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【摘 要】 对旧路城市道路改、扩建方式进行了讨论，分析总结了平纵拟合设计的旧路改造设计，设计拼接路基路面，桥梁拼接技术与水泥混凝土路面沥青加铺层拼接技术和技术措施。本文以上海市奉贤区沪杭公路道路（含中横港桥拓宽改建）旧路改扩建设计为例，分析探讨旧路改造设计中注意的问题。
【关键词】 改扩建；性能评价；处理技术
1 改扩建方式的选择
改扩建就是在道路规划红线范围内、充分利用老路的基础上提高道路的通行能力。扩建方案的实现形式是多样的，分单侧加宽、两侧加宽及混合加宽，各种改扩建方式如表1。
改扩建是在道路规划红线范围内，充分利用旧基础，提高道路通行能力。扩建方案的实现形式不同，分为单侧加宽，两侧扩大和混合拓宽，各种改扩建方法如表1。
表1 主要扩建形式表
城市道路旧路改扩建，一般道路两侧为建成区，为避免建筑拆迁，节约工程造价，须充分利用现状路面。改扩建道路设计中线一般与旧路中线吻合，与规划线位一致，即采用两侧对称加宽的方式。
2 改扩建工程的总体设计原则
旧路改造工程，由于道路沿线的基本上属于城市建成区，核心理念的设计与建设是：如何把握规划的实施，在降低平衡拆迁现状来看，该项目建设在全面实施道路功能需求情况下的城市道路网络规划，减少征地拆迁，降低工程难度，节约工程成本。同时，通过升级道路建设的载体和市政管网的优化，提高步行系统和总线系统，提高周边道路交通环境。总体设计原则如下。
（1）按照规划道路等级、性质、红线宽度等进行道路设计，并综合考虑地上杆线与地下管线布置、两侧用地性质等因素。
（2）道路的平面、纵断面、横断面应相互协调。道路标高与地面排水、地下管线、两侧建筑物等相配合。
（3）道路设计根据交通工程要求，处理好人、车、路、环境之间的关系，在道路设计中考虑残疾人的使用要求。
（4）按交通量大小、交通特性、主要构筑物的技术要求进行道路设计，使道路设计符合环境保护的要求。
（5）在道路设计中注意节约用地，合理拆迁房屋。
（6）注重环境保护和景观设计。新建建筑风格应体现出现代气息，追求优美的结构形式和高质量的环境景观，建成后能够成为该地区的一道景观优美的风景线。
3 旧路性能评价
（1）现有道路的安全性评价
原有道路的安全性评价主要包括原有道路技术指标与现行标准、规范的符合性评价和道路运营安全性评价两方面。符合性评价中重点需要评价平纵技术指标、道路净空标准、路基安全性等是否能够满足城市规划规定的道路等级相应的技术指标要求；运营安全性评价重点检查是否存在与设计相关的运行不安全因素。运营安全的评价除从满足标准、规范的角度评
价外，还对通车以来各年交通事故的原因进行分析，寻找事故与道路设计的关系，以便在扩建中加以消除。
（2）全过程的路基路面状况评价
原有道路路基路面、桥梁的现状质量对扩建方案选择有明显的制约作用，全面掌握工程现状资料是设计的关键工序。通过现场调查、沉降观测资料分析、地质钻探、弯沉检测等综合手段对路基路面进行了定性加定量的评价。
4 改扩建设计中的关键技术
（1）道路平纵的拟合
扩建工程既要满足相关的技术标准，又要实现最大限度利用现有工程，平纵面设计不能简单地进行理想设计，也不能简单地完全利用老路平纵面，而是需要进行合理的平纵拟合设计。城市道路平面线形受城市规划用地红线及道路沿线建筑控制较严，基本按照城市规划确定的道路线位进行设计或进行局部微小优化。纵断面设计为充分利用旧有道路，保证与道路两侧建筑、出入口的衔接及节约工程投资，纵面根据路面实施的需要和构造物的限制采用只填不挖、桥梁不填不挖的原则进行拟合，纵坡度及坡长满足规范要求。
