高等級公路路基設計要點分析

劉杰

摘 要：在高等級道路設計中，設計要點就是路基的設計。路基設計的合理性不僅關系到整個道路的設計合理性，還關系到行車的安全問題。本文以某二級公路路基設計為例，闡述了路基主體以及附屬設施設計的相關內容。

關鍵詞：路基；公路；路塹；路堤；路寬；壓實

引 言

公路路面的基礎是路基，路基不僅承受著來自路面的重量以及行車的荷載，還需要承受來自自身土體的重量。在二級公路路基設計中，必須保證路基的穩(wěn)定性以及強度，并且保證路基不會產生變形的現(xiàn)象。以下主要結合某工程實例闡述了高等級公路路基設計要點。

1 工程概況

本工程路基設計為某二級公路K00+0.000～K03+340.954范圍內的道路路基設。該二級公路未山嶺重丘區(qū)二級公路，該公路的設計車速為60km/h，道路全長3340.954m，起點樁號為K00+0.000，終點樁號為K03+340.954。路基寬度為10m，其中行車道寬7.0m，兩邊土路肩各0.75m，硬路肩各0.75m。工程路基主要是根據當?shù)氐牡匦蔚匚锖侠淼脑O計出路基的類型和構造。必須嚴格保證路基的壓實。壓實時采用重型擊實標準控制，土方要求分層碾壓，按道路路基施工規(guī)范要求進行施工。填方路段路堤在路槽以下0～80cm深度范圍內壓實度為>95%，80～150cm深度范圍內壓實度為>93%，挖方路段路塹在0～30cm深度范圍內壓實度為>95%。

2 路基類型與構造

根據路基填挖情況的不同，可以將路基橫斷面形式分成以下三種類型。

2.1 路 塹

路塹是全部在天然地面開挖而成的路基。圖1是幾種常見的橫斷面形式，有全挖路基、臺口式路基及半山洞路基。

根據本次公路情況，路塹形式主要采用的是圖1（a）圖所示的形式，在挖方較大的地方設置截水溝，并設置邊溝和坡面防護。

2.2 路 堤

路堤指的是全部利用巖土填筑成為的路基，本次設計中的路堤均屬于一般路堤，其橫斷面形式如圖2所示。

2.3 半天半挖路基

半填半挖路基是指當天然地面橫坡較大，且路基較寬，需要一側開挖而另一側填筑時而行程的路基。半填半挖路基若處理的得當，可以保持土石方數(shù)量平衡，路基穩(wěn)定可靠，是一種比較經濟的斷面形式。

3 路基設計

在水文地質條件較好的情況下進行的路基設計的主要內容有選擇路基斷面形式，確定路基寬度與高度；選擇路堤填料與壓實標準；確定邊坡形狀與坡度；路基排水系統(tǒng)布置和排水結構設計；坡面防護與加固設計；附屬設施設計。

3.1 路基寬度

路基寬度主要指的是兩側路肩肩寬與行車道路寬度的綜合。路面寬度根據設計通行能力及交通量的大小而定，一般每個車道寬度為3.50～3.75m。各級公路路基寬度按《公路工程技術標準》的規(guī)定進行設計。本工程路基寬度為10m，其中行車道寬7.0m，兩邊土路肩各0.75m，硬路肩各0.75m。

3.2 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，是路基設計標高和地面標高的差值。通常路基高度是指路基中心線標高與原地面標高之差。從路基的強度和穩(wěn)定性要求出發(fā)，路基上部土層應處于干燥或中濕狀態(tài)，路基高度應根據臨界高度并結合沿線具體條件和排水及防護措施確定路堤的最小填土高度。

3.3 路基邊坡坡度

公路路基邊坡坡度，可用邊坡高度H與邊坡寬度b之比表示，并H=1，H：b=1：0.5（路塹邊坡）或1：1.5（路堤邊坡），通常用1：n（路塹）或1：m（路堤）表示其坡率，稱為邊坡坡率。

