厦蓉线高速公路改扩建工程是依据《海峡西岸经济区发展规划》，为实现海峡西岸经济区发展战略目标提出的，该项目对于加快建设海西纵深推进的南部大通道、拓展厦门港新的疏港通道、促进闽西南地区统一大市场的形成、推进龙岩中心城市南拓、实现台湾海峡西岸经济区发展具有重大意义。本文在充分了解国内外高速公路改扩建研究现状的和收集厦蓉线高速公路现状及远景交通量预测的基础上，对高速公路路基路面加宽拼接方式及各自特点进行了深入研究；并结合厦蓉线高速公路路基路面的现状，提出了加宽拼接设计的最佳方案；依据互通式立交改扩建设计的原则和技术指标，分析互通式立交改扩建的方式及适用条件，结合工程项目特点，以古田互通为例对山区互通式立交改扩建的方案进行比选研究，提出了推荐意见；鉴于厦蓉线是闽西南地区的大通道，项目施工不具备全封闭施工的条件，本文通过对高速公路改扩建作业区的交通特性分析，依据交通组织方案设计的基本原则，分别对路基路面施工、桥涵隧道施工，互通立交和分离式立交跨线桥施工交通组织方案进行了研究，确定了最佳设计方案。通过对厦蓉线高速公路改扩建方案设计的研究，为高速公路改扩建方案设计提供了依据，本文的结论与方法也适用于其它等级的道路改扩建工程。