基于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的高速公路路面設(shè)計

李金鳳

摘? 要：復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的高速公路路面設(shè)計是公路設(shè)計項目中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，同時也在很大程度上影響公路的安全性和使用壽命。采用怎樣的設(shè)計方法能夠有效提升復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下高速公路路面設(shè)計的質(zhì)量，保證公路的安全性和使用壽命，成為公路設(shè)計人員主要探討的問題。該文針對某復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境高速公路路面設(shè)計項目進(jìn)行分析，對公路設(shè)計原則和相應(yīng)的措施進(jìn)行了探討和分析。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境;高速公路;路面設(shè)計

中圖分類號：U445? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 工程概況

某高速公路地處區(qū)域地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜，在公路路面設(shè)計上具有一定的難度，并存在一些典型問題。該工程路線全長20 km，同期新建、改建輔道長度為11 km，舊路挖補(bǔ)罩面10 km，能夠完全利用的舊路長度有10 km，需要建設(shè)一條長8 km的連接線。公路全線建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為四車道高速公路，設(shè)計速度100 km/h。路基寬度23 m，其中包括2.0 m的中央分隔帶以及0.5 m的左側(cè)路緣帶，行車道寬度為2×3.75 m。需要建設(shè)橋涵的路段，其設(shè)計車輛荷載等級為公路-I級。

2 工程設(shè)計規(guī)范及設(shè)計原則

2.1 工程設(shè)計難點(diǎn)

通過嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的地質(zhì)調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)該公路沿線地形條件復(fù)雜，存在較大的縱坡，并且工程所在區(qū)域?qū)儆谖覈F(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系的重要區(qū)域，該項目屬于體系的重要組成部分，也是當(dāng)?shù)匕l(fā)展旅游行業(yè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施項目。所以工程整體的質(zhì)量要求較高。另外，在隧道建設(shè)區(qū)域，主要包括粉砂巖、深灰色砂巖等巖石類型，并且?guī)r層受斷層影響，發(fā)育破碎。工程整體路程較長且位于高海拔地區(qū)。該項目穿越多出自然保護(hù)區(qū)和旅游景區(qū)，并且是水土流失重點(diǎn)保護(hù)區(qū)，需要重點(diǎn)保護(hù)施工區(qū)域內(nèi)的地表水和土壤。通過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)剡m合做棄土場的區(qū)域十分有限;并且整體的地形結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，能夠作為施工平臺的區(qū)域很少，施工環(huán)境較差。

2.2 工程設(shè)計原則

2.2.1 該項目應(yīng)該堅持多方案論證優(yōu)選的原則

由于項目本身地質(zhì)條件相對復(fù)雜，影響工程設(shè)計的因素較多，設(shè)計過程中要考慮公路對沿線村莊、自然保護(hù)區(qū)、旅游景區(qū)、地表水等區(qū)域的影響。因此，為了保證設(shè)計方案的嚴(yán)謹(jǐn)性，要組織各個行業(yè)的專家對設(shè)計方案進(jìn)行反復(fù)論證，并分析設(shè)計方案對不同對象的影響程度，確定方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性以及對環(huán)境的影響程度，從而保證設(shè)計方案的科學(xué)性、安全性、環(huán)保性。

2.2.2 該項目的設(shè)計工作應(yīng)該充分迎合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件

由于地質(zhì)環(huán)境相對復(fù)雜，設(shè)計過程中應(yīng)該適當(dāng)提高質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)，從而保證公路投入運(yùn)用后駕駛員的行車安全。另外，高質(zhì)量技術(shù)能夠在保證施工質(zhì)量的同時降低工程造價，并讓公路路線與當(dāng)?shù)氐匦位ハ鄥f(xié)調(diào)，避免公路建設(shè)行為導(dǎo)致當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)不良的連鎖反應(yīng)。

2.2.3 公路設(shè)計應(yīng)該避免影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境

相比其他項目，公路項目對于生態(tài)環(huán)境的影響更大。所以，設(shè)計人員在公路路線設(shè)計及施工工藝選擇上，應(yīng)該盡量選擇對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境破壞較小的方案。

2.2.4 靈活優(yōu)化部分路線方案

在控制設(shè)計方案符合總路線走向的前提下，可以對部分路段的路線進(jìn)行靈活優(yōu)化，盡量避免極限設(shè)計情況的出現(xiàn)，提高公路的安全性和舒適性。

2.3 公路設(shè)計規(guī)范

該工程設(shè)計工作需要按照以下標(biāo)準(zhǔn)開展?！豆饭こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《公路路線設(shè)計規(guī)范》、《公路路基設(shè)計規(guī)范》、《公路排水設(shè)計規(guī)范》、《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》。以上規(guī)范均選擇國家頒布的最新設(shè)計規(guī)范。

3 復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的高速公路路面設(shè)計

3.1 對設(shè)計因素進(jìn)行綜合考量

交通量、水文地質(zhì)情況、氣候條件、地質(zhì)情況都是影響設(shè)計參數(shù)選擇的重要因素，所以在確定設(shè)計參數(shù)之前要對設(shè)計因素進(jìn)行綜合考量，從而選擇符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的路面結(jié)構(gòu)和路面等級。由于該項目所在區(qū)域已經(jīng)建成了同等級的公路，我們設(shè)計人員可以調(diào)查已有公路路面情況以及公路運(yùn)行情況，確定當(dāng)?shù)毓仿访嫒菀壮霈F(xiàn)的病害，并選取相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，保證公路的使用壽命。

