公路工程設(shè)計中路線布設(shè)及路基設(shè)計研究

但強

公路工程是國家建設(shè)基礎(chǔ)工程，建設(shè)質(zhì)量直接影響宏觀交通運輸能力。在設(shè)計此類工程時，設(shè)計重點為布設(shè)路線與設(shè)計路基。本文分析了公路工程設(shè)計基本思路，從布設(shè)路線和設(shè)計路基兩個方面進行設(shè)計分析。

公路工程設(shè)計中布設(shè)路線和建設(shè)路基是重點內(nèi)容，與公路通行安全性與服役周期長度密切相關(guān)。公路路線較長，建設(shè)環(huán)境較多元，應(yīng)針對不同建設(shè)環(huán)境進行差異化設(shè)計。科學(xué)布設(shè)路線可降低工程預(yù)算，促進高效率通行。路基設(shè)計合理性則會影響公路使用舒適度，影響交通安全。在規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)基于地質(zhì)水文條件，對農(nóng)田、河流等特殊環(huán)境進行對應(yīng)設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計方案。

一、路線布設(shè)

1.選線

在布設(shè)路線時應(yīng)綜合地形條件，分析路線布局要求。道路選線應(yīng)協(xié)調(diào)自然環(huán)境、公路路線的關(guān)系。所謂道路選線，即在道路建設(shè)區(qū)域內(nèi)設(shè)計具有建設(shè)可行性、在建設(shè)成本方面也較為科學(xué)的實用性路線方案。路線設(shè)計是工程質(zhì)控和成本控制的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)做好勘測工作，促進科學(xué)選線，合理節(jié)約成本，綜合多方因素，路線布設(shè)從宏觀到微觀，逐步精細化，科學(xué)分設(shè)階段設(shè)計。應(yīng)行多方案設(shè)計，篩選最優(yōu)計劃。路線布設(shè)中，應(yīng)明確起點與終點情況，定位中間控制點，以宏觀路網(wǎng)設(shè)計為前提，還應(yīng)與城市規(guī)劃相一致。應(yīng)分析公路路段所處環(huán)境，對于靠近城鎮(zhèn)或者重要交通樞紐（如港口）等環(huán)境公路設(shè)計，不僅應(yīng)考慮公路本身性質(zhì)，而且應(yīng)了解城市發(fā)展布局，根據(jù)設(shè)計要求采用支線連接布線、繞行布線或者穿越布線等設(shè)計總方案。

2.坡度控制

針對沿線城鎮(zhèn)進行路線布設(shè)時，通常公路與城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)間隔應(yīng)設(shè)置為（2～5）km，可適當(dāng)放寬，但應(yīng)≤8km。當(dāng)針對地勢復(fù)雜的山嶺地區(qū)進行選線時，可采用三種方式進行選線。其一為沿河線，其二為山脊線，其三為越嶺線。在選線時應(yīng)科學(xué)控制長度，控制平均坡度，預(yù)留縱坡空間。路線布設(shè)從難到易推進，非特殊要求路段不針對展線路段設(shè)計反向坡度。布線時應(yīng)考慮行車平穩(wěn)性，以保證高速行駛安全，提高行車舒適度。應(yīng)減少非必要工程量以控制建設(shè)成本，設(shè)計中技術(shù)指標(biāo)盡量不觸底，也避免過度追求高技術(shù)指標(biāo)增加施工難度和建設(shè)成本。

3.平面線形設(shè)計

平面線形應(yīng)保證連續(xù)和舒適，盡量采用直捷設(shè)計。路線應(yīng)適應(yīng)所在地地物、地形，和工程建設(shè)環(huán)境協(xié)調(diào)一致。應(yīng)符合行駛力學(xué)要求，加強立體線形設(shè)計，保證指標(biāo)均衡，提升視覺質(zhì)量，促進公路安全舒適。在長直線路段盡頭，應(yīng)避免使用小半徑曲線設(shè)計，下坡方向路線盡頭重點進行設(shè)計。當(dāng)?shù)匦尉哂芯窒扌?，必須使用小半徑曲線時，可在其中間路段加設(shè)過渡性曲線，控制縱坡規(guī)格，并應(yīng)避免連續(xù)性急彎設(shè)計。

