公路工程設計中路線布設及路基設計分析

徐 斌 胡瓊希

杭州蕭山交通規劃設計研究院有限公司 浙江 杭州 311200

公路路線布設是指針對公路的平面線型、縱斷面線型以及方向走勢等三維空間位置關系、公路工程構件的幾何形狀與尺寸等展開的一系列整體設計工作。公路工程的路線線型構成了公路的構造骨架，對后續部分路基、路面以及橋涵構造物等具體構建劃分排布起到了重要的指導參考作用。設計公路的具體線路，既能夠盡量避開各種復雜的地形地勢導致的施工難度的增加，也能夠減少公路本身的坡度和彎度，減少公路行車駕駛的不安全性，減少交通安全事故的發生概率。

1 公路路線布設的重要性

在進行公路工程修建時，公路設計通常都是其中的關鍵環節，路線是公路的主體部分，關系到路基、路面及橋洞設計質量[1]。所以，應先行保證路線設計專業、適宜、符合實際情況。路線設計應有曲線規劃、網絡對接，設施定位等，其中曲線規劃最為重要。在曲線規劃完好的基礎上，才可正式進入其他設計環節。公路路線設計會涉及縱斷面、橫斷面等內容。具體的路線設計應充分結合公路現場客觀條件，參與物理及人機工程學等專業常識，在保證完全契合區域性交通要求的基礎上，切實保證路線設計的科學性、適宜性。

2 公路路線布設的基本原則

2.1 以安全性為基礎，提升路線設計質量

在進行路線設計的過程中，安全性是首先要考慮的問題，要以國家制定標準為依據，對路線內容進行規范且合理的設置，要適當選取直線和曲線路段，提升公路的安全性。在設計過程中，要對應控制好彎度（圓曲線）和坡度(縱曲線)，（有彎度是為了防止駕駛員產生駕駛疲勞。有坡度是為了路面排水,沒有完全水平的路的。）按照安全性標準予以合理化調整，讓彎度和坡度值得到最大限度的降低，從而讓車輛在行駛過程中減少因為路線造成的影響。據有關資料得知，公路中的彎度值和坡度值越小，則車輛行駛方向就越明確，也就具有越高的安全性[1]。

2.2 環保性作為重點，提升路線設計環保效益

公路設計人員在進行設計的過程中，其核心就是要具有環保性，公路路線要以路線周邊環境實況來科學選取，施工過程中要盡可能的減少過度開墾及亂砍濫伐，避免公路環境遭到破壞[2]。特別是景區更要注重環保性，對景區路線進行環保設計。

2.3 以高效性為核心，提升路線設計經濟效益

公路修建項目繁瑣，所涉成本較高，并且對人員、經濟和設備等方面也提出非常嚴格的要求，特別是對于山路及隧道等修建項目，路線設計都屬于其中的必要項目，所涉成本標準的執行程度會關系到工程各方面發展目標能否達成。符合實際的路線設計，會著重強調成本的合理化、最小化設置，或者結合企業經濟條件將各個路線區域予以設置，進而使施工體系得到優化。所以，在路線設計時，專業技術人員應對施工成本進行嚴格掌控，并對線形設計方案做出選擇，使施工成本得以更加合理的設置，增加路線設計方面的經濟效益[3]。

2.4 因地制宜，統籌兼顧

路線屬于公路中的核心區域，其質量會影響到路網顯著性能的體現，所以在具體的路線設計時，應當將所有影響因素作出現實性預測。例如，施工現場土質、路線走向的局限、公路修建的外在影響性等，應當采取所有可行措施將路線設計計劃進行充分探討，從而選擇最具可行的路線設計計劃，確保修建后路線與其周邊路線充分、自然地銜接，不會涉及對農田的占用，維護生態系統及城區基本設施良好的狀態，進一步合理化、最小化公路修建成本、管護成本。保證公路使用過程安全，有利于人員通行的穩定、順暢、快捷，有利于地方經濟的快速增長。

2.5 高效性原則

在所有公路修建過程中，盤山公路、穿山隧道、山間橋梁是財力、物力和時間投入最多的3種模式，專業技術人員應精準預測公路路線設計的合理性，根據既定的施工成本、公路等級等信息數據開展路線設計工作[4]。在合理范圍內盡可能避開穿山、盤山、跨山的設計內容，嚴謹掌控工程成本，以提高工程經濟效益，降低公路施工量，減少各方面資源的投入。