（2）纵坡小于0.3%处理
道路纵断面设计好坏直接影响排水效果、行车舒适性和道路美观。笔者在现实中发现不少城市道路由于道路所处地形比较平坦，纵坡不能满足0.3%的最小纵坡要求，设计者便人为将纵坡设计成上下起伏，以此来满足排水，严重违反《城市道路设计规范》（CJJ37—2012）纵断面设计中“为保证行车安全舒适，纵坡宜缓顺，起伏不宜太频繁”的原则。近几年城市道路改造设计工程较多，许多情况是旧路纵坡接近平坡，两侧设有锯齿形街溝，两侧建筑都已经形成，纵坡拉坡控制因素较多，基本须维持现状，但仍有部分设计者将道路纵坡设计成上下起伏的短坡来满足规范规定的0.3%最小坡度要求，从而导致两侧路侧与建筑地坪及相交道路衔接不顺、树木露根无法保留的现象发生。其实，大可不必死搬教条，应该尽量维持原来地面高及坡向，在纵坡小于0.3%路段，应采用加大路拱横坡、加密雨水口及设置锯齿形街沟的措施来解决排水，保证道路与两侧建筑衔接顺畅和美观。
（3）路基拼接技术
由于道路所处工程地质、填挖类型及路基填料等不同，改扩建工程在路基设计中首先需要解决的是路基拼接技术问题。如何减小甚至消除新旧路基之间的差异沉降是路基设计的关键所在。旧路经过多年的使用，沉降已经趋于稳定，而新拓宽路基未完成固结沉降，势必产生较大的沉降。新旧路基之间较大的沉降差势必会造成路面的破坏，影响道路的使用寿命及行车安全。经过大量的研究试验，设计在一般路段采用了挖台阶拼接法，在台阶上设置土工格栅，加强新老路基之间的联系，减小差异沉降；在软土路段采用复合地基处理法，提出“新路基总沉降小于15cm与工后沉降小于5cm”的双重控制标准。实践证明，设计是成功的。
（4）桥梁拼接技术
桥梁拼接采取上部构造相互连接、下部构造不连接的方式进行拼接，并采取以下措施：（1）一般情况下采取同跨径、同结构进行加宽拼接；（2）为提高拼接处构造的可靠性，设计在连接缝处加强配筋，并广泛采用植筋技术；（3）采取增加桩长，预压新建结构，延迟接缝浇注时间等措施控制新建桥梁的基础沉降。 （5）旧水泥路面沥青罩面
由于水泥混凝土路面在施工工艺、强度、工程造价等方面要优于沥青路面，某市早期建成的道路大多采用水泥混凝土路面。但水泥混凝土路面接缝多，噪声和振动大，城市噪声污染非常大。沥青路面在环保、防尘、降噪、行车舒适等方面明显优于水泥混凝土路面，近年来新建的路面几乎全部采用沥青路面。随着改性沥青、SMA工艺的成熟和广泛运用，沥青路面的优越性充分体现出来。近几年上海市对大部分的水泥路面进行了沥青混凝土罩面，从运营情况来看，使用效果良好。
旧混凝土路面上加铺沥青层是一种复合式路面结构，其应力应变特性与一般弹性层状体系有较大的差别。由于接缝的存在，旧混凝土路面作为基层的整体强度降低，而且在外力荷载作用下，沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车辆通过不连续的板体时，沥青混凝土加铺层中由于接缝两侧相邻板块产生竖向位移差，而出现较大的剪切应力，这种剪切应力是沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝的最主要原因。另外，由于路面暴露在大气中，受气温周期性变化的影响，沥青加铺层和旧混凝土面板都会膨胀，产生温度应力。由于旧混凝土路面的应力在接缝处不连续，因此沥青加铺层同时承受它本身以及旧路面所产生的温度应力，特别是在冬季气温较低时，沥青混凝土加铺层会因为与接缝对应处的拉应力过大而开裂，形成所谓的温度型反射裂缝。因此，沥青加铺层设计是沥青加铺层厚度设计，而厚度由行车荷载和防止反射裂缝两个因素控制。由于混凝土面板强度较高，将其作为基层，在其上加铺沥青混凝土的这种路面结构，强度一般能满足要求，关是防止反射裂缝的产生。