4.爬坡道

在設(shè)計爬坡道時，應(yīng)綜合縱坡總長度，使其滿足路況要求。此外，應(yīng)結(jié)合荷載車輛類型，結(jié)合車輛載重等要求控制坡度。應(yīng)分析縱斷面線形，設(shè)計行程圖，對車速曲線進行繪制，定位最低速以下路段，進而設(shè)計爬坡路段。路線起點與終點應(yīng)具有良好通視條件，保證過度順適且駕駛?cè)藛T方便辨認。

5.超高設(shè)計

超高設(shè)計應(yīng)符合段落高度要求，結(jié)合預(yù)期行駛速度和相關(guān)半徑進行超高坡度設(shè)計，還應(yīng)綜合車流量預(yù)設(shè)。超高設(shè)計應(yīng)綜合自然條件，與路面類型一致，綜合多方因素確定超高參數(shù)。設(shè)計下坡路段時，應(yīng)保證車輛可安全通過，通過建模實驗等分析行駛速度，保證路段使用功能。應(yīng)在旋線中設(shè)置過渡段，超高過渡段中可設(shè)計二次拋物線，保證圓滑順適連接。特殊路段，如陡峭路段等，應(yīng)進行車速驗算防止超速。

二、路基設(shè)計

1.陡坡、高邊坡

陡坡與高邊坡路基對穩(wěn)定性有較高要求，受高差等因素影響，較易發(fā)生沉降。此外，陡坡、高邊坡路段需要加強支護，預(yù)防坡體異物墜落影響行車安全。在此類路段設(shè)計路基時，首先應(yīng)對基底進行加固。觀察實際建設(shè)環(huán)境，地基強度弱需要高填土的路段，應(yīng)采取換填措施，通過開山獲取石渣等方式，在基底部位鋪設(shè)粗粒填料。為提升地基公路承載力指標(biāo)，也可通過強夯增加地基強度，或?qū)υ搮^(qū)域進行沖擊碾壓，改善強度，促進路基穩(wěn)定建設(shè)。差異沉降主要發(fā)生在高路堤區(qū)域。為緩解沉降，應(yīng)以1m為間隔沖擊碾壓地基、路堤，加大路堤壓實度，提升路基綜合強度。此外，此種路堤環(huán)境中水體侵蝕易加重沉降，應(yīng)優(yōu)化排水設(shè)計，確保排水設(shè)施布置符合服役期間道路排水要求，并為邊坡配套防護設(shè)計。地面橫坡過陡，即超過1:5時，應(yīng)增強支擋力度。在此類環(huán)境中，應(yīng)在原地面進行臺階挖設(shè)，然后在相應(yīng)位置安裝土工格柵，結(jié)合實際地質(zhì)條件與地形地貌，綜合路基穩(wěn)定性，設(shè)計防滑設(shè)施，例如采用支擋結(jié)構(gòu)進行路基坡腳加固、使用坡腳護腳等。

