应从这两个因素出发去针对性地解决新老路基差异沉降问题，降低新建路基部分的沉降。①新建部分附加应力越小，沉降越小，越有利，在当下改扩建设计中，可采用气泡轻质土进行拼接填筑。气泡轻质土容重小，强度高，流动性好，能够有效减轻土体自重，在拼接宽度较小、桥涵台背和挡土墙路段均可利用其流动性直接进行填筑，避免了摊铺车宽度不足情况下无法对路基土进行分层碾压的问题。②地基土体的压缩模量越大，沉降越小。压缩模量小的地基土体常见为软土，其中淤泥质土，淤泥等土体，含水率高，承载能力低，压缩模量小，极易被压缩产生较大瞬时沉降。为提高地基土体的压缩模量，工程中对表层的软土采用换填法，对深层软土根据项目的不同要求，可采用堆载预压、复合地基加固[3]等方法进行处理。
新老路基连接部位置的拼接处理对裂缝的产生有直接的影响，工程中为解决这个问题，很多学者进行了研究。在实际工程中，刨除掉旧路边坡上的表层土，然后进行台阶开挖，台阶宽度一般为2 m，设置4%的反坡。在台阶底部，铺设土工格栅搭接新路基部分，某些工程中也对连接部位置进行植筋锚固处理[4]。
2.2 旧路面病害处理及新老路面拼接处理
很多道路不到15年的路面结构设计年限病害就已经非常严重。在改扩建道路中，需对旧路路面现状情况进行分析，找出病害程度，确定出旧路材料类别。
现状水泥路面，首先确定水泥面层是否存在脱空、裂缝等病害，根据不同的病害类型，目前常采用植筋、注浆等方法进行处理。若是需要進行沥青罩面，在病害处理后根据交通等级，采用目前使用中最合理的沥青层结构进行加铺。拓宽时，一般采用与旧路相同的路面结构，水泥面板拼接处需要进行植筋处理。
现状沥青路面，若是病害严重，可对上面层沥青铣刨重铺。一般路面结构层厚度选择与旧路相同的层间厚度，然后根据实际情况选择不同级配的沥青层材料。拼宽处，采用台阶式拼宽，面层和基层间铺设聚酯纤维布，拼接处避开轮迹带位置。
2.3 加强新老路基排水处理
道路使用中，荷载作用和水作用是导致道路破坏最重要的两个因素，因此在设计时，路基路面排水系统的统筹设置尤为重要。路基填土一般优先采用水稳性、透水性及压缩性良好的石块、碎石土、粗砂、砂性土等路基调料;在上述透水性良好的路基填料短缺的情况下，也可在充分压实及配备良好排水系统的情况下采用粘性土。粘性土透水性差，水稳性差，一般将它设置在路基的下方，其上方及边坡两侧填筑透水性良好的路基填料。
改扩建工程中，能满足当前设计要求的水沟可直接利用，节约造价;若对路基进行拓宽，拓宽部分路基占用现状水沟位置，须挖除原有的排水设施，优先设置临时水沟，保证施工过程中的路基排水通畅。以广东省路基排水设计为例：水沟沟底设计宜与路线纵坡一致，最小不宜小于0.3%;排水沟及边沟一般采用矩形沟断面，断面形式根据水流量大小、流速等要求通常选用60×60 cm、60×80 cm、80×80 cm，其中边沟也可采用生态浅碟形边沟，沟身材料一般选用浆砌片石或者水泥混凝土，预制块结构居多，在尺寸的选取及沟深材料的使用上较于早年道路更为合理耐久;急流槽一般每20 m设置一道，截水沟在距路堑顶5 m位置上设置，并且进行防渗加强处理;路基内部的水沟布设完毕，需根据当前地理位置情况，选取合适的出水口，将水沟中的水排水到河流水系中去，实现整个公路路基排水系统畅通。
路面排水与路表坡面、路面平整度及路面内部的排水设计有关。早前公路大多为水泥路面，排水困难，改扩建中可替换为排水性好的沥青路面，进行沥青加铺;路面横坡一般采用2%，若是现状道路横坡不满足要求，或者出现道路凹陷积水等情况可利用上面层路面调平或采用路面注浆;中央分隔带排水在早前道路中重视程度不高，若改扩建项目中有条件，可在中央分隔带中设置集水井和纵向渗盲沟，然后将中央分隔带中的水通过横向排水管排出;若是沥青路面，在沥青面层和基层之间须做好封水处理，一般会在下面层和上基层之间设置1 cm封层，面层之间采用透层处理，面层内的水随着路拱坡度流向边部，在边部处下面层的位置设计一道碎石渗沟，引出路面水;超高路段，旧路路面设置超高排水时，路面拼接中应对现状路面横向排水管接出位置进行甄别，新建部分的路面直接采用横向排水管接长即可，注意须设计50 cm的搭接段。
3 总结
改扩建公路中，既要最大程度利用旧路，保证经济性，又要解决实际工程中各方面的问题。本文从路基路面拼接、地基处理、路面材料及结构、路基路面排水等角度出发，对改扩建工程中存在的问题提出优化措施，希望能对改扩建工程提供一定的设计经验。
参考文献：
[1]贾宁，陈仁朋，陈云敏，等.杭甬高速公路拓宽工程理论分析及监测[J].岩土工程学报，2004（6）：755-760.
