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浅谈山区高速公路的路基设计

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  【摘 要】山区高速公路路基设计受地形、地质、水文等各种自然因素的影响,更显其复杂性,因此路基设计中要做到因地制宜、环保美观、经济合理。文章结合山区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。
  【关键词】山区高速公路;路基设计;分析
  路基工程在每一条高速公路建设中都有着重要的作用。在高速公路建设的过程中,如果路基的质量得不到充分保障,存在潜在隐患,那么,其后续施工如路面工程、防护工程等部位再牢固坚硬,也始终无法使高速公路的质量等到保证。
  1. 山区高速公路路基设计原则
  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,有针对性地对高速公路路基设计的一般原则综合归纳如下:
  1.1 要与当地的自然环境相结合,与环境保护相结合。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相结合,尽量与工程的结构相一致。根据地势的要求,选择合理的路基结构,增强路基结构的稳定性和安全性,寻求合理的公路路基保护形式,如挡墙的选择、寻求合理的断面形式、降低边坡的高度增加稳定性等。同时公路的护坡的设计,也要注重与环境保护相适应,宜采用与草相结合的方式。例如杭州至瑞丽公路贵州境毕节至都格段,由于山区地形和地质条件复杂,地势陡峭,自然环境比较复杂,在设计时就需要考虑环境因素。
  1.2 要因利势导,合理利用地理环境。路线经过风景名胜区,应结合填土高度、挖方边坡高度、弃方和地形条件对边坡进行特殊设计,以利边坡的绿化,形成优美的绿化带,诱导行车顺入佳景,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;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,作出恰当处理。
  1.3 要实行动态跟综设计,确保路基稳定。高速公路路面应平整、匀顺,才能连续、高速、舒适运行,应要求涵洞、通道区域的整体刚度与其后的路基整体刚度要匹配,变形应协调。滑坡、崩塌及高边坡路段逐个进行专门的岩土工程勘察,确定边坡土质类别,提供验算边坡稳定和变形的计算参数,进行动态设计,提出施工的特殊要求和检测要求。如滑坡、崩塌及高边坡等路段要逐个进行专门的岩土工程勘察,确定边坡土质类别,提供准确的验算边坡稳定和变形的计算参数,进行专项设计,并提出特殊的施工要求和质量检测标准。
  1.4 路基防护设计要符合安全标准。路基防护设计以安全、经济、实用、环保、美观大方且施工方便为原则,提倡不见土少见石,顺着地形、保持原样,要有防护植被,为防止水土流失,在方案设计中要选择满铺草皮和浆砌片石拱型骨架护坡、石砌挡土墙防护、三维植被网喷播草籽、浆砌片石路堤护坡等多种防护形式。
  2. 路基横断面形式的具体选择及特点分析
  山区地形特点是山高陡峭,短距离内地表标高相差很大,在山区高速公路设计中,要善于因地制宜,选择不同的横断面型式。山区高速公路路基的设计常用的有整体式路基、分幅式路基、错幅式路基等形式。
  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的一种路基设计形式。一般在地形较平缓、地势起伏不大、地质条件较好的路段采用。根据整体式路基形式的特点,在山区高速公路设计中,应充分利用地形处理好平、纵线形的组合,尽量避免线路曲折,纵面线形起伏,使公路路基断面布置失当。在确定路线平、纵面线位,同时要应注意横向填挖的平衡。
  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。分离式路基的中间带宽度必须大于4.5m,同时相向而行的2幅路基采用不同的平面线和纵断面线形,以保证行车的安全和舒适度。它主要应用在山区沿河(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,及在越岭线中迂回翻越山岭的山梁的两侧等。例如沪蓉西高速公路地处山区,道路狭窄,采用了分幅式的路基设计,公路的整体式路基宽24.5m,分离式路基分为左、右两幅,宽均为12.5 m。平面设计时,整体式路基以中央分隔带中心线为平面设计线,而分离式路基则采用行车道中心线为平面设计线。
