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山区高速公路路基设计探讨

  摘要:本文结合高速公路路基设计的一般原则,从横断面型式的选择、特殊路基的设计方法进行了分析探讨。
  关键词:高速公路;路基设计;分析;探讨
  中图分类号:U412.36+6文献标识码: A
  引 言
  近20年来,我国高速公路飞快发展,在不断地建设中已经初具规模,但是与世界发达国家相比,仍存在较大差距,我国的高速公路总量依然欠缺,美国的高速公路总里程是我国的1.7倍,若以平均国土面积计算,我国的高速公路密度仅为0.56km每百平方公里,我国的经济总量已经跃居世界前列,但是高速公路的发展水平却与经济发展的要求存在差距。
  尽管贵州自然资源丰富,但由于自然、历史等原因,目前仍是一个经济落后的省份。要加快贵州经济发展,必须加快建立联接发达地区的大通道,依托发达地区的辐射带动,谋求区域的合作与联动发展。2012年底全省高速公路通车总里程已突破2600公里,88个县(区、市)将有6O个通高速。根据“678高速公路网” 规划,贵州高速公路将达到6850公里,十年建设期内实现县县通高速公路的目标。
  1.路基设计原则
  随着国家及建设单位对环保、景观、造价等方面要求的日益提高,山区高速公路设计过程中必须综合考虑多种因素,现结合其内容,有针对性地对山区高速公路路基设计的一般原则综合归纳如下:
  1.1正确处理好路线设计与路基设计的关系
  路线的确定,不能仅仅考虑线型的优劣,必须同时考虑路基稳定条件、工程难易、土石方数量的大小和占用农田多少等因素,特别是路线通过工程困难地段或地质不良地段时,更需要注意路线与路基的协调配合。合理选定线位,可以避开地质不良地段和工程艰巨地段,保证路基稳定,减少工程量,节约投资;反之,如路线难以绕开地质不良地段和工程困难地段,也可通过正确、巧妙的路基设计,做出恰当处理。
  1.2综合路基稳定和环保景观、造价等方面的需要
  选择路基横断面、路基防护等设计方案要充分与地形地质等结合,在满足规范技术指标的前提下,尽量依山就势,综合考虑比选。具体有:
  (1)路线通过很陡的山腰斜坡时,注意挡墙与桥梁的方案比选和取舍,结合分离式路基、台阶式路基、悬出式路基及整体式路基的综合设计,寻求合理的断面形式,降低路基边坡高度,增加路基边坡稳定。
  (2)在植被较差、地形平缓的地段,采取削坡绿化处治坍塌碎落病害;在植被较好、地形较陡的地段,采用低矮挡墙和削坡绿化处治;对不稳定的高陡边坡,用竖梁锚杆、预应力锚索框架加固处治;对挡墙段采用花池墙防护绿化;对岩石边坡采用客土喷播护坡。
  (3)路基中间中央分隔带、路基两侧边坡的绿化美化和路基外侧的绿化带,采取宜树则树、宜灌则灌,适地造树,乔、灌、草结合,点、线、面结合,人工造景与自然景观结合,丰富路景,使公路绿化有特色、有特点,同时也起到稳定路基、防止冲刷的作用。
  2.路基横断面的选择及特点分析
  在高速公路路基设计中,要因地制宜,选择不同的横断面形式。下面分述山区高速公路常用的整体式路基、分幅式路基、错幅式路基等形式的具体选择及特点。
  2.1整体式路基
  整体式路基形式是指高速公路对向行使的两幅路基采用相同的平面线形和相同的纵断面线形,且中间带宽度不大于4.5m。在山区高速公路设计中在地形较平缓、地势起伏不大、地质条件较好的路段采用。整体式路基一般在山区沿河(溪)线一侧坡度较缓且地质条件较好的单面坡上,或是在山区U形峡谷地势较开阔路段,及地形起伏不大、地势较开阔的越岭线中采用。总的来说,当地形、地势、地物等条件对平面线形的设计不形成约束条件时,都可采用整体式路基形式。根据整体式路基形式的特点,在山区高速公路设计中,在确定路线平、纵面线位的同时,应注意横向填挖的平衡。对于横坡较缓的地段,可采用全挖或挖多于填的路基,同时还应注意纵向土、石方平衡,以减少废方和借方。同时,应充分利用地形处理好平、纵线形的组合,不应迁就微小地形,造成线形曲折,纵面线形起伏,公路路基断面布置失当。
  2.2分幅式路基