[2]钱劲松，孙力彤，管旭日.老路拓宽差异沉降计算的研究[J].兰州铁道学院学报（自然科学版），2003，22（4）：91-94.
[3]刘观仕，孔令伟，李雄威，等.高速公路软土路基拓宽粉喷桩处治方案[J].岩石力学与工程学报，2008，27（2）：309-315.
[4]杨广庆，高民欢，陈君朝，等.高速公路改扩建路基加宽锚固加筋技术研究[J].岩土工程学报，2013，35（增刊2）：10-15.
关键词：公路改扩建;路基路面设计;优化措施
早期公路设计参照旧版设计规范，因此扩建设计时，应重新审定设计标准。在实际工程中，改扩建重点主要在路基路面的结构设计上，如何合理地处理路基路面的工程问题，对改扩建项目的完成程度至关重要。
1 公路改扩建中存在的问题
1.1 新老路基拼接问题
老路路基在长时间的通车作用下，基本沉降完全，路基整体稳定。拼宽时，由于新建路基部分的附加应力较大，沉降量及沉降速率较大，与老路路基之间形成较大的差异沉降，在路基连接部位置尤为常见，造成路基路面出现纵向沉降裂缝，甚至影响整个路基的结构稳定性[1]。特别是处在不良地质路段，更应重视不良地基土的处理。
1.2 旧路面病害及新旧路面拼接问题
旧路路面在列车动载作用下容易产生开裂、脱空、凹凸不平等病害，且旧路路面材料落后，因此在改扩建工程中不仅需要对旧路路面进行病害处理，选择与交通量及路面性能要求相匹配的路面结构也至关重要。
1.3 改扩建工程中路基路面的排水问题
由于自然环境的改变及使用年限的加长，路基路面排水系统或多或少受到不可抗的破坏。
如在软基深厚路段，路基整体产生不均匀沉降，排水沟、边沟等也继而发生沟底高程变化，若是沟底纵坡小于水流量需求的最小纵坡，甚至出现反坡等现象，则会导致流水堆积在洼地，这些洼地水流若是浸入路基内部，容易使路基土在行车动力作用下振动液化，路基内部水土流失，造成脱空，若是处在路桥过渡段位置，则影响桥梁的安全性;如道路处在平原河网地区，先前设计时未充分考虑降水位的影响，或刚好遇到设计年限内的罕见大降雨，导致水沟长期浸泡，影响路基路面的安全稳定性。
路面排水顺畅是行车安全性的直接保障。现状公路中路面出现凹陷、排水不通畅的情况下极易造成路面积水。雨水季节，积水路面的车辆容易发生滑移等交通事故。
2 针对存在的问题提出解决措施
2.1 减小新老路基差异沉降
路基拼接方式根据项目的不同而不用。各方条件制约下，可选择单侧拼宽、双侧拼宽、分离扩建，其中双侧拼宽对老路影响最小，设计中应优先选择[2]。
影响路基沉降的因素主要是附加应力大小和地基土体压缩模量，设计中应从这两个因素出发去针对性地解决新老路基差异沉降问题，降低新建路基部分的沉降。①新建部分附加应力越小，沉降越小，越有利，在当下改扩建设计中，可采用气泡轻质土进行拼接填筑。气泡轻质土容重小，强度高，流动性好，能够有效减轻土体自重，在拼接宽度较小、桥涵台背和挡土墙路段均可利用其流动性直接进行填筑，避免了摊铺车宽度不足情况下无法对路基土进行分层碾压的问题。②地基土体的压缩模量越大，沉降越小。压缩模量小的地基土体常见为软土，其中淤泥质土，淤泥等土体，含水率高，承载能力低，压缩模量小，极易被压缩产生较大瞬时沉降。为提高地基土体的压缩模量，工程中对表层的软土采用换填法，对深层软土根据项目的不同要求，可采用堆载预压、复合地基加固[3]等方法进行处理。
新老路基连接部位置的拼接处理对裂缝的产生有直接的影响，工程中为解决这个问题，很多学者进行了研究。在实际工程中，刨除掉旧路边坡上的表层土，然后进行台阶开挖，台阶宽度一般为2 m，设置4%的反坡。在台阶底部，铺设土工格栅搭接新路基部分，某些工程中也对连接部位置进行植筋锚固处理[4]。
2.2 旧路面病害处理及新老路面拼接处理
很多道路不到15年的路面结构设计年限病害就已经非常严重。在改扩建道路中，需对旧路路面现状情况进行分析，找出病害程度，确定出旧路材料类别。