  2.3 错幅式路基。错幅式路基形式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,错幅式路基形式是相向行驶的路基是相互错开的,其错开部分就是它的中央隔带,路基的高程和设计方式也是不一致的。错幅式路基形式一般采用山区沿河(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,及在越岭线中地势较开阔的单面斜坡的上下,同时也是当地区范围狭窄时经常采用的一种方式。例如在贵州省板坝(桂黔界)至江底(黔滇界)高速公路的设计施工中,在越岭线中迂回翻越山岭的两侧布设错幅式路基时,注重平、纵、横3个面的综合设计,既考虑纵坡平缓,减少路线弯曲,平面标准过低现象,也防止路基断面防护工程数量增大,采用了错幅式路基设计。
  3. 特殊路基的设计应注意的问题
  3.1 陡坡路堤、滑坡与崩塌的设计。一般要采用清除、适当放缓坡率、抗滑挡墙、抗滑桩、抗滑桩与锚索结合、绿化及排水措施来加强路基的防护,也可以加强路基土石方的量。路基填方范围受到限制,或路基大量借方时,设计考虑加筋陡坡路堤、加筋陡坡路堤结合桩板墙方案,以达到路基稳定,在高路堤底部采用透水性好、耐风化的新鲜碎块石填料,并在路床底部、路堤中部和路堤底部各铺设双层土工格栅,以加强路堤的稳定性,减少路堤不均匀沉降。
  3.2 高路堤、填石路堤的设计。根据不同的地质情况分别采用挡墙、桩板墙、锚索、锚杆、土钉墙等措施加固,对不同的地区采取防止滑坡处理;为防止爆破破坏岩体结构危及边坡稳定,必要时考虑光面爆破、预裂爆破等技术,消除存在的安全隐患。通过稳定性验算确定安全、经济的设计方案,并设置土工格栅加筋、钢筋网格加筋,以加强路堤的稳定性、减少差异沉降和区域性滑坡。   3.3 上、下行分离的高低式路基设计。在地势比较狭窄的地区,在地面横坡陡峻的路段,为降低填方、挖方、降低边坡高度,减少防护、支柱工程量和施工的难度,在充分研究路段前后的地形、地质条件及构造物设置情况的基础上,考虑采用上、下行分离成不同高度的高低式路基,这样可以减少工程的造价,也能够给公路带来安全。
  3.4 取土、弃土设计。在沪蓉西项目中,两幅路基之间的土地全部征用,作为取土和弃土场地,分别设计两幅路基的外侧占地线及占地宽度,然后再计算两侧占地线包括的占地面积,为取土和弃土做好准备,并做好防护工作。取土场尽量选在公路视线外的荒地,并进行相应的平整、绿化、排水及防护设计,不能破坏当地的生态环境,不能造成当地的水土流失。为了使弃土堆不至于产生新的水土流失现象,沿线弃堆应在调查的基础上统一安排和规划,进行相应的平整、绿化、排水及防护设计。
  3.5 综合排水设计。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,给路基带来灾害,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。设计前必须进行调查研究,查明水源和地质条件,与当地的自然环境想一致,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。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. 结语
  由于山区高速公路路基设计受地形、地质、候、水文、植物覆盖等各种自然因素影响较大,计任务和难度加大,要根据实际的情况,进行因地制宜,与当地的自然环境相协调,要做好环保、绿化和水土流失的保护。要具体问题和实际的情况具体分析,在规范许可的范围内,要设计多种方案进行对比,选择最优的方案进行施工,以确保路基稳定安全同时兼顾环保、造价、景观等诸多因素,力求设最优化。
  参考文献
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  [4] 公路设计手册路基.北京:人民交通出版社.
  [5] jtg d30-2004,公路路基设计规范.
  [文章编号]1006-7619(2013)09-02-815
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