为防止反射裂缝的产生，国外多采用加厚沥青加铺层的办法。但单纯依靠增加加铺层厚度有其弊端：增加加铺层厚度必将增加路面造价，而且在夏季高温情况下沥青混合料高温蠕变易产生车辙，也就失去了由于旧混凝土板作基层所产生的强基薄面的优势，因而加厚沥青加铺层这一方法不可取。为减少在新旧路面的沉降差异，新旧路面水泥混凝土面板衔接处应设置拉杆、水泥混凝土垫块及传力杆。新旧路面的水泥混凝土板面满铺玻璃纤维土工格栅、土工布或应力吸收层，使应力分配均匀，以减少新旧路沉降差异，减缓路面反射裂缝，提高路面的使用寿命。
以上的方案称作“白加黑”其路面基理仍是刚性路面，近年来设计中成功的将刚性路面转化成柔性基层而来实现“白改黑”的目的。碎石化技术是水泥混凝土路面“白改黑”的重要工艺，分为多锤头碎石化和共振碎石化两类技术。
（1）共振碎石化工艺
共振破碎采用高频低幅振动进行破碎，碎石化后产生的颗粒尺寸相对较小，对于地下结构物及周边建筑物的影响较小。见图2。
共振碎石化后碎块间的嵌挤作用较多锤式破碎的嵌挤作用强，因此，共振碎石化后结构层的模量相对高，不过由于设备设计方面的原因，共振破碎机对于靠近中央分隔带、机非分隔带40cm范围内的板块不能有效破碎。
破碎机施工顺序：破碎由边到中，确保破碎粒径均匀。
破碎层碾压质量控制：压路机采用振动压路机，不小于10吨，碾压速度不大于1.83m/s。碾压遍数初步按最少三个来回控制，碾压用水量根据现场试验确定。
（2）共振碎石化质量控制
在正式施工前确定破碎机施工参数：先在几块板上进行试破碎，再开挖样洞，检查破碎粒径是否满足要求。若满足粒径要求，再确定破碎机施工速度、施加能量、振幅等施工控制参数。
共振碎石化破碎材料自上而下由小到大，破碎面在30～60°角范围内，破碎粒径在2.5cm～15.2cm，大部分集中在2.5cm～7.6cm，粒径大于20.3cm的含量不的超过2%。
5沪杭公路改扩建的主要设计内容
沪杭公路改扩建工程（含桥梁拓宽改建）原道路宽度为11米左右公路式断面，白色路面，随着该道路所在区域城市化进程加快，需要将其拓宽改建成为四快两慢的城市式道路。根据红线的要求及老桥拓宽的可行性，原则上对老路进行向单侧加宽的方案，增设雨水排水系统，对道路平纵进行拟合。对于水泥砼路面的路况分析及評价，主要采用三个指标，即路面损坏状况、路面行驶质量及错台高差，对现状道路状况进行全面的了解。该道路路面损坏状况指数（PCI）总体为良。并进行钻芯取样了解原有道路机构层。采用碎石化技术对老路面进行“白改黑”设计，对拓宽新路结构基层采用水泥稳定碎石。同时重视与桥梁处的拼接与桥头处理，新老路基沉降差等问题。其结构层见图3。
5 结语
随着经济的发展，城市道路改扩建将是未来若干时间内城市建设的一个热点，道路改扩建设计中路基路面拼接、桥梁拼接、旧路罩面等关键技术应用的成功与否将直接影响城市道路的使用寿命及行车安全，工程技术设计人员应深深体会到改扩建工程的复杂性。本文结合工程设计实践经验，对城市道路改扩建设计中遇到的若干问题进行探讨并提出自己的看法和建议。
参考文献：
[1] CJJ169—2011，城镇道路路面设计规范[S].
[2] JTG D50—2006，公路沥青路面设计规范[S].
