淺談路基的斷面尺寸設計

馬偉志,岳守明

(1.黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司;2.854農場交通科)

1 路基設計的一般要求

公路路基是條形帶狀結構,由于天然地面高低起伏,路基的標高也不相同。路基設計應認真做好調查研究,貫徹因地制宜、就地取材的原則,執行有關環境保護的政策法規,并做好現場核對,根據路線平、縱、橫設計,精心布置,確定標高,為路面結構提供具有足夠寬度的平順基面。

由于路基標高與原地面標高有差異,且各路段巖土性質的變化,各處附屬設施的布置不盡相同,因此各路段的路基橫斷面形狀差別很大。路基橫斷面形式的選定和各項附屬設施的設計都是路基設計的基本內容。

路基設計之前,應做好全面調查研究,充分收集沿線地質、水文、地形、地貌、氣象、地震等設計資料。改建公路,還應收集歷年路況資料及當地路基的翻漿、崩坍、水毀等“病害”的防治經驗。

山嶺、重丘區的路基設計,應根據當地自然條件,特別是工程地質條件,選擇適當的路基橫斷面形式和邊坡坡度。在地形陡峻和不良地質地段,不宜破壞天然植被和山體平衡;在狹窄的河谷地段不宜侵占河床,可視具體情況設置其他結構物和防護工程。

路基設計,一般宜移挖作填,當出現大量棄方或借方時,應配合農田水利建設和自然環境等進行綜合設計。應根據公路所在地區的自然因素與地質條件,設計完善的排水設施和防護工程,采取經濟有效的“病害”防治措施。陡坡上的半填半挖路基,可以根據地形、地質條件,采用護肩、砌石或擋土墻;當山坡高陡或穩定性差,不宜多挖時,可以采用懸出露臺等構造物;在懸崖陡壁地段,如山體巖石整體性好,可以采用半山洞。分離式路基應防護,設置完善的排水設施,并與自然景觀相協調。

2 路基的斷面尺寸設計

2.1 路基寬度

路基寬度為路肩外邊緣之間的寬度,一般包括路肩、路面、中間帶、變速車道等。路面供機動車行使,路肩為保護路面穩定,并兼供錯車、臨時停車、行人和非機動車通行。高速公路和一級公路一般均設中間帶,路面寬度根據設計通行能力及交通量大小而定,一般每個車道寬度為 3.50～3.75m。路肩寬度由公路等級和混合交通情況而定,最小每側為0.5m,有條件時力爭不小于 1.0m,技術等級高的公路及城鎮近郊的一般公路,路肩寬度盡可能增大,一般取 1～3m,并鋪筑硬質面層,提高路肩利用效率,以保證路面行車不受干擾。各級公路路基寬度為行車道寬度與路肩寬度之和,當設有中間帶、加(減)速車道、爬坡車道、緊急停車帶、錯車道等時,應計入這些部分的寬度。公路路基寬度按《公路工程技術標準》(JTG B01-2003)或有關技術規范的規定進行設計。某些特殊地質條件下,需要采用特殊橫斷面形式的路基,如軟土地區的路基設置反壓護道;沙漠或雪害地區設計成流線型路基橫斷面;地形起伏大或用地受限制地段可以考慮采用分離式路基橫斷面;滑坡地帶或沿河等路段路基橫斷面相應有所變化。

路基占用土地是公路通過農田或用地受限制地區時的突出問題。建路占地必須綜合規劃,統籌兼顧,講究經濟效益,農業與交通相互促進。公路建設應盡可能利用非農業用地,少占農田。高速公路局部路段可以選用高架道路,以橋代路。山坡路基應盡量使填挖平衡,擴大和改善林業用地,保護林區牧地,防止水土流失,維護生態平衡。減少高填深挖,利用植物防護,綠化與美化路基,嚴防因修筑路基而使路基附近地段遭受損害。路基寬,對行車有利,但土方工量大,對自然環境破壞嚴重,工程造價也高。所有這些,在路基設計與施工過程中,也應該予以綜臺考慮。

2.2 路基高度

路基高度是指路堤的填筑高度和路塹的開挖深度,是路基設計標高和原地面標高之差。

新建公路的路基設計標高為路基邊緣標高,在設置超高、加寬地段,則為設置超高、加寬前的路基邊緣標高;改建公路的路基設計標高可以與新建公路相同,也可以采用路中線標高。設有中央分隔帶的高速公路、一級公路,其路基設計標高為中央分隔帶的外側邊緣標高。沿河及受水浸淹路段的路基邊緣標高,應高出路基設計洪水頻率的設計水位加壅水高、波浪侵襲高,再加安全高度 0.5m。

由于原地面沿橫斷面方向往往是傾斜的,因此在路基寬度范圍內,兩側的高差常有差別。路基高度是指路基中心線處設計標高與原地面標高之差。路基兩側邊坡的高度是指填方坡腳或挖方坡頂與路基邊緣的相對高差。所以,路基高度有中心高度與邊坡高度之分。

路基的填挖高度,是在路線縱斷面設計時,綜合考慮路線縱坡要求、路基穩定性和工程經濟等因素確定的。從路基的強度和穩定性要求出發,路基上部土層應處于干燥或中濕狀態,路基高度應根據臨界高度并結合公路沿線具體條件和排水及防護措確定路堤的最小填土高度。

路堤填土的高矮和路塹挖方的深淺可以按《公路路基設計規范》(JTJ 013-95)的規定,使用常規的邊坡高度值,作為高矮深淺的依據。通常將大于 18m的土質路堤和大于20m的石質路堤視為高路堤,將大于 20m的路塹視為深路塹。

高路堤和深路塹的土石方數量大,占地多,施工困難,邊坡穩定性差,行車不利,應盡量避免使用,不得已而一定要用時,應進行個別特殊設計。

為保證路基穩定,應盡量滿足路基最小臨界高度的要求,若路基高度矮,低于按地下水位或地面積水位計算的臨界高度,可以視為矮路堤。矮路堤通常處于行車荷載應力作用區范圍內,同時經受著地面和地下水不利水溫狀況的影響。有時為了增強路基路面的綜合強度與穩定性,需要另外增加投資加強路面結構或增設地下排水設施。究竟如何合理確定路基的高度,需要進行綜合比較后才可擇優取用。

沿河及受水浸淹的路基,其高度應根據技術標準所規定的設計洪水頻率,求得設計水位,再增加 0.5 m的余量。如果河道因設置路堤而壓縮過水面積,致使上游有壅水或河面寬闊而有風浪,就應增加壅水高度和波浪沖上路堤的高度(即波浪侵襲高度)。所以,沿河浸水路堤的高度,應高出上述各值之和 0.5m,以保證路基不致淹沒,并據此進行路基的防護與加固。