市政道路改扩建路基路面设计优化研究

贾史行

（平安建设集团有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

市政道路改扩建的过程中，科学合理地进行路基路面设计非常重要，直接影响改扩建工程的路基路面稳定性、安全性和使用寿命。因此，在进行改扩建路基路面设计期间，应合理进行设计工作的优化和改善，提升整体的设计效果，确保设计工作的高质量和有效性开展。

1 市政道路改扩建路基路面设计的优化措施

1.1 道路线形设计的优化

市政道路改扩建路基路面设计期间，道路线形设计工作最为重要的就是进行设计指标的调整和选择，以道路设计速度为基础选定指标参数，还需全面分析原本道路工程的情况、改扩建工程周围环境的情况，在不改变道路等级的情况下，以原本道路设计等级为基础进行适当提高。在此过程中需要注意，虽然市政道路的改扩建设计期间会采用原设计速度，但是也可能受到一些因素的影响而需要进行设计速度的调整，因此在进行道路线形设计优化期间，应按照实际情况进行设计。首先，道路线形的纵断面设计过程中，需要充分借助当地区域的自然地形，以竖向规划设计为核心，科学进行道路纵坡的设计，例如：市政道路旧道路进行改扩建的过程中，在原本道路上设计沥青面层，在确保整体路面标高符合最低加铺厚度的情况下，尽可能将改扩建的路面高度与原本路面高程相接近，降低原本路面加铺量，减少成本的支出。其次，横断面设计的过程中，应按照交通量的情况、市政道路的交通需求等，合理进行车道数量设计、宽度的设计，例如：改扩建的旧道路是城市的主干道，应按照交通量的特点将部分路段设计成双向四车道，部分路段设计成双向六车道的主干道和双向辅路。

1.2 路面设计的优化

市政道路改扩建的路基路面设计过程中，需要科学合理地进行路面设计的优化，设计之前做好原本路基路面的调查研究工作，全面进行拼宽新建路面的设计优化、路面防水和排水设计的优化、路面拼接设计的优化等，如图1所示。

图1 路面设计的优化

1.2.1 做好前期调查工作

对改扩建道路路面进行设计优化之前，应做好前期的调查和勘察工作，全面调查原本道路的铺装缺失情况、石材档次情况、路面损坏情况等，调查分析地下排水设施的完整性、路面的拥堵性、路段的缺失性，明确需要进行维修或重新设计的部分。考虑到旧的市政道路多年受到车辆荷载的作用，已经出现了不同程度的病害和路面裂缝，因此在前期阶段应调查分析路面的开裂率和破损率，以此为基础，制定混凝土板与沥青面层的设计方案。对于软土分布较为广泛的路段，应调查不均匀沉降的情况、路面不平整的情况和路面松散的情况等，制定专门的处理方案和设计方案，确保能够因地制宜地进行路面设计的优化。

1.2.2 路面材料的设计

市政道路改扩建工程路面材料设计的过程中，应按照旧路面材料的情况设计新路面的材料，例如：原本路面的材料是沥青，改扩建路面也必须要设计沥青材料，新路面结构应该和原本路面结构的材料保持一致，同时还要确保路面具有一定的耐久性。另外，改扩建工程路面设计期间，不仅需要通过治理设计的方式消除原本路面的病害，使路面结构强度有所恢复、性能不断提升，还需做好路面材料的统一设计工作，明确各类材料的配比方案和标准规范，如表1所示。市政道路改扩建设计的过程中，需要确保整体的路面材料符合标准规范要求，保证所设计路面结构的强度、稳定性和耐久性[1]。

表1 路面沥青混合料的设计

1.2.3 路面排水的设计

目前，在市政道路改扩建的路面设计过程中，为了能够改善路面行车的安全性和舒适性，主要采用加铺沥青层的设计方式，对路面结构进行优化，形成柔性的路面结构，但是需要注意，柔性路面设计期间，需确保整体路面具有一定的排水性能，避免路面材料在雨水侵蚀下受到损害。因此，在路面设计优化的过程中，需重点进行路面排水的设计。

首先，在新路面和旧路面相互结合的位置，设计防水土工布，避免雨水进入路基导致结构稳定性降低。

其次，路面土层之间设计垫土，即使土层有水稳不良的现象，也可以降低路面渗水问题的发生率。

最后，应合理进行整体道路排水系统布局的设计，科学设计盲沟和雨水外排的系统，以免雨水进入路面层，导致整体结构的稳定性和强度降低[2]。

1.2.4 路面设计方案的检验

完成路面的设计后，为确保路面设计的优化性就需要做好检验工作。在工程现场按照路面设计的内容进行施工，检验施工结构的稳定性和可靠性，一旦发现设计工作存在问题，就要快速有效地进行处理和应对，确保能够不断进行路面设计方案的完善和优化。

1.3 路基设计的优化

1.3.1 路基的优化设计

市政道路工程项目的路基设计优化过程中，需按照原本道路路基的情况，科学合理地采用优化设计的措施。普通的市政道路可采用路基加宽的设计方式，特殊道路则采用分离新建加宽的设计方式，按照工程的实际情况合理进行设计。例如：普通市政道路改扩建工程的路基优化设计过程中，主要是进行原本路基的利用和改造、新建路基的设计，对于路基拼接的位置需要合理进行增强补压设计，确保拼接部位的密实性。如果原本路基结构因为渗水问题导致强度不符合要求，就要设计换填、改良等处理模式，同时在新路基的设计过程中需设计和原本路基材料性质类似的材料，确保新路基和旧路基之间的良好衔接。

