基于路線布設與路基設計的公路工程設計要點

馬海鵬

（甘肅新方位工程咨詢有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

為完善路網體系，我國公路總里程不斷增長。在工程項目施工前，明確路線布設與路基設計要求，并將要求融入公路工程設計工作中，成為提升公路工程設計質量水平、保證公路工程項目施工質量達到預期目標的重要舉措。

1 路線布設要點

1.1 選線

在開展公路工程設計工作時，需要結合施工區域的地形條件，分析路線的布局要求，然后在盡可能提高公路路線建設可行性的基礎上，實現路線選型與自然環境的協調。考慮到當前不同區域的自然環境、地質條件存在一定的差異，公路施工單位的施工條件也存在一定不同，為了在盡可能保證工程整體設計水平、施工質量符合預期要求的基礎上，實現工程項目設計、施工成本的有效管控，在選線工作開始前，設計人員需要對施工區域的實際情況進行詳細的調查分析，制訂多個路線方案，然后利用BIM 技術對不同選線方案的施工難度、施工成本以及施工活動對周邊環境的影響等因素進行全面的分析，找出其中性價比最高的選線方案，為公路工程施工打下良好的基礎[1]。

1.2 坡度控制

在公路工程設計過程中，不同環境下的公路應具備不同的坡度控制方案。具體而言，在開展城鎮周邊公路工程設計工作時，設計人員可以將公路與城鎮規劃區域的間距控制在2～5km 之間，并且這一寬度可以適當放寬，但最大寬度需小于8km。在開展山嶺地區公路選線工作時，設計人員可以采用沿河線、山脊線、越嶺線三種方式開展選線工作。并且在設計過程中，設計人員需要提高平均坡度控制的科學性，并預留一定的縱坡空間。同時，為了降低公路的行車難度，在選線過程中應保證路線布設區域的坡度變化情況較為平穩。此外，在設計過程中，設計人員需要實現工程建設成本、技術指標的有效控制。

1.3 平面線形設計

在公路工程設計過程中，平面線形設計的關鍵點在于保證公路的連續性與舒適性。設計人員可以以公路所在區域的地形為基礎，通過加強立體線形設計的方式，在保證設計方案符合行駛力學要求的同時，提高行車人員的視覺質量，為后續公路投入使用后的安全性與舒適性提供支持。舉例而言，在設計過程中，設計人員應避免在長直路段盡頭使用小半徑曲線設計，若必須使用小半徑曲線設計時，必須在中間路段加設過渡性曲線，以保證公路行車安全。

2 路基設計要點

路基作為公路工程中的重要組成部分，其設計質量與公路工程的最終承載力、使用壽命等存在著直接的聯系。

2.1 陡坡與高邊坡

在公路工程的路基設計過程中，陡坡與高邊坡路基在高差等因素的影響下，容易發生沉降問題，為了保證公路工程整體設計的可靠性，提高陡坡與高邊坡路基的穩定性是一項必要的工作。具體而言，在陡坡與高邊坡路段地基設計過程中，設計人員首先要在明確公路實際建設環境地基強弱的基礎上，對該路段的基底進行加固設計。如果在實際考察過程中發現該路段的地基強度較弱，則可以通過換填或者對路基進行強夯處理的方式，提高該路段地基的承載力，降低沉降問題的出現概率。同時，考慮到在公路投入使用后，積水的侵蝕容易使路基沉降現象加重，為了保證公路后續使用過程中的安全性與可靠性，在設計過程中，設計人員需要提高對排水設計工作的關注度，通過為該路段配置排水溝的方式，降低積水對路段的侵蝕。此外，在進行陡坡與高邊坡路段設計時，設計人員需要開展支護設計工作，盡可能避免出現滑坡的可能性，切實保障公路行車安全[2]。

2.2 路基寬度與高度

路基寬度指的是路基兩側邊緣之間的寬度，其中包含綠化帶與車行道的寬度。在實際設計過程中，為了保證路基寬度能夠滿足公路投入使用后的具體要求，設計人員需要對公路施工現場的實際情況進行詳細考察，對實際的行車情況進行測量，然后以測量數據為基礎開展路基寬度設計工作，從而達到提高設計工作實用性的目的。路基高度設計指的是在開展路基開挖工作前確定好地面標高與路基標高，然后依據不同的標高完成路基高度的設計工作，為后續路基填筑壓實工作的開展提供有效的參考[3]。

2.3 路基斷面選擇

路基斷面即垂直于線路中心線的路基橫截面，為保證路基斷面能夠滿足公路工程的實際需要，在開展路基斷面設計時，需要在明確路基寬度與高度的基礎上，選擇合適的路基斷面形式。在設計過程中，為了保證車道寬度能夠滿足車輛行駛需要，一般將車道寬度設置在3.5m 以上。在車道寬度確定后，可以結合公路的實際情況預留施工緩沖區，便于后續施工人員以相應技術等級標準對公路的寬度進行合理調整，從而達到提高公路暢通性、降低后續施工難度的目的[4]。

3 公路設計實例

3.1 工程概況

某公路全長94.14km，其中包括88.6km 的老路改建與5.54km 的新建公路。該公路施工區域位于高海拔地區，路線大致呈南北走向，總體地勢呈南高北低的狀態。公路所處區域全年降雨量偏少，氣候較為干旱，境內地形相對高差較大，氣候垂直分布較為明顯。該工程的原有公路為簡易公路，技術標準相對較低，約有47km 的路段路基寬度僅為7.5m，并且該路段的地形與地質條件較為復雜，部分區域的技術指標達不到三級公路標準，達不到二級公路標準的路段長度約為2.8km，占原有公路全長的33%。此外，原路段挖方邊坡穩定性較差，泥石流、坍塌（見圖1）以及溜滑病害極為突出。對原公路全線路段進行分析后發現，存在坍塌失穩、整體失穩隱患的路段共有25 段，長度約為2730m。此外，部分路段路面破損現象較為嚴重，路基邊溝損壞、堵塞現象較為明顯，公路整體缺乏完善的排水系統。原公路施工養護過程中，忽視了保護生態環境的重要性，現階段該公路區域周邊生態環境極為脆弱[5]。