3.4 路基壓實

路堤填土需分層壓實，使之具有一定的密實度。土質路塹開挖至設計標高以后，需檢驗路基頂面工作區(qū)內天然狀態(tài)土的密實度，該密實度通常低于設計要求，必要時挖開后再分層壓實，使之達到一定的密實度。壓實度是以應達到的干密度絕對值與標準擊實法得到的最大干密度之比的百分率表征。表1為重型擊實方法為標準的路基壓實度。

4 路基附屬設施

在路基設計中，與路基相關的附屬設施主要包括取土坑、棄土堆、護坡道、碎落臺、堆料坪及錯車道。這些設施是路基設計的重要組成部分，合理的設置這些設施是十分重要的。

4.1 取土坑與棄土堆

路基土石方的填挖平衡是公路路線設計的基本原則，但在實際情況中往往難以做到完全平衡。當工程有借方和棄方時，首先要合理的選擇地點，即確定取土坑和棄土堆的位置。路旁取土坑，深度約為1m或稍大些，寬度依用土數(shù)量和用地允許而定。為防止坑內積水危害路基，當?shù)添斉c坑低高度不足2.0m時，再路基坡腳與坑之間需設寬度≮1.0m的護坡平臺，坑低設縱橫排水坡及相應設施。路基開挖的廢方應盡量加以利用，如用以加寬路基或加固路堤，填補坑洞或路旁低洼。廢方一般選擇路旁低洼處，就近棄堆。當原地面斜坡度小于1：5時，路旁兩側均可以設棄土堆，路面較陡時，宜設在路基下方。

4.2 護坡道與碎落臺

護坡道是保護路基邊坡穩(wěn)定性的措施之一，設置的目的是為了加寬邊坡橫向距離，減小邊坡平均坡度。護坡道最少寬為1m。通常護坡道寬度d，視邊坡高度h而定，h≥3.0m時，d=1.0m；h=3～6m時，d=2m；h=6～12m時，d=2～4m。護坡道一般設在挖方坡腳處，邊坡較高時亦可設在邊坡上方及挖方邊坡的邊坡處。碎落臺設于石質或土質土的挖方邊坡坡腳處，主要供零星土石碎塊下落時臨時堆積，一保護邊溝不致阻塞，亦有護坡道的作用。碎落臺寬度一般為1.0～1.5m。碎落臺上的堆積物要定期清理。對于本次工程來說，由于填挖方和沿線地質情況良好，因此可以不設置護坡道和碎落臺。

5 擋土墻設計

擋土墻是一種能夠抵抗側向土壓力，用來支撐天然邊坡或人工邊坡，保持土體穩(wěn)定的建筑物。但在路基設計中，是否設置擋土墻，應通過與其他可能的技術方案進行技術、經濟比較來確定。擋土墻的類型：按照墻的位置，擋土墻可分為：路塹墻、路堤墻、路肩墻和山坡墻等。按照墻的結構形式，擋土墻可分為：重力式、衡重式、半重力式、懸臂式和錨桿式等等。

本設計中既有路塹墻又有路堤墻，其結構均采用重力式。重力式擋土墻一般由墻身、基礎、排水設施和伸縮縫等幾部分構成。

6 路基防護與加固

路基防護是確保道路全天候使用，使路基不致因地表水流和氣候變化而失穩(wěn)的必要工程措施，是路基設計的主要項目之一，其重要性因道路技術等級的提高和交通量的急劇增長而日益突出。路基防護與加固設施，主要有坡面防護、沿河路堤河岸沖刷防護以及軟濕地基的加固處理。坡面防護主要是保護路基邊坡表面免受雨水的沖刷，減緩溫差及濕度變化的影響，防止和延緩軟弱巖土表面的風化、碎裂、剝蝕演變過程，從而保證路基邊坡的整體穩(wěn)定性，在一定程度上還可兼顧路基美化和協(xié)調自然環(huán)境。