2.崩塌堆積路段

崩塌堆積路段屬于特殊設(shè)計環(huán)境。在開展此設(shè)計時，沿著河岸斜坡設(shè)計路基。此種環(huán)境下，路基受到河流下蝕切割影響，導(dǎo)致周圍地形通常相對陡峭。在軟巖與硬質(zhì)巖石交叉區(qū)域，出現(xiàn)絕壁地形或者出現(xiàn)陡坎的風(fēng)險更高。受此影響，軟巖對硬巖造成沖擊，導(dǎo)致穩(wěn)定性減弱，進而出現(xiàn)崩塌等后果。在河流沿岸建設(shè)公路路基時，通常為陡坡類不良地形，同時常見落石堆積。以某工程為例，在該次工程中，經(jīng)實地考察和地質(zhì)測繪數(shù)據(jù)的分析，顯示堆積碎石以砂巖為核心成分，粒徑規(guī)格（20～50）cm，其中大規(guī)格粒徑達到（5～10）m，分布區(qū)域以斜坡為主。此類崩塌堆積對公路建設(shè)影響較大，易引起坍塌、滑坡。針對此種情況，應(yīng)對填挖高度進行科學(xué)控制，適宜高度為（5～8）m。在該工程中，挖方比例設(shè)計為（1：0.75～1:1）。

3.交界區(qū)域

交界路基即是在填挖時縱向與橫向相交，屬于強化處理措施。此種設(shè)計適用于地面偏陡路段或者填挖高差較大路段（高差通常＞3m）。橫向設(shè)計半填半挖路基，劃定路床區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)進行80cm厚超挖，在回填時采用分層碾壓回填方式，保證路床填土夯實。當(dāng)路基建設(shè)材質(zhì)為石質(zhì)時，應(yīng)在二層土工格柵位置控制挖掘深度，緩解路基橫向受力失衡，降低不均勻沉降影響。半填半挖施工和填挖交界區(qū)域應(yīng)采用雙向土工格柵修建路基。在路基設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合交界區(qū)域地下水情況，分析水體滲出量，科學(xué)規(guī)劃地下盲溝，或者從建設(shè)環(huán)境出發(fā)設(shè)計臨時排水溝，促進地下水有效排出（見圖1）。

圖1 填挖交界處理

4.排水系統(tǒng)

挖方路段和填方路段應(yīng)進行差異化排水設(shè)計。設(shè)計挖方段排水系統(tǒng)時，系統(tǒng)中包括截水溝與路基邊溝。應(yīng)以勘查數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析附近環(huán)境地質(zhì)水文情況，科學(xué)設(shè)計施工。填方設(shè)計中，多采用矩形橫斷面或者梯形橫斷面，應(yīng)根據(jù)排水量需求設(shè)計橫截面面積，保證排水系統(tǒng)規(guī)格符合應(yīng)用要求。應(yīng)根據(jù)排水需求科學(xué)設(shè)計，保證排水效果。

5.軟基處理

部分路段建設(shè)環(huán)境為水田或者淤泥等環(huán)境，此類路段為軟路基。此類路基極易發(fā)生不均勻沉降，造成后續(xù)路面開裂或滑動性破壞等。河谷地帶也較易發(fā)生此種情況。軟路基設(shè)計需要科學(xué)處理。淤泥深度超過3m，則應(yīng)進行豎向排水體建設(shè)，采用粒料樁，實施真空預(yù)壓處理，通過強夯或者使用CFG和剛性樁進行加固，也可進行強夯置換處理。淤泥深度不足3m則進行淺層處理即可。在進行此類路基設(shè)計時，選擇拋石擠淤或者換填墊層方法進行處理，也可使用穩(wěn)定劑促進路基加固。在上述方法中，換填墊層較為常用，應(yīng)用此方法時，首先清除軟土基質(zhì)，清理完成后選擇高透水性材料予以回填，最后碾壓加固，保證回填材料被夯實。

三、結(jié)語

綜上所述，在公路建設(shè)中工程設(shè)計是第一環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)中，應(yīng)科學(xué)布設(shè)路線，保證路線分布科學(xué)高效，合理壓縮設(shè)計成本。應(yīng)對路基進行重點設(shè)計，保證路基和公路穩(wěn)定性，促進行車安全。在設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合建設(shè)環(huán)境完善相應(yīng)設(shè)計，做好邊坡支護、路基挖填、排水和夯實，提升路基強度，并調(diào)整科學(xué)的行車視覺間距，降低交通事故風(fēng)險。