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随着经济的不断发展，社会车辆越来越多，人们对交通出行的要求也越来越高，老路提级改造工程越来越多。由于原有公路的城镇化一般较严重，建筑物距离路面较近，在拓宽改造时存在经常遇到距离建筑物太近，路面开挖困难的情况。为了减少因开挖路基过深对沿线建筑物的不良影响，根据路基的作用原理，结合以前的设计经验，拟定不同开挖深度的路基处理方案进行比较、研究。
我院在常熟市农村公路设计中采用了浅开挖的处理方式，使用状况较好。在设计时首先对正常处理和浅挖路面结构进行了结构计算。
路面结构一（正常路面）
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级 :二级公路
新建路面的层数 :4
标准轴载 :BZZ-100
层位结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息
(20℃) (15℃)
1细粒式沥青混凝土 4 1400 2000计算应力
2中粒式沥青混凝土 8 1200 1600计算应力
3水泥稳定碎石 381500 1500计算应力
4石灰土 20550550 计算应力
5土基 15
计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :
第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 30.6 (0.01mm)
第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 33.7 (0.01mm)
第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 40.3 (0.01mm)
第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 243.9 (0.01mm)
土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 734 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)
LS= 621 (0.01mm)(根據“测试规程”第56页公式)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :
第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.223 (MPa)
第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.067 (MPa)
第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .125 (MPa)
基底第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= 0.075 (MPa)
路基开挖深度为30cm压实度过渡层+80cm路床+70cm路面=180cm。
路面结构二（浅挖路面）
层位结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息
(20℃) (15℃)
1细粒式沥青混凝土 4 1400 2000计算应力
2中粒式沥青混凝土 8 1200 1600计算应力
3水泥稳定碎石30 1500 1500计算应力
4C20砼 25
计算应力
5土基15
用有限元软件计算基底的拉应力为0.34Mpa，弯沉为19（0.01mm）
图3应力云图图4 位移云图
最大位移18.9（0.01mm），
水泥板下最大弯拉应力0.339Mpa。
该方案开挖深度为67cm。
对原辅道结构进行了应力计算：
原辅道结构（现状）
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级 :二级公路
新建路面的层数 :3
标准轴载 :BZZ-100
层位结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息
(20℃) (15℃)
1细粒式沥青混凝土 3 1400 2000计算应力
2石灰粉煤灰碎石 151200 1200计算应力
3石灰土 15550550 计算应力
4土基 15
计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :
第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 100 (0.01mm)
第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 117.6 (0.01mm)
第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 349.5 (0.01mm)
土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 734 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)
LS= 621 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :
第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.59 (MPa)
第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )= .275 (MPa)
基底第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= 0.32 (MPa)
从计算结果可以看出，在采用浅开挖时水泥混凝土板底的最大拉应力与现状的辅道该位置的最大拉应力基本相当，说明该层能够满足浅开挖时承载力的要求，故本次采用了浅开挖的方案有理论的基础。
在设计过程中对二个方案从技术经济上进行了比较，具体见下表：
方案 方案一 (比较方案) 方案二
（推荐方案）
` 常用的石灰土处理路基 浅开挖处理方案
路面结构 4cm细粒式沥青混凝土
8cm中粒式沥青混凝土
38cm水泥稳定碎石
20cm石灰土
80cm路床掺灰处理+30cm石灰土压实过渡 4cm细粒式沥青混凝土
8cm中粒式沥青混凝土
30cm水泥稳定碎石
25cmC20水泥混凝土
开挖后路基
优缺点比较 采用常规石灰土路床处理，路基稳定，总开挖深度约180cm，开挖深度大，因距离建筑物仅为3m,不利于路边的建筑物安全；需要设置临时排水设施，石灰土施工周期长，不利于附近居民的出行安全;石灰土水稳性差，施工受天气影响大;深开挖对地下管线影响大，造价为276元/ m² (含路基处理，未考虑排水设施设置) 采用常浅开挖处理，用C20砼加强路基，总开挖深度约100cm，开挖深度小，经计算，经C20砼处理后，因基底的应力扩散,基底压应力小于未处理前相同深度处压应力（总压应力为17.6KPa<31.7 KPa) ，路基稳定。根据情况设置级配碎石垫层，施工周期短，有利于施工期间附近居民的出行安全，材料水稳定性好，施工受天气影响小;对地下管线影响小，为了提高强度，采用C20，造价为298元/ m²。
结语：本次沙洞线黑色化改善工程，一般路段原断面形式为3.5m沥青辅道+7m水泥砼行车道+3.5m沥青辅道。改造后原水泥砼行车道依旧为行车道部分，原沥青辅道为非机动车道。
