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        公路工程設(shè)計中路線布設(shè)及路基設(shè)計研究

        2022-07-15 14:09:02但強
        中華建設(shè) 2022年7期
        關(guān)鍵詞:公路科學(xué)環(huán)境

        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??茖W(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。

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