3 公路工程設計中路線布設

3.1 選線

路線設計是工程質控和成本控制的重要環節，應做好勘測工作，促進科學選線，合理節約成本，綜合多方因素，路線布設從宏觀到微觀，逐步精細化，科學分設階段設計。應行多方案設計，篩選最優計劃。路線布設中，應明確起點與終點情況，定位中間控制點，以宏觀路網設計為前提，還應與城市規劃相一致。應分析公路路段所處環境，對于靠近城鎮或者重要交通樞紐；如立交、客運站等環境公路設計，不僅應考慮公路本身性質，而且應了解城市發展布局，根據設計要求采用支線連接布線、繞行布線或者穿越布線等設計總方案。

3.2 坡度控制

針對沿線城鎮進行路線布設時，通常公路與城鎮規劃區間隔應設置為（2-5）km，可適當放寬，但應≤8km。當針對地勢復雜的山嶺地區進行選線時，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。在選線時應科學控制長度，控制平均坡度，預留縱坡空間。路線布設從難到易推進，非特殊要求路段不針對展線路段設計反向坡度。布線時應考慮行車平穩性，以保證高速行駛安全，提高行車舒適度。應減少非必要工程量以控制建設成本，設計中技術指標盡量不觸底，也避免過度追求高技術指標增加施工難度和建設成本。

3.3 平面線形設計

平面線形應保證連續和舒適，盡量采用直線設計。路線應適應所在地地物、地形，和工程建設環境協調一致。應符合行駛力學要求，加強立體線形設計，保證指標均衡，提升視覺質量，促進公路安全舒適。在長直線路段盡頭，應避免使用小半徑曲線設計，下坡方向路線盡頭重點進行設計。在公路的平面線型設計中，緩和曲線設計是指對直線公路與圓曲線公路搭接節點之間的緩和路段展開的設計工作，緩和曲線的設計主要包括了曲線路段的長度設計以及曲率變化設計。當地形具有局限性，必須使用小半徑曲線時，可在其中間路段加設過渡性曲線，控制縱坡規格，并應避免連續性急彎設計。

3.4 爬坡道

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

3.5 超高設計

對公路橋梁的標高和載重進行設置，是能夠有效保證公路橋梁質量和穩定性的重要措施。在對公路路線進行設計時，也需要考慮到公路橋梁超高會對公路路線合理性造成的影響，主要目的是要盡可能的減少發生交通安全事故的概率，對現有的超高設置進行優化。在對公路橋梁的超高設置進行優化時，需要將橋梁的段部設置為超高點，以緩沖橋梁的扭曲壓力為主要目標，在讓公路橋梁保障穩定性及安全性的基礎上，也能夠盡量延長公路橋梁的使用壽命，進而有效保證公路工程整體的質量和安全。

4 公路工程設計中路線布設及路基設計主要內容

公路工程設計中布設路線和建設路基是重點內容，與公路通行安全性與服役周期長度密切相關。公路路線較長，建設環境較多元，應針對不同建設環境進行差異化設計。科學布設路線可降低工程預算，促進高效率通行。路基設計合理性則會影響公路使用舒適度，影響交通安全。在規劃設計時，應基于地質水文條件，對農田、河流等特殊環境進行對應設計，優化設計方案。

4.1 關于路基基礎處理方案設計

在公路工程的路基施工階段，路基設計尤為關鍵，對于周邊實況要清楚，把路基設計做好，從而讓路基的穩定性得以提升。如要充分調研和分析周圍的土層地質及地下環境等，對于當地的真實情況，尤其是涉及到重點區域的路段，要進行合理化、科學化的分析。當軟土層是難處理的類型還要選取合理的工藝進行處理，從而讓軟土地層的強度和整體穩定性得以提高。

4.2 關于路基分層填筑壓實工藝設計

填筑和壓實在路基設計中是重點，因此，對于工藝技術流程要熟練掌握，施工效果要高度重視，避免出現影響整體地基穩定性的問題出現。要結合現場的實際情況，進行科學化的設計，讓每一道流程的工藝都達到施工要求，壓實度、每層的分層厚度都要控制好，從而保證有更好的碾壓效果。

4.3 關于路基邊坡的防護設計

我國目前公路路基設計不斷完善，尤其是對于細節有更加科學化的處理，從而保證了邊坡的質量，避免出現邊坡失衡的問題。在進行邊坡的設計過程中，在讓基本穩定得到保證的同時，還要對美觀性進行考慮，按照相關標準規范來進行設計選擇，且要把當地的特征結合起來，對植被防護及截排水防護進行合理使用，最終發揮出最佳的綜合作用。