由于原沥青辅道结构层较薄（3cm砂粒式沥青砼+15cm二灰碎石+15cm10％石灰土），现超载车辆对半幅通行的辅道部分造成了较大破坏，下陷、弹簧、麻面等病害严重。经现场调查，考虑路面距路边建筑物较近、施工场地受限、地下水位较高等因素，对原沥青辅道部分进行处理时采用了浅开挖方案，试验段施工成功后在全线进行了推广应用。经过一年多的通车运行，现路面各方面指标良好，使用情况较好。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
我院在常熟市农村公路设计中采用了浅开挖的处理方式，使用状况较好。在设计时首先对正常处理和浅挖路面结构进行了结构计算。
路面结构一（正常路面）
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级 :二级公路
新建路面的层数 :4
标准轴载 :BZZ-100
层位结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息
(20℃) (15℃)
1细粒式沥青混凝土 4 1400 2000计算应力
2中粒式沥青混凝土 8 1200 1600计算应力
3水泥稳定碎石 381500 1500计算应力
4石灰土 20550550 计算应力
5土基 15
计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :
第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 30.6 (0.01mm)
第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 33.7 (0.01mm)
第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 40.3 (0.01mm)
第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 243.9 (0.01mm)
土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 734 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)
LS= 621 (0.01mm)(根據“测试规程”第56页公式)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :
第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.223 (MPa)
第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-.067 (MPa)
第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= .125 (MPa)
基底第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= 0.075 (MPa)
路基开挖深度为30cm压实度过渡层+80cm路床+70cm路面=180cm。
路面结构二（浅挖路面）
层位结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息
(20℃) (15℃)
1细粒式沥青混凝土 4 1400 2000计算应力
2中粒式沥青混凝土 8 1200 1600计算应力
3水泥稳定碎石30 1500 1500计算应力
4C20砼 25
计算应力
5土基15
用有限元软件计算基底的拉应力为0.34Mpa，弯沉为19（0.01mm）
图3应力云图图4 位移云图
最大位移18.9（0.01mm），
水泥板下最大弯拉应力0.339Mpa。
该方案开挖深度为67cm。
对原辅道结构进行了应力计算：
原辅道结构（现状）
竣工验收弯沉值和层底拉应力计算
公路等级 :二级公路
新建路面的层数 :3
标准轴载 :BZZ-100
层位结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息
(20℃) (15℃)
1细粒式沥青混凝土 3 1400 2000计算应力
2石灰粉煤灰碎石 151200 1200计算应力
3石灰土 15550550 计算应力
4土基 15
计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :
第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 100 (0.01mm)
第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 117.6 (0.01mm)
第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 349.5 (0.01mm)
土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 734 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)
LS= 621 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :
第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-.59 (MPa)
第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )= .275 (MPa)
基底第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )= 0.32 (MPa)
从计算结果可以看出，在采用浅开挖时水泥混凝土板底的最大拉应力与现状的辅道该位置的最大拉应力基本相当，说明该层能够满足浅开挖时承载力的要求，故本次采用了浅开挖的方案有理论的基础。
在设计过程中对二个方案从技术经济上进行了比较，具体见下表：
方案 方案一 (比较方案) 方案二
（推荐方案）
` 常用的石灰土处理路基 浅开挖处理方案
路面结构 4cm细粒式沥青混凝土
8cm中粒式沥青混凝土
38cm水泥稳定碎石
20cm石灰土
80cm路床掺灰处理+30cm石灰土压实过渡 4cm细粒式沥青混凝土
8cm中粒式沥青混凝土
30cm水泥稳定碎石
25cmC20水泥混凝土
开挖后路基
优缺点比较 采用常规石灰土路床处理，路基稳定，总开挖深度约180cm，开挖深度大，因距离建筑物仅为3m,不利于路边的建筑物安全；需要设置临时排水设施，石灰土施工周期长，不利于附近居民的出行安全;石灰土水稳性差，施工受天气影响大;深开挖对地下管线影响大，造价为276元/ m² (含路基处理，未考虑排水设施设置) 采用常浅开挖处理，用C20砼加强路基，总开挖深度约100cm，开挖深度小，经计算，经C20砼处理后，因基底的应力扩散,基底压应力小于未处理前相同深度处压应力（总压应力为17.6KPa<31.7 KPa) ，路基稳定。根据情况设置级配碎石垫层，施工周期短，有利于施工期间附近居民的出行安全，材料水稳定性好，施工受天气影响小;对地下管线影响小，为了提高强度，采用C20，造价为298元/ m²。
结语：本次沙洞线黑色化改善工程，一般路段原断面形式为3.5m沥青辅道+7m水泥砼行车道+3.5m沥青辅道。改造后原水泥砼行车道依旧为行车道部分，原沥青辅道为非机动车道。
由于原沥青辅道结构层较薄（3cm砂粒式沥青砼+15cm二灰碎石+15cm10％石灰土），现超载车辆对半幅通行的辅道部分造成了较大破坏，下陷、弹簧、麻面等病害严重。经现场调查，考虑路面距路边建筑物较近、施工场地受限、地下水位较高等因素，对原沥青辅道部分进行处理时采用了浅开挖方案，试验段施工成功后在全线进行了推广应用。经过一年多的通车运行，现路面各方面指标良好，使用情况较好。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。