公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）
《公路技术状况评定规程》（DG/T J08-2095-2012）
《公路路面养护技术规范》
[3]李伟.沈大高速公路改扩建工程设计[A].交通部专家委员会高速公路扩建工程技术研讨会论文集[C].北京：人民交通出版社，2005.
【关键词】 改扩建；性能评价；处理技术
1 改扩建方式的选择
改扩建就是在道路规划红线范围内、充分利用老路的基础上提高道路的通行能力。扩建方案的实现形式是多样的，分单侧加宽、两侧加宽及混合加宽，各种改扩建方式如表1。
改扩建是在道路规划红线范围内，充分利用旧基础，提高道路通行能力。扩建方案的实现形式不同，分为单侧加宽，两侧扩大和混合拓宽，各种改扩建方法如表1。
表1 主要扩建形式表
城市道路旧路改扩建，一般道路两侧为建成区，为避免建筑拆迁，节约工程造价，须充分利用现状路面。改扩建道路设计中线一般与旧路中线吻合，与规划线位一致，即采用两侧对称加宽的方式。
2 改扩建工程的总体设计原则
旧路改造工程，由于道路沿线的基本上属于城市建成区，核心理念的设计与建设是：如何把握规划的实施，在降低平衡拆迁现状来看，该项目建设在全面实施道路功能需求情况下的城市道路网络规划，减少征地拆迁，降低工程难度，节约工程成本。同时，通过升级道路建设的载体和市政管网的优化，提高步行系统和总线系统，提高周边道路交通环境。总体设计原则如下。
（1）按照规划道路等级、性质、红线宽度等进行道路设计，并综合考虑地上杆线与地下管线布置、两侧用地性质等因素。
（2）道路的平面、纵断面、横断面应相互协调。道路标高与地面排水、地下管线、两侧建筑物等相配合。
（3）道路设计根据交通工程要求，处理好人、车、路、环境之间的关系，在道路设计中考虑残疾人的使用要求。
（4）按交通量大小、交通特性、主要构筑物的技术要求进行道路设计，使道路设计符合环境保护的要求。
（5）在道路设计中注意节约用地，合理拆迁房屋。
（6）注重环境保护和景观设计。新建建筑风格应体现出现代气息，追求优美的结构形式和高质量的环境景观，建成后能够成为该地区的一道景观优美的风景线。
3 旧路性能评价
（1）现有道路的安全性评价
原有道路的安全性评价主要包括原有道路技术指标与现行标准、规范的符合性评价和道路运营安全性评价两方面。符合性评价中重点需要评价平纵技术指标、道路净空标准、路基安全性等是否能够满足城市规划规定的道路等级相应的技术指标要求；运营安全性评价重点检查是否存在与设计相关的运行不安全因素。运营安全的评价除从满足标准、规范的角度评
价外，还对通车以来各年交通事故的原因进行分析，寻找事故与道路设计的关系，以便在扩建中加以消除。
（2）全过程的路基路面状况评价
原有道路路基路面、桥梁的现状质量对扩建方案选择有明显的制约作用，全面掌握工程现状资料是设计的关键工序。通过现场调查、沉降观测资料分析、地质钻探、弯沉检测等综合手段对路基路面进行了定性加定量的评价。
4 改扩建设计中的关键技术
（1）道路平纵的拟合
扩建工程既要满足相关的技术标准，又要实现最大限度利用现有工程，平纵面设计不能简单地进行理想设计，也不能简单地完全利用老路平纵面，而是需要进行合理的平纵拟合设计。城市道路平面线形受城市规划用地红线及道路沿线建筑控制较严，基本按照城市规划确定的道路线位进行设计或进行局部微小优化。纵断面设计为充分利用旧有道路，保证与道路两侧建筑、出入口的衔接及节约工程投资，纵面根据路面实施的需要和构造物的限制采用只填不挖、桥梁不填不挖的原则进行拟合，纵坡度及坡长满足规范要求。
（2）纵坡小于0.3%处理