5 公路路基設計要點

在對公路路基進行設計時，為了能夠更好的保證公路工程建設的實用效果，需要充分發揮先進科學技術的作用，通過各種硬件和軟件的應用來精確公路路基的測量和計算數據，為后續的公路施工提供更加科學準確的依據。

5.1 選擇路基斷面的形式

進行路基斷面的形式選擇時，首先要把路基寬度和高度計算出來，再以垂直線路中心路基斷面的具體要求為依據進行橫斷面的基本設計。進行斷面設計時必須要進行周全的考慮，讓綜合性因素能夠得到控制，要保證車道寬度最終的使用功能，通常為3.5m以上。精準計算好每個車道的寬度以后，再結合實際使用情況來進行施工區和緩沖區的預留，可按照技術等級標準來對整體的公路寬度進行合理的調整，從而讓高公路的暢通性和后期的通行效果及質量得到提升。

5.2 選擇路基填料

在路基的施工過程中，填料極其重要，因此必須要做好填料選擇工作，要結合路基的實際要求、地形、水文地質等條件來選擇填料，要達到整體承載力要求，并且要做好填料性能、密實度的檢測工作，從而讓整個路基綜合質量比有保障。

5.3 邊坡形狀和坡度的修正

路基的形狀取決于公路的形狀，因此要進行形狀的修正，路基的邊坡形狀要根據選用的填料，且對整體性能進行了解，以形狀和坡度控制為基礎來進行整體修正[5]。進行路基設計時還要按照地貌、地質要求、當地的路況特點為前提，讓穩定性得以提高為原則，讓坡度設計水平得以提升。差異化的設計也要做好，路基不同其邊坡形狀也不一樣，因此要在滿足邊坡特點及土質水文等要求的基礎上來進行邊坡的寬度和高度的調整，讓路基的穩定性有保證，從而讓質量和安全性得到提升。在挖方施工階段，要結合周圍植被及山體破壞情況來對高度進行合理化的確定，避免發生滑坡和崩塌等安全事故。

5.4 路基高度及寬度

路基寬度是指路基兩邊緣之間的寬度，其包含綠化帶和行車道寬度。要進行路基寬度的確定就必須以現場實況為準，以實際的行車來進行實際測量，從而讓路基的穩定性有保證[6]。路基填筑高度和開挖路塹之前，要確定好標高和地面標高，根據不同的標高把路基的總寬度和總高度設計出來。填筑路床區域是重中之重，對于每層填筑的壓實度要掌控好，保證整體壓實效果高，并檢測最終的壓實效果。

5.5 路基壓實

路基干密度是否達到要求取決于路基壓實作業效果，通常路基和基層要保證壓實效果需要壓實8次，石料鋪筑層要壓實10次，瀝青混合料要壓實10次以上。因此，具體的壓實次數要根據基層材料來選擇，且把過程測量做好，讓壓實質量提高，確保路基耐久性和穩定性良好。

5.6 路基附屬設施的設計

為了保證后期使用的效果，施工前就要把路基附屬設施設計做好，主要包括人行道、錯車道和交叉口等，這樣就能讓后期施工的開展更加順利，且合理的設計也是保證附屬設施作用得到充分發揮。

5.7 路基排水設計

路基排水不同于其他的排水，一定要以路段特點為基礎把排水設計做好，地段不同排水特點也不一樣，一般情況，原公路采用邊溝排水法，對路面的地面水進行收集，對道路上方邊坡的坡面水進行攔截，然后快速匯集并引入到排水通道中，水再通過橋涵等泄放到道路的下方。隨著新型管道的不斷應用，排水最主要的方式采用管道排水，就是通過安裝管道來引導水流的走向，讓公路避免出現積水現象。安裝管道時要結合現場實況，合理設計管道本身的走向，要保證管道材質優良，管道安裝接口要進行檢測保證其密封性和通暢性，進而保證排水效果良好。

6 結語

在公路建設中工程設計是第一環節。在此環節中，應科學布設路線，保證路線分布科學高效，合理壓縮設計成本。應對路基進行重點設計，保證路基和公路穩定性，促進行車安全。在設計中，應結合建設環境完善相應設計，做好邊坡支護、路基挖填、排水和夯實，提升路基強度，并調整科學的行車視覺間距，降低交通事故風險。