浅谈百色农村公路改建工程设计要点

农村公路，包含县道、乡道和村道，是全国公路网的重要组成部分，具有量多面广的特点。截止至2018年底，百色全市农村公路总里程达14454公里，其中三级及三级以上公路里程为1156公里，仅占农村公路的8%，其中四级及四级以下公路里程为13298公里，占农村公路的92%，农村公路总体发展水平仍较低。随着国家交通事业的发展，除新建公路外，在原有的农村公路上进行改建升级的任务也十分艰巨。旧路改建与新建公路设计的侧重点不一样，其特点是因地制宜的最大限度地利用旧路，若把握不好，就会造成不必要的浪费。笔者亲历了百色（右江区）“十一五、十二五”农村公路发展的全过程，参与农村公路通达工程、通乡油路工程、通村水泥路硬化工程及县乡联网路改造工程施工图设计及审查，尝试从中总结旧路改建工程设计的一些要点，以供探讨。
1  路线设计
1.1  总体设计
农村公路改建，通常没有大的路线设计问题，重点是公路改建等级、设计速度及路基宽度的选用。农村公路改建等级的选用应根据公路功能、路网规划、交通量，并充分考虑项目所在地区的综合运输体系、远期发展等，经科学论证后确定，县乡道路属次集散道路，可以选用二、三级，对于交通量低于5000辆小客车/日时的道路可以选用三级。设计速度及路基宽度的选定应根据公路的功能、等级、交通量，并结合沿线地形、地质等状况论证后确定，主要考虑如何最大限度利用旧路、满足标准技术要求等方面。一条公路可以采用不同的技术等级和设计速度，但不同路段的衔接应协调，这样的设计更合理并能够顺应地形、地貌与地质等环境条件变化，有利用保护生态环境，符合我国建设资源节约型社会的发展要求。
1.2  路线平面
旧路改建，平面线形尤为得要，工程投资的高低、路线线形的好坏及行车舒适性都很重要，平面线形控制好，线形标准得到提升，工程投资得到最大节约，以最省的投资修建尽可能好的公路，因些，平面线形在整个设计中占有举足轻重的地位，百色地处山区，山区公路路线均是随弯就弯，线形较差，在实地选线时，既要提升线形，也要控制好土石方工程量，选线布局的自由度不大。为此，在平面选线时，应以直线的中线、所要利用的桥涵中线进行控制。若旧路局部路段平面大部分不能利用时，则充分论证后另选新线，裁弯取直，保证满足规范要求，平曲线的半径尽可能达到一般最小半径，尽量少用极限半径；对于出现连续弯道的山区路段，相邻的同向曲线最好可以设置成复曲线，反向“S”形连接，防止夹短直线情况发生；平曲线长度要符合规范要求。
1.3  路线纵坡
旧路纵地面线基本决定了纵继面设计线，为了防止浪费旧路资源，改建公路一般以已确定利用的既有桥梁、旧路面等为控制点展开拉坡工作。如是两侧加宽时，路线纵坡采用旧路中线控制，如是单侧加宽，应以旧路加铺结构层来控制，拉坡是否得当，对旧路小桥涵的利用率和工程造价有很大影响。
纵面设计的难点在于平均纵坡超过限制，这种情况在山区公路改建工作中经常发生。拉坡时，有可能会发生很长一段路线标高无法与旧路连接的情况，导致大段旧路无法使用，到底是使用旧路还是改新线比较难选择，对于这种要改线的工程，设计单位应充分论证，对新旧路线进行方案比选，拿出合理的推荐方案。
2  路基设计
路基设计应根据当地自然条件和工程地质条件，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度，避免高填深挖。
新旧路基拼接是旧路改造升级尽量利用旧路工程的关键技术难题，新旧路基设计应在详细调查旧路路基的强度及稳定性，对路基存在病害的位置，查清楚病害的根源，进行认真细致的分析研究，提出合理的处理措施，从而保证路基的整体强度。在新旧路基衔接处，应设置向内侧倾斜2~4%的台阶，台阶的高度应根据填筑路基土的工程性质及施工机械的大小来合理确定，一般应为1~2米，为了防止台阶内积水，每隔10~15米设置一道横向临时排水沟。