1.3.2 路基设计方案的选择

市政道路改扩建工程的路基设计过程中，为确保设计方案的优化性和完善性，在选择设计方案的过程中，应按照改扩建工程的特点和实际情况，对设计方案内容进行不断改良和优化，如图2所示。

图2 路基设计方案

（1）单侧扩建的设计方案

通常情况下，路基单侧扩建设计方案适合应用在地基素土较高、原本路基土壤能够直接利用的工程，能够进行市政道路原本路基和单侧加宽路基的良好拼接，后续施工难度较低。因此在工程路基设计的过程中，需按照市政道路工程的特点和实际情况，科学合理地开展单侧扩建设计工作，制定完善的路基单侧加宽设计方案和计划机制体系，设计的新路基结构能够和旧路基结构良好衔接[3]。

（2）单侧加铺的设计方案

道路路基的单侧加铺设计是将单侧扩建设计模式作为基础，对原本路段的路基进行优化设计，对于市政道路工程原本路基破坏程度较高、路基土质良好的部分，可采用单侧加铺的设计方案，将原本的路面破碎后设计碎石层的基底部分，实现路面翻新，然后进行单侧的路基扩建设计，这样不仅能够有效解决原本道路的问题，还能确保新旧路基的稳定衔接。

（3）双侧扩建的设计方案

双侧扩建的路基设计方案对地基土壤质量要求不是非常严格，可以同时进行道路路基的双侧扩建，减少施工周期，对正常行车不会产生影响。在采用双侧扩建的设计方案过程中，设计人员应详细、深入分析市政道路改扩建工程的实际情况，调查研究原本路基的现状，以勘查和调查的资料、数据信息为基础，合理进行路基双侧扩建的设计，确保双侧扩建路基的强度、稳定性、安全性和耐久性符合标准[4]。

2 市政道路改扩建路基路面设计优化的注意事项

2.1 合理选择路基路面设计优化方法

在对市政道路改扩建路基路面进行设计优化的过程中，应注意合理进行设计优化方法的选择，如图3所示。

图3 路基路面设计的优化方法

其一，需要重点进行路基沉降验算。在路基路面设计优化的过程中，应采用Abaqus 有限元分析软件，着重进行路基容重参数、黏聚力参数、孔隙比参数、回弹系数、摩擦角参数的计算，按照当地区域的地质资料和实际情况选择计算的参数，对所设计的路基沉降量进行计算，对比计算结果和行业规范的标准，如果沉降量有富余，就要对沉降量参数进行控制，定量完成设计方案的优化工作。

其二，合理进行路面的力学性能研究。对已经设计的改扩建路面承载力指标、变形指标进行计算分析，将承载力当作控制参数，定量完成设计方案的优化工作。例如：在改扩建设计的路面承载力计算的过程中，如果发现新路面和旧路面纵向拼接的裂缝区域应力指标过高，就要对设计内容进行优化，使新旧路面拼接的位置避开车辆荷载作用力最高的区域，或者对新旧路面拼接的位置进行加强设计，以免出现新旧路面拼接设计的问题。

其三，对改扩建设计过程中所设计的道路性能进行评价，准确评估路基技术性能、路面技术性能，合理进行性能指标的选择，科学分配权重系数、科学设置分值，确保综合进行路基路面设计效果的评价，按照最终的评价结果综合进行设计方案的优化和完善，以免因为设计方案不良导致改扩建路基路面的性能不符合标准规范。例如：对改扩建路基路面的设计方案进行分析，构建宏观道路交通安全灰色评价体系、路网优劣评价体系等，准确评价设计的效果和质量，按照评价结果针对性进行设计方案的调整和优化。

其四，对改扩建路基路面设计内容进行评价的过程中，还需全面分析所设计的路基路面是否能够和生态、社会人文环境相协调，一旦发现所设计的路基路面会对周围生态环境或人文环境造成破坏，就必须因地制宜地改善和优化设计方案内容。

2.2 增强设计工作的全面性

2.2.1 合理进行交通量预测分析

目前，部分市政道路路基路面改扩建设计工作因为考虑不全面，不能系统化分析和预测道路的交通量，导致设计工作出现问题。而市政道路改扩建工程的交通量增加或者减少，是设计工作中需要重点注意的因素，因此在工程设计优化的过程中，需合理进行道路交通量的预测分析，按照改扩建工程的项目，对路基路面设计的最小交通量进行限制，按照20年的时间段进行预测，起算年为工程项目可行性研究报告计划通车年，设计每小时的交通量，应高于第30 位小时交通量，有效避免出现路基路面设计的问题。

2.2.2 合理进行路基路面布局设计

在优化路基路面设计工作的过程中，要合理进行路基路面布局的设计，以预防新旧路基路面连接带失稳问题为目的，采用双向加宽的设计方式，在旧路面两部分搭接新的路基路面，增强新旧路基路面搭接位置的强度和稳定性。但是由于双向加宽，设计方式会产生两个大界面，容易产生新的质量病害，因此在设计工作中应采用单向加宽的设计方式，在新旧路基路面连接的位置设计绿化带和隔离带，避免车辆荷载因素影响而导致新旧路基路面连接位置产生病害。

3 结语

综上所述，市政道路改扩建路基路面设计的过程中，应科学进行道路线形设计、路面设计和路基设计的优化，完善各类路基设计的方案内容，同时需要注意，在路基路面设计优化期间，应选择设计优化的方法，增强设计工作的全面性，确保路基路面设计的质量符合标准要求，改善市政道路改扩建工程模式。