淺談高原高寒地區(qū)公路設(shè)計

胡 鍇

（四川省交通勘察設(shè)計研究院有限公司， 四川 成都 610017）

0 引言

公路是推進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，因此，我們必須要對公路建設(shè)提高認(rèn)識，努力打造公路建設(shè)精品項目，確保其設(shè)計施工的質(zhì)量，保障其使用安全。但是就目前階段的情況而言，還是有諸多因素影響公路建設(shè)，尤其是對于我國高原高寒區(qū)域，由于常年受到惡劣天氣、環(huán)境以及地理狀況等因素的影響，因此在高原高寒地區(qū)進(jìn)行公路勘察設(shè)計及施工的難度更大。本文結(jié)合某具體實(shí)例，詳細(xì)探討了高原高寒地區(qū)公路設(shè)計過程。

1 工程概況

甘孜至白玉公路（簡稱“甘白公路”）起于甘孜縣南多鄉(xiāng)呷拉并與國道317線相連接，全長約230公里。甘白公路是白玉縣冬季通往外界的必經(jīng)之道，沿線海拔均在3000米以上，每年冬季都會因滑坡、大雪封山中斷交通，因路窄、坡度陡、積雪、冰道、視線差等因素，每年都會發(fā)生4～5起交通事故，造成重大人員傷亡。老路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、道路通行能力低、路況差，平縱面線形差，縱坡大，彎多坡陡。老路等級低，路基寬5～7米，部分路段凍脹翻漿特別嚴(yán)重，由于資金問題，多年未改建，路基病害多，沿線地質(zhì)環(huán)境脆弱，地質(zhì)災(zāi)害和公路病害密布。

2 總體設(shè)計

由于本項目處于高原高海拔地區(qū)，總體設(shè)計思路應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，合理利用原有道路，認(rèn)真勘察、科學(xué)整治，改善線形指標(biāo)，不誘發(fā)新的地質(zhì)病害，增設(shè)防護(hù)工程與排水措施，減輕各類地質(zhì)病害對道路的危害，不遺留隱患，提高道路整體服務(wù)水平。

3 高原地區(qū)路基結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于高原高寒區(qū)域的公路而言，路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定對公路的使用年限和營運(yùn)安全有著重要的影響。公路具體的路基狀況應(yīng)充分考慮施工建設(shè)的地理環(huán)境和沿線的不良地質(zhì)路段影響。由于項目區(qū)內(nèi)地下水豐富且高原凍土路基路段較多，因此對于公路路基的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要差異對待，應(yīng)該要充分結(jié)合各個路段的地質(zhì)和水文環(huán)境，這樣才可以有效的保障路基結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理、安全以及可靠。

3.1 土質(zhì)路塹路床設(shè)計

當(dāng)土質(zhì)挖方路基路床的強(qiáng)度不夠或路床范