随着我国经济和社会的快速增长，高速公路的交通流量日益增加，双向四车道高速公路的通行能力降低，已经很难满足繁重交通运输任务的需求，需要对其进行改扩建。但目前我国高速公路改扩建工程刚刚起步，改扩建工程的设计和施工还没有成熟的经验可循，缺乏完善的、统一的路堤路面拓宽设计方法和相关规范。特别是刚柔复合式路面扩建工程，其研究成果更少，因此有必要对其进行深入研究。本文依托广三高速公路扩建工程，对刚柔复合式路面扩建工程中的新旧路基拼接、拓宽段软基处治、拓宽段路面结构以及新旧路面拼接等关键技术进行了研究。研究内容主要涉及新旧路基拼接技术中的旧路边坡削坡及台阶开挖技术、水泥搅拌桩、CFG桩、高强度预应力混凝土管桩及轻质路堤等软基处治技术、路面结构类型、以及新旧路面拼接技术中的沥青面层台阶开挖、拉杆设置样式及玻纤格栅铺设宽度等技术。其所得主要结论有：（1）采用有限元方法，对不同削坡坡度和台阶开挖尺寸下新旧路基的竖向变形量进行了计算，结果表明，旧路边坡的削坡开挖越小，对旧路路基的稳定性就越有利，产生的竖向变形量就越小；如果不削坡不开挖，新旧路基的结合面可能会存在潜在的滑动面，不利于新路基的稳定；在路基填土高度一定时，并非台阶越多效果越好，而是与台阶的宽度有关，当台阶宽度超过一定值后，其路基表面竖向的变形量将增大；并得出了旧路路基合理的削坡坡度和台阶开挖尺寸；（2）采用有限元方法，对广三高速公路三处典型断面拓宽段的软基处治技术进行了计算，得出了不同软基深度所适宜的软基处治技术，及水泥搅拌桩和CFG桩的布置方式；（3）采用有限元方法，按五种不同荷载作用位置，在两种极限工况条件下，对四种路面结构方案结构层受力状态进行了计算，得出了不同路面结构所对应的不利荷位，以及不同路面方案各结构层受力状态，从而确定了复合式路面拓宽路段路面结构，基层宜采用水泥混凝土结构；（4）采用有限元方法，分别对不同新旧沥青面层拼接宽度、拉杆样式及玻纤格栅铺设宽度的新旧路面各结构层受力状态进行了计算，得出新旧下面层拼接台阶宽度宜大于40cm；拉杆宜采用弯曲杆；在新旧下面层顶面和上基层顶面拼接位置处应同时铺设玻纤格栅，铺设在新旧上基层拼接处顶面的玻纤格栅宽度应不少于60cm，铺设在新旧沥青下面层拼接处顶面的玻纤格栅宽度应不少于150cm等结论。最后，通过对依托工程应用效果的调查和检测，验证本文所得结论的合理性，从而为后续刚柔复合式路面扩建工程的设计及施工提供技术参考。