3.2 優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

在開展設(shè)計工作之前，需要根據(jù)工程任務(wù)書，確定路面的面層類型，并對公路的設(shè)計彎沉值和一年內(nèi)車道累積當(dāng)量軸次進(jìn)行預(yù)估。然后根據(jù)路基的土質(zhì)類型劃分施工路段，一段施工路段的長度控制在500 m左右較好，對于不同路段土基的回彈模量也需要通過調(diào)查確定。以上信息得以確定后，即可開始選擇路面結(jié)構(gòu)方案，并確定不同結(jié)構(gòu)層的設(shè)計參數(shù)。對于不滿足實(shí)際需求的設(shè)計方案，需要對設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，材料配比同樣也需要重新選擇，并通過試驗(yàn)確定材料的抗拉強(qiáng)度是否能夠滿足實(shí)際需求。

3.3 項目長大縱坡路段路面設(shè)計方案

車輛在上坡路段行駛時，往往會將發(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒不完全的燃油以油霧的形式排至瀝青路面上;由于汽油或柴油的性質(zhì)與瀝青相似，則會導(dǎo)致路面上的瀝青被稀釋，出現(xiàn)路面軟化的問題。另外，汽車在長大縱坡路段發(fā)生拋錨，往往會由于無法進(jìn)行拖車處理而被迫在原地維修車輛，這就導(dǎo)致維修過程中泄露的油污導(dǎo)致瀝青路面的軟化。并且，很多車輛在長大縱坡路段行駛過程中，難以提高車速，路段的運(yùn)輸能力受到影響。

基于以上問題，該工程長大縱坡路段路面基層采用具有良好抗疲勞性和水穩(wěn)定性的材料，下面層采用具有良好抗疲勞性能和抗水損害能力的材料，中間層則根據(jù)實(shí)際情況，采用高彈性模量的材料，達(dá)到抗車轍的目的，上層材料則選用具有良好抗車轍、抗低溫、抗老化、抗磨損性能的材料。通過對路面材料的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，SMA13細(xì)粒式改性瀝青混凝土能夠滿足上層路面的材料需求，在上層路面鋪裝過程中，通過將瀝青混凝土和礦物纖維混合的方式，鋪裝4 cm后的上層路面。中面層和下面層則分別鋪裝6 cmsup-20中粒式瀝青混凝土和8 cmsup-25粗粒式瀝青混凝土。

4 設(shè)計制度的優(yōu)化

4.1 設(shè)計單位的選擇與審核

在選擇公路設(shè)計單位時，應(yīng)該嚴(yán)格審核設(shè)計單位的資質(zhì)和相關(guān)的設(shè)計經(jīng)驗(yàn);尤其是涉及復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的公路設(shè)計項目，更需要選擇具有相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計單位。對于設(shè)計單位的技術(shù)水平、人員構(gòu)成、資質(zhì)情況也應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的審核，避免設(shè)計能力不符合實(shí)際要求的單位、無設(shè)計資質(zhì)的小單位、掛靠資質(zhì)的單位開展公路設(shè)計工作。如果設(shè)計單位技術(shù)水平不足，往往會導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)設(shè)計變更，為后續(xù)的施工工作帶來不必要的麻煩，進(jìn)而影響施工質(zhì)量。

4.2 保證勘測資料的準(zhǔn)確

路面材料的選擇往往與當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)情況以及氣象條件有著密切的關(guān)系，所以在施工前期更要對項目所在地的自然情況進(jìn)行詳細(xì)的勘查，以保證勘測資料的準(zhǔn)確。準(zhǔn)確的勘測資料能夠幫助設(shè)計單位對潛在的地質(zhì)問題進(jìn)行預(yù)測和分析，使設(shè)計人員能夠?qū)β访娼Y(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，避免路面材料或路面結(jié)構(gòu)選擇不當(dāng)導(dǎo)致的公路壽命受到影響。

4.3 做好施工前的技術(shù)交底

施工前的技術(shù)交底是避免設(shè)計失誤導(dǎo)致工程質(zhì)量問題的重要措施。所以設(shè)計單位在開始施工之前，需要與施工單位對設(shè)計成果進(jìn)行分析和評估，對于路面設(shè)計上存在的問題及時提出并進(jìn)行調(diào)整，重審設(shè)計采用的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，進(jìn)一步確定設(shè)計理念與設(shè)計意圖。

5 結(jié)語

復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的高速公路路面設(shè)計方案是多樣的。目前我國在高速公路設(shè)計建設(shè)上已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，很多設(shè)計方案都能有效抵御復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境對公路路面造成的影響。俗話說：“好鋼用在刀刃上。”如何確定公路路面設(shè)計方案則顯得十分必要。因此，設(shè)計人員應(yīng)該在扎實(shí)掌握各項路面設(shè)計方法以及各個設(shè)計規(guī)范導(dǎo)則的前提下，選擇適合的路面方案，延長公路的使用壽命，提高公路的安全性。

參考文獻(xiàn)

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