前言：随着社会经济的不断发展和人口增长，交通需求日益上升，公路网络的改扩建成为应对这一挑战的重要手段。作为连接城乡、促进区域经济交流的关键基础设施，公路的设计、建设及维护直接影响到运输效率和安全性。在过去几十年中，工程技术的进步极大地推动了道路建设领域的革新，其中优化路基与路面设计是保证道路系统可持续运行、适应未来交通发展趋势并最小化对环境影响的关键因素。
1改扩建公路路基路面的设计原则
1.1 安全性与稳定性原则
改扩建公路的过程中，安全性与稳定性是最为关键的设计原则。道路结构在整个使用周期内都应能够抵抗各种预期的负荷和环境影响，包括车辆荷载、气候变化及地质条件等因素的影响。这一原则下，设计时需准确预测并计算出未来可能会对路基和路面造成影响的各种因素，并选用适合当地环境且经久耐用的材料[1]。
1.2 经济效益与资源优化原则
经济效益与资源优化原则是在保证项目质量和安全标准的前提下，通过合理配置资源、优化设计方案以降低建设和维护成本。在改扩建公路项目设计时，应充分考虑到材料选择的经济性及可持续性，比如采用再生材料或本地易得材料以减少运输成本和环境影响，并采取有效措施提升施工效率和降低运营维护费用[2]。
1.3 环境保护与可持续发展原则
改扩建公路项目设计中需兼顾生态保护和道路建设需要，避免或最小化对自然环境和周边社区造成的负面影响，尽可能使用环保材料及节能技术。按照这一原则进行设计时，首先需对项目可能产生的环境影响进行评估，并利用设计调整降低这些影响，如设置生态过渡带、使用透水混凝土等环保材料以增加地表水渗透率、减少径流污染等。
2改扩建公路路基路面的设计要点
2.1路基加固
路基加固是改扩建公路项目中的关键环节，主要目的是提高路基的承载能力和稳定性，防止出现严重交通事故。设计中，首先需对现有路基进行检测与评估。例如，采用标准贯入试验（SPT）确定土壤的承载能力；假设得到SPT N值为15，则表明土壤相对松散，需要采取加固措施。在此基础上，如果面临软弱地层问题，则可考虑采用深层混合法，将水泥或石灰等结合剂注入土中并进行机械搅拌来改善地基。具体操作时，在每平方米面积上可钻设直径为800mm的混合桩，桩间距约3米，根据实际地质情况调整深度和间距。每个桩注入约0.8立方米的水泥浆料（水泥：土比例约为1:10），并确保充分混合以形成坚固的复合地基。除上述外，也可使用预应力锚杆系统增强斜坡或高填方区域的稳定性，比如安装倾斜角度为15°至20°、长度从20米至40米不等的锚杆。锚杆之间的距离应根据地质条件调整，在5至10米之间变化。每根锚杆需预先计算所需承载力，并利用拉力测试确认其实际工作效果是否达到设计指标。
对于存在过多水分或排水不良问题的地段，则需优化排水系统以避免水对路基造成长期损害，比如铺设直径为150mm至200mm的透水管道，并以0.5%至1%的坡度布置以促进水流。同时，在管道周围填充粒径为20mm至40mm碎石层厚度不少于300mm以确保良好渗透性。
2.2路面结构设计
改扩建项目中，路面设计需要考虑现有道路条件、预期交通负荷以及地区气候等因素。设计中，设计人员需结合工程实际需求，确定设计交通量和计算期望使用年限。例如，如果预计日均交通量为10,000辆，并且包括5%的重型车流量，基于这些数据可以选择合适的路面类型和厚度。假设目标使用寿命为20年，那么应用四层结构设计：底层使用粗粒料稳定层、两个中间层采用碎石或再生混凝土、表面层选用沥青混合料。对于每一层的具体厚度和材料规格，在进行设计前需进行力学性能评估。例如，表面层可选用SMA（石灰石摊铺沥青）技术，其厚度不少于40mm；中间层可采用经过特殊处理的再生混凝土，厚度约150mm；底层则可能需要更厚的粗粒料稳定层，如200mm厚。所有使用材料必须通过相关标准测试，包括但不限于耐久性、抗剪强度测试。表面沥青混合料应满足最低马歇尔稳定值800N/mm²以上，以支撑重型车辆行驶。
2.3新旧连接交界处设计
公路改扩建项目中，新旧连接交界处往往是应力集中、变形加剧的地方，如果处理不当，容易产生裂缝、坑槽和不平整等问题。确保这些接头具有良好的结构性能和服役条件对于道路整体性能和使用寿命至关重要。在进行新旧路面连接设计时，应对现有道路进行全面评估。例如，利用磨耗试验确定现有沥青层的厚度和强度。假设测得现有沥青层厚度为100mm，并且通过标准强度测试显示其抗拉强度为0.8 MPa，设计人员可利用此类数据决定是否需要切除部分旧沥青层以便与新路面更好地结合。在铺设前，需对原有路面进行适当处理，设计人员应督促施工人员使用高压水枪或空气喷射清理接缝区域内所有松散物质，并涂覆一层黏合促进剂（如焦油乳化剂），其量根据表面吸收情况计算确定，通常约0.2到0.3L/m2。此外，在新旧交界处，还可增加一条宽300mm至500mm的过渡带，并采用特殊设计配比的混合料（如添加了聚合物改性剂），增加黏结力和柔韧性，以吸收由温差引起的收缩膨胀应力。
结束语：综上所述，本文深入探讨了改扩建公路在路基与路面设计方面所涉及的核心问题，并从路基加固、路面结构设计、新旧连接交界处设计多个角度出发进行了分析，提出了提高改扩建公路性能与可持续性的设计策略和方法。未来，随着智能交通系统和自动驾驶技术的发展，将有更多智能化元素应用到道路设计与管理中，相关设计人员应不断推陈出新，吸纳新兴理念和方法，以进一步提高公路改扩建工程设计的合理性。
参考文献：
[1]李裕永. 公路路基路面回弹弯沉检测研究[J]. 交通科技与管理, 2023, 5 (18): 175-177.
[2]张际荣. 公路工程路基路面常见质量通病及防治[J]. 低碳世界, 2023, 14 (09): 154-156.
作者简介：张哲（1983-），男， 硕士研究生，正高级工程师，从事道路设计工作。