现状水泥路面，首先确定水泥面层是否存在脱空、裂缝等病害，根据不同的病害类型，目前常采用植筋、注浆等方法进行处理。若是需要進行沥青罩面，在病害处理后根据交通等级，采用目前使用中最合理的沥青层结构进行加铺。拓宽时，一般采用与旧路相同的路面结构，水泥面板拼接处需要进行植筋处理。
现状沥青路面，若是病害严重，可对上面层沥青铣刨重铺。一般路面结构层厚度选择与旧路相同的层间厚度，然后根据实际情况选择不同级配的沥青层材料。拼宽处，采用台阶式拼宽，面层和基层间铺设聚酯纤维布，拼接处避开轮迹带位置。
2.3 加强新老路基排水处理
道路使用中，荷载作用和水作用是导致道路破坏最重要的两个因素，因此在设计时，路基路面排水系统的统筹设置尤为重要。路基填土一般优先采用水稳性、透水性及压缩性良好的石块、碎石土、粗砂、砂性土等路基调料;在上述透水性良好的路基填料短缺的情况下，也可在充分压实及配备良好排水系统的情况下采用粘性土。粘性土透水性差，水稳性差，一般将它设置在路基的下方，其上方及边坡两侧填筑透水性良好的路基填料。
改扩建工程中，能满足当前设计要求的水沟可直接利用，节约造价;若对路基进行拓宽，拓宽部分路基占用现状水沟位置，须挖除原有的排水设施，优先设置临时水沟，保证施工过程中的路基排水通畅。以广东省路基排水设计为例：水沟沟底设计宜与路线纵坡一致，最小不宜小于0.3%;排水沟及边沟一般采用矩形沟断面，断面形式根据水流量大小、流速等要求通常选用60×60 cm、60×80 cm、80×80 cm，其中边沟也可采用生态浅碟形边沟，沟身材料一般选用浆砌片石或者水泥混凝土，预制块结构居多，在尺寸的选取及沟深材料的使用上较于早年道路更为合理耐久;急流槽一般每20 m设置一道，截水沟在距路堑顶5 m位置上设置，并且进行防渗加强处理;路基内部的水沟布设完毕，需根据当前地理位置情况，选取合适的出水口，将水沟中的水排水到河流水系中去，实现整个公路路基排水系统畅通。
路面排水与路表坡面、路面平整度及路面内部的排水设计有关。早前公路大多为水泥路面，排水困难，改扩建中可替换为排水性好的沥青路面，进行沥青加铺;路面横坡一般采用2%，若是现状道路横坡不满足要求，或者出现道路凹陷积水等情况可利用上面层路面调平或采用路面注浆;中央分隔带排水在早前道路中重视程度不高，若改扩建项目中有条件，可在中央分隔带中设置集水井和纵向渗盲沟，然后将中央分隔带中的水通过横向排水管排出;若是沥青路面，在沥青面层和基层之间须做好封水处理，一般会在下面层和上基层之间设置1 cm封层，面层之间采用透层处理，面层内的水随着路拱坡度流向边部，在边部处下面层的位置设计一道碎石渗沟，引出路面水;超高路段，旧路路面设置超高排水时，路面拼接中应对现状路面横向排水管接出位置进行甄别，新建部分的路面直接采用横向排水管接长即可，注意须设计50 cm的搭接段。
3 总结
改扩建公路中，既要最大程度利用旧路，保证经济性，又要解决实际工程中各方面的问题。本文从路基路面拼接、地基处理、路面材料及结构、路基路面排水等角度出发，对改扩建工程中存在的问题提出优化措施，希望能对改扩建工程提供一定的设计经验。
参考文献：
[1]贾宁，陈仁朋，陈云敏，等.杭甬高速公路拓宽工程理论分析及监测[J].岩土工程学报，2004（6）：755-760.
[2]钱劲松，孙力彤，管旭日.老路拓宽差异沉降计算的研究[J].兰州铁道学院学报（自然科学版），2003，22（4）：91-94.
[3]刘观仕，孔令伟，李雄威，等.高速公路软土路基拓宽粉喷桩处治方案[J].岩石力学与工程学报，2008，27（2）：309-315.
[4]杨广庆，高民欢，陈君朝，等.高速公路改扩建路基加宽锚固加筋技术研究[J].岩土工程学报，2013，35（增刊2）：10-15.