道路纵断面设计好坏直接影响排水效果、行车舒适性和道路美观。笔者在现实中发现不少城市道路由于道路所处地形比较平坦，纵坡不能满足0.3%的最小纵坡要求，设计者便人为将纵坡设计成上下起伏，以此来满足排水，严重违反《城市道路设计规范》（CJJ37—2012）纵断面设计中“为保证行车安全舒适，纵坡宜缓顺，起伏不宜太频繁”的原则。近几年城市道路改造设计工程较多，许多情况是旧路纵坡接近平坡，两侧设有锯齿形街溝，两侧建筑都已经形成，纵坡拉坡控制因素较多，基本须维持现状，但仍有部分设计者将道路纵坡设计成上下起伏的短坡来满足规范规定的0.3%最小坡度要求，从而导致两侧路侧与建筑地坪及相交道路衔接不顺、树木露根无法保留的现象发生。其实，大可不必死搬教条，应该尽量维持原来地面高及坡向，在纵坡小于0.3%路段，应采用加大路拱横坡、加密雨水口及设置锯齿形街沟的措施来解决排水，保证道路与两侧建筑衔接顺畅和美观。
（3）路基拼接技术
由于道路所处工程地质、填挖类型及路基填料等不同，改扩建工程在路基设计中首先需要解决的是路基拼接技术问题。如何减小甚至消除新旧路基之间的差异沉降是路基设计的关键所在。旧路经过多年的使用，沉降已经趋于稳定，而新拓宽路基未完成固结沉降，势必产生较大的沉降。新旧路基之间较大的沉降差势必会造成路面的破坏，影响道路的使用寿命及行车安全。经过大量的研究试验，设计在一般路段采用了挖台阶拼接法，在台阶上设置土工格栅，加强新老路基之间的联系，减小差异沉降；在软土路段采用复合地基处理法，提出“新路基总沉降小于15cm与工后沉降小于5cm”的双重控制标准。实践证明，设计是成功的。
（4）桥梁拼接技术
桥梁拼接采取上部构造相互连接、下部构造不连接的方式进行拼接，并采取以下措施：（1）一般情况下采取同跨径、同结构进行加宽拼接；（2）为提高拼接处构造的可靠性，设计在连接缝处加强配筋，并广泛采用植筋技术；（3）采取增加桩长，预压新建结构，延迟接缝浇注时间等措施控制新建桥梁的基础沉降。 （5）旧水泥路面沥青罩面
由于水泥混凝土路面在施工工艺、强度、工程造价等方面要优于沥青路面，某市早期建成的道路大多采用水泥混凝土路面。但水泥混凝土路面接缝多，噪声和振动大，城市噪声污染非常大。沥青路面在环保、防尘、降噪、行车舒适等方面明显优于水泥混凝土路面，近年来新建的路面几乎全部采用沥青路面。随着改性沥青、SMA工艺的成熟和广泛运用，沥青路面的优越性充分体现出来。近几年上海市对大部分的水泥路面进行了沥青混凝土罩面，从运营情况来看，使用效果良好。
旧混凝土路面上加铺沥青层是一种复合式路面结构，其应力应变特性与一般弹性层状体系有较大的差别。由于接缝的存在，旧混凝土路面作为基层的整体强度降低，而且在外力荷载作用下，沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车辆通过不连续的板体时，沥青混凝土加铺层中由于接缝两侧相邻板块产生竖向位移差，而出现较大的剪切应力，这种剪切应力是沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝的最主要原因。另外，由于路面暴露在大气中，受气温周期性变化的影响，沥青加铺层和旧混凝土面板都会膨胀，产生温度应力。由于旧混凝土路面的应力在接缝处不连续，因此沥青加铺层同时承受它本身以及旧路面所产生的温度应力，特别是在冬季气温较低时，沥青混凝土加铺层会因为与接缝对应处的拉应力过大而开裂，形成所谓的温度型反射裂缝。因此，沥青加铺层设计是沥青加铺层厚度设计，而厚度由行车荷载和防止反射裂缝两个因素控制。由于混凝土面板强度较高，将其作为基层，在其上加铺沥青混凝土的这种路面结构，强度一般能满足要求，关是防止反射裂缝的产生。