6.1 坡面防護

常用的坡面防護設施有植物防護（種草﹑鋪草皮﹑植樹等）和工程防護（抹面﹑噴漿﹑勾縫﹑石砌護面）。本次工程采用的是漿砌片石防護。下面簡要介紹一下：漿砌片石護坡0.3～0.5m以上的塊（片）石砌筑，其厚度一般為0.2～0.5m。基礎要求堅固，底面宜采用1：5向內傾斜的坡度。漿砌片石護坡每長10～15m，應留寬約為2.0cm的伸縮縫。護坡的中下部位應設（10×10）cm的矩形或直徑為10cm的圓形泄水孔（間距一般為2～3m），泄水孔后0.5m范圍內應設置反濾層。對于路堤邊坡上的漿砌片石護坡，應在路堤沉實或夯實后施工，以免應路堤沉落而引起護坡的破壞。

6.2 地基加固

路基敷設于天然地基上，自身荷載較大，要求地基應具有足夠的承載能力，以保持地基穩(wěn)定，需對地基進行加固。加固的方法有：換填土層法、重捶壓實法、排水固結法、擠密法、化學加固法。本設計采用的是換填土層法。砂墊層厚度為0.8m，以中粗砂為主，顆粒的不均勻系數(shù)在2～4之間。

7 排水設計

路基排水設計主要根據本道路的等級和排水的通暢程度，并綜合考慮工程的造價和路面的結構類型來確定的。挖方路段及填方路堤邊坡高度小于邊溝深度的填方路段，應在挖方邊坡或填方邊坡坡腳外設置邊溝，以匯集和排泄降落在坡面和路面上的表面水。

常用的路基地面排水設備有邊溝、截水溝、跌水與急流槽等，必要時還有渡槽、倒虹吸及積水池。考慮到本次工程由于填挖高度較大以及南寧的雨水資料，所以涉及到的主要是邊溝排水并在全線都設置了邊溝排水，而且在挖方較大的地方設置了截水溝。下面簡要介紹一下邊溝排水。

邊溝一般設置在挖方路基的路肩外側或低路堤的坡腳外側，多與路中線平行，用以匯集和排除路基范圍內和流向路基的少量地面水。邊溝的縱坡（出水口附近除外）一般與路線縱坡一致。平坡路段，邊溝宜保持不小于0.5%的縱坡。特殊情況容許采用0.3%但邊溝口間距宜減短。邊溝的橫斷面形式有梯形、矩形和三角形以及流線形等。溝橫斷面一般采用梯形，梯形邊溝內側邊坡為1：1.0～1：1.5，外側邊坡坡度與挖方邊坡坡度相同。梯形邊溝的底寬與深度約0.4～0.6m，水流少的地區(qū)或路段，取低限或更小，但不宜小于0.3m；降水量集中或地勢偏低的路段，取高限或更大一些。邊溝可采用漿砌片石，栽砌卵石和水泥混凝土預制塊防護。砌筑用的砂漿強度本公路采用M5。邊溝出水口附近，水流沖刷比較嚴重，必須慎重布置和采取相應的措施。本次工程采用的邊溝形式為梯形邊溝，邊溝邊坡為1：1.5，溝深與高分別為0.5m，采用的漿砌片石修筑。

在路塹與路肩銜接處的布置邊溝排水，由于邊溝泄出水流流向路堤坡腳處，兩者高差大，因此因地制宜，根據地形與地質等具體條件，將出水口延伸至坡腳以外，以免邊溝水沖刷填方坡腳。邊溝水流流向橋涵進水口時，為避免邊溝流水產生沖刷，應在作適當處治。

8 結 語

綜上所述，在公路路基設計中，所涉及到的設計內容是比較多的，也是比較復雜的。上述通過對某高等級公路進行詳細的設計，希望為同類工程作參考，有不足之處還望指出。

參考文獻

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