原有旧路的路基经多年使用，基本处于稳定状态，而新加宽部分则会在各种因素的影响下产生较大的变形，易形成新旧路基的不均匀沉降，因此在提高新加宽路基压实度1~2%或压实度不足位置采用碎石回填。超薄拼接路段，采用土工布合材料进行综合处治，确保新旧路基的整体稳定性。新建路基沉降量较旧路基沉降量大得多，即存在较大的差异沉降。过大的差异沉降将导致拼接路基出现纵向裂缝、路面开裂、路基失稳等一系列不良现象，丧失路基的完整性。为了避免新老路基出现较大的差异沉降以及尽量减少拼接路基荷载对老路基的影响，两侧拼宽路基软基处理主要从路基填料、复合地基处理两方面着手，对应不同的工程地质条件选用相应经济、合理的处理方案，有效控制总沉降量、完工后沉降量，满足沉降控制要求。
3  路面设计
路面设计应根据旧路现状调查、检测情况及评价结果、交通量及其组成情况和公路等级、使用任务功能、筑路材料、气候、水文、地质等自然条件，结合本地区路面施工经验，遵循因地制宜、全理选材、方便施工，利于养护的原则进行路面设计。设计前一定要充分做好旧路使用情况的调查研究，清楚旧路路基是否稳定，路面的基本状况，分析典型问题产生的原因，并且有针对性的提出整改措施。解决完旧路路面的问题后，路面设计可以按照下列步骤进行：
3.1  弯沉设计要合理
弯沉是否合理，对路面结构安全经济有很大影响。如果弯沉设计不合理，路面安全度不够，可能会发生路面不到设计使用年限就破坏的情况。因此在调查阶段一定要对交通量大小及组成展开全面细致的调查，评估增长因素，尤其是公路改建后，各种可能增加的交通量都要考虑到。
（1）测量旧路弯沉。每个弯沉的测量间距为20-50cm，要考虑到旧路的路肩被改建加宽有可能变成行车道的情况，确保每个测点布置均匀。根据弯沉的测量结果，模仿路线纵断面图来设计弯沉分布图，能够较清楚看出旧路弯沉的波动情况。根据分布图进行合理分段，要控制好分段范围，不要过小，最短控制在1km左右。实际操作过程中，可能会出现局部路段弯沉值过大的情况，要认真分析产生原因，如果数值整体过大需要采取措施进行修补处理。
（2）根据路面典型结构，设计结构形式。如果旧路强度不够，交通量比较大可以考虑适当增加底基层，新建路段一定要添加粒料类垫层。根据典型结构，合理设计弯沉，基层厚度可以通过路面数值使用专用程序进行计算。算出的基层厚度以相差不大于2cm对路段归并，尽量避免形式变化，方便施工。
（3）参照纵断面设计结果，优化路面结构。参照设计图，确定填土高度符合结构层建设需要。尤其要注意旧路纵坡有可能会比较零碎，优化设计时要做相应调整。
（4）技术经济对比，优化路面设计。主要针对于同时施工基层、底基层的特殊情况，不同施工面积和厚度的基层和底基层投资造价也不同，根据尽量降低总体造价的原则，又符合厚度大小要求，适当优化基层和底基层厚度，选择最优结构方案。
4  桥涵设计
旧路改建工作中桥涵设计环节经常容易产生的问题是，旧涵是否能加长利用，旧桥是否可以继续利用和怎样加宽。改建过程中，要严格按照标准，对原路段的桥梁涵洞进行认真、细致、全面的调查，逐一检验，特殊情况采取加固措施，符合设计标准。
涵洞设计前应对旧路涵洞进行详细的调查，对旧涵的类型、跨径、尺寸、病害、排洪、进出口类型、建筑年代和荷载等级进行调查。应采用多种方法分别进行计算，结合洪痕等水文实际调查，确定合理的设计流量。根据设计流量、旧涵状况及实际沟槽位置在充分考虑节约造价等因素后，确定涵洞是否能加长利用还是拆除重建。对于新建涵洞，要根据设计流量进行涵洞孔径的计算和布置。
旧桥普遍存在的情况是建造时间早、当年设计荷载标准低、年久失修、淤积严重、桥宽不足、等级过低，不满足现有交通等级要求，不满足排洪要求。旧路上的桥梁，在满足水文要求的前提下，结构良好的要最大限度的利用。对于中小桥梁，在设计流量相差不大的情况下结构良好的就尽量利用，在桥梁存在病害且桥宽不足、荷载等级不能满足现有交通等级要求的，就新建。对于没有重大病害、结构良好的大桥，一般条件下可适当降低要求对其维护加固利用，若宽度不足时，可采用单侧加宽。
5  结语
农村公路改建设计是一项既复杂又有难度的工作，需要灵活运用技术指标和更多的实地调查。本文对旧路改建的路线设计、路基路面设计和桥涵设计的要点进行分析总结。利用旧路进行改造来提升公路等级标准，不仅能使旧路物尽其用，还能节约建设成本，符合我国建设资源节约型社会的发展要求。