为防止反射裂缝的产生，国外多采用加厚沥青加铺层的办法。但单纯依靠增加加铺层厚度有其弊端：增加加铺层厚度必将增加路面造价，而且在夏季高温情况下沥青混合料高温蠕变易产生车辙，也就失去了由于旧混凝土板作基层所产生的强基薄面的优势，因而加厚沥青加铺层这一方法不可取。为减少在新旧路面的沉降差异，新旧路面水泥混凝土面板衔接处应设置拉杆、水泥混凝土垫块及传力杆。新旧路面的水泥混凝土板面满铺玻璃纤维土工格栅、土工布或应力吸收层，使应力分配均匀，以减少新旧路沉降差异，减缓路面反射裂缝，提高路面的使用寿命。
以上的方案称作“白加黑”其路面基理仍是刚性路面，近年来设计中成功的将刚性路面转化成柔性基层而来实现“白改黑”的目的。碎石化技术是水泥混凝土路面“白改黑”的重要工艺，分为多锤头碎石化和共振碎石化两类技术。
（1）共振碎石化工艺
共振破碎采用高频低幅振动进行破碎，碎石化后产生的颗粒尺寸相对较小，对于地下结构物及周边建筑物的影响较小。见图2。
共振碎石化后碎块间的嵌挤作用较多锤式破碎的嵌挤作用强，因此，共振碎石化后结构层的模量相对高，不过由于设备设计方面的原因，共振破碎机对于靠近中央分隔带、机非分隔带40cm范围内的板块不能有效破碎。
破碎机施工顺序：破碎由边到中，确保破碎粒径均匀。
破碎层碾压质量控制：压路机采用振动压路机，不小于10吨，碾压速度不大于1.83m/s。碾压遍数初步按最少三个来回控制，碾压用水量根据现场试验确定。
（2）共振碎石化质量控制
在正式施工前确定破碎机施工参数：先在几块板上进行试破碎，再开挖样洞，检查破碎粒径是否满足要求。若满足粒径要求，再确定破碎机施工速度、施加能量、振幅等施工控制参数。
共振碎石化破碎材料自上而下由小到大，破碎面在30～60°角范围内，破碎粒径在2.5cm～15.2cm，大部分集中在2.5cm～7.6cm，粒径大于20.3cm的含量不的超过2%。
5沪杭公路改扩建的主要设计内容
沪杭公路改扩建工程（含桥梁拓宽改建）原道路宽度为11米左右公路式断面，白色路面，随着该道路所在区域城市化进程加快，需要将其拓宽改建成为四快两慢的城市式道路。根据红线的要求及老桥拓宽的可行性，原则上对老路进行向单侧加宽的方案，增设雨水排水系统，对道路平纵进行拟合。对于水泥砼路面的路况分析及評价，主要采用三个指标，即路面损坏状况、路面行驶质量及错台高差，对现状道路状况进行全面的了解。该道路路面损坏状况指数（PCI）总体为良。并进行钻芯取样了解原有道路机构层。采用碎石化技术对老路面进行“白改黑”设计，对拓宽新路结构基层采用水泥稳定碎石。同时重视与桥梁处的拼接与桥头处理，新老路基沉降差等问题。其结构层见图3。
5 结语
随着经济的发展，城市道路改扩建将是未来若干时间内城市建设的一个热点，道路改扩建设计中路基路面拼接、桥梁拼接、旧路罩面等关键技术应用的成功与否将直接影响城市道路的使用寿命及行车安全，工程技术设计人员应深深体会到改扩建工程的复杂性。本文结合工程设计实践经验，对城市道路改扩建设计中遇到的若干问题进行探讨并提出自己的看法和建议。
参考文献：
[1] CJJ169—2011，城镇道路路面设计规范[S].
[2] JTG D50—2006，公路沥青路面设计规范[S].
公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）
《公路技术状况评定规程》（DG/T J08-2095-2012）
《公路路面养护技术规范》
[3]李伟.沈大高速公路改扩建工程设计[A].交通部专家委员会高速公路扩建工程技术研讨会论文集[C].北京：人民交通出版社，2005.