  分幅式路基形式是指中间带宽度大于4.5m,相向行驶的路基断面采用分离式路基断面的形式。分离式路基有2个必要条件:①中间带宽度必须大于4.5m;②相向而行的2幅路基采用不同的平面线和纵断面线形。而当部分满足上述2个条件时,则是下面提到的错幅式路基形式。确切地说,分幅式路基的特点就是分幅,分幅式路基是两幅不同的路基,它不仅在平面设计中是两条独立的平面线形,而且在纵断面设计中也是两条独立的纵断面线形。分幅路基在山区高速公路设计中应用较多,采用分幅式路基形式相当于按两条公路进行设计,能有效地解决整体式路基形式所不能解决的问题。分幅式路基主要应用于山区沿河(溪)线两侧各自的单面坡上,或是在山区U型峡谷各自靠近山脚的两侧,或是在需要分别架设高架桥、分幅穿越隧道的地形复杂、地势陡峻路段,或是在越岭线中迂回翻越山岭的山梁的两侧等。
  2.3错幅式路基
  错幅式路基形式可以说是整体路基形式的一种特殊形式,它的中间带宽度一般不大于4.5m,路基宽度与整体式路基一致。从断面形式来看,错幅式路基形式与整体式路基形式最大也是唯一的区别在于相向行驶的2幅路基由于采用不同的纵断面线形,路基是错开的,其错开部分就是它的中央分隔带,2幅路基的高程也是不一致的。错幅式路基形式一般应用于山区沿河(溪)线一侧坡度较陡且地质条件较好的单面坡的上下,或是在山区U形沟谷的单面坡的上下,或是在越岭线中地势较开阔的单面斜坡的上下。错幅式路基的设计主要是为了避免挖方量过大或路基下边坡填筑量过大,在某些特殊的路段,如水库、沿河(溪)路段等,也可采用错幅式路基做成半幅路基半幅桥梁的形式。
  错幅式路基形式在沿河(溪)线中是沿河谷一侧边坡布线,设计中应处理好河岸选择、路基断面两幅路基的线位高低和两幅路基边坡率三者之间的关系,通过地质条件来选择适合布线的河谷的一侧,通过调整两幅路基的线位高低和路基边坡率来减少路基土石方工程数量;在越岭线中,应结合水文地质情况处理好垭口选择、过岭标高和垭口两侧路线展线方案三者间的关系,越岭路的纵坡应力求均匀,平均纵坡及纵坡长度应严格遵守规范的规定。
  3.路基排水设计
  路基的强度与稳定性和水的关系十分密切,路基的病害有多种,原因也很多,但水的作用是主要因素之一,因此路基设计必须重视路基排水设计,尤其是山区高速公路,地表植被覆盖率高,雨量充沛,气候多变,山区地势险峻,水流急,山洪也易爆发,因此更应有针对性地予以设计。路基用地范围以外,并防止地面水漫流、滞积或下渗,对于影响路基稳定的地下水,则应予以隔断、疏干、降低,并引导至路基范围以外的适当地点。主要原则如下:
  (1)设计前必须进行调查研究,查明水源和地质条件,重点地段要全面规划,考虑路基排水与桥涵布置配合,地下排水与地面排水配合,排水沟渠的平面布置和竖向布置相结合。
  (2)山区高速公路的路基排水设计尤其要注意防止附近山坡的水土流失,尽量不破坏天然水系,不轻易合并和改变水流性质,尽量选择有利地质条件布设人工沟渠,对重点地段的排水设施应注意加强防护与加固。
  (3)充分利用有利地形和自然水系,因地制宜,全面规划,一般情况下地下和地面的排水沟渠宜短不宜长,以便水流不过于集中,做到及时疏散,就近分流。
  (4)注意与农田水利相配合,但路基边沟一般不应用作农田灌溉渠道,实在无法分开布设时,宜加大断面尺寸,并予以加固,以防水流毁坏路基。
  (5)山区高速公路避免不了有深填高挖的实际情况,因此为保护路基及边坡,甚至整个山体的稳定,跌水、急流槽、截水沟等排水设施应用较多,必须根据实际需要充分考虑设置。
  4.结束语
  公路路基设计受地形、地质、气候、水文、植物覆盖等各种自然因素影响较大,设计任务和难度加大,设计的时候要结合所在区域的具体情况认真分析,确保技术经济性符合规定,同时还要保证环境效益良好。
  参考文献
  [1]尹怀章.勘测设计新理念在山区高速公路中的运用[J].安徽建筑,2006(05)
  [2]周旭、刘义虎.山区高速公路施工组织设计研究[J].中南公路工程,2005(01)



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