圖1 公路塌方

3.2 設計目的

為了滿足該地區的正常通行需要，設計人員在明確當前公路所在區域實際情況的基礎上，開展了公路的路線布設與路基設計工作，盡可能降低公路工程設計施工活動的難度，降低后續施工活動對周圍環境所造成的不利影響。

3.3 路線設計

公路線形作為公路的骨架，其設計方案是開展整個公路設計與建設工作的重要基礎，其設計質量與公路路基、路面構造物等實體質量之間存在著直接的聯系。具體而言，在公路工程施工建設過程中，一旦確定公路線形，將長期限制后續車輛的行駛情況。在公路設計工作中提升路線設計質量，不僅可以提高公路的行車安全性，還能強化汽車行駛的舒適度。由于此次公路工程主要為改建工程，路線布設過程中主要沿用老路線形，在此背景下，為了盡可能提高線形的連續性、行車的舒適性以及與環境之間的協調性，在實際設計過程中，大量采用不對稱平曲線、卵形、“C”形、復合型平曲線等線形的方式，在增大公路曲線比例的同時，實現公路平面線形的有效優化。同時，為了實現該公路工程縱面線形的有效優化，設計人員靈活地通過加大豎曲線半徑、合理銜接短坡長與相鄰豎曲線、平縱面組合等方式改善了公路視距不良的狀況，提高了公路行車的安全性與舒適性[6]。

3.4 路基設計

3.4.1 路基邊坡設計

為了盡可能降低塌方、滑坡等問題的出現概率，第一，在開展填方路基設計時，設計人員以填料類別、邊坡高度為基礎，在明確施工區域原有地面植被覆蓋、填挖土方情況的基礎上，通過放緩坡度、利用綠植、開展坡面防護等方式，既保證了邊坡的整體安全性，又實現了公路周邊生態環境的有效優化。具體而言，在該工程項目的邊坡施工過程中，對于較矮的邊坡，設計人員將其放緩至1∶2～1∶5 區間，并通過在該區域合理安置綠植的方式，實現了坡面生態環境的有效保護。對于較高的邊坡，設計人員分級設置了邊坡平臺，并設計綠植生態防護區間，提高了邊坡設計的質量水平。第二，在開展挖方邊坡設計工作時，設計人員結合施工區域地質構造、地層巖性、密實狀態、邊坡高度、原路邊坡穩定性等情況，綜合開展了邊坡坡比的設計擬定工作。同時，為了實現挖方邊坡所在區域的有效防護，設計人員結合原公路路邊植被覆蓋情況，在植被覆蓋較差的地段將邊坡放緩至1∶1～1∶2區間，提高了邊坡與地形的協調性，便于后續植被綠化的健康生長。對于地形較為陡峭，植被覆蓋較好的地段，則在明確原有植被所需生長條件的基礎上，盡可能地將邊坡坡度放緩至1∶0.75，并分級設置邊坡平臺，在降低安全風險的同時，為植物生態防護工作的順利開展提供助力[7]。

3.4.2 路基排水構造物設計

為了實現公路所在區域路面積水的有效排放，設計人員提高了對路基排水構造物的關注度，在設計過程中，通過在填方路基內側邊坡處設置路基排水溝的方式，確保路面、坡面以及地面的積水能夠從排水溝中流出。在設計排水溝的過程中，考慮到該公路施工區域的降水量較為稀少，為了提高排水溝與周邊環境的協調性，設計人員在明確周圍環境實際情況的基礎上，靈活應用了土質邊溝、矩形蓋板邊溝、淺碟形邊溝、截水溝等多種形式的排水構造物。具體而言，在開展邊溝設計工作時，設計人員通過將土質邊溝與填挖方邊坡相互配合并在該區域植草的方式，加強邊溝與周邊環境的聯系，降低工程施工難度。矩形蓋板邊溝主要出現在公路與村莊較為靠近的區域以及存在高陡邊坡的區域。淺碟形邊溝主要出現在長流水地段，在實際設計過程中，這種邊溝與寬敞的路基邊坡能夠形成良好的協調效果。在挖方路基邊坡坡頂上側匯水面積較大時，需要在距離挖方坡口5m 以外的區域設置截水溝，攔截地表徑流，降低積水對公路造成的損壞[8]。

3.4.3 臨河路基整治

沿線路段存在部分臨河路基，為了避免水流沖刷對路基的穩定性產生不利影響，在路基占用河道、河灘較為寬敞的情況下，可以改移河道，避免河水對路基的侵蝕。當河道較為狹窄時，可以在路基臨河部分設置浸水擋土墻，保證路基的安全。

4 結語

本文在分析路線布設要點、路基設計要點后，以實例介紹的方式，對路線布設與路基設計工作的具體方法進行介紹。同時，通過對案例投入使用后的效果進行調查的方式，可以了解到，提高路線布設與路基設計的質量水平，不僅可以切實提高公路工程設計工作的整體質量，還能為后續公路施工及運營的順利開展提供有力的支持。因此，在未來的公路工程施工設計工作中，提升對路線布設、路基設計工作的關注度，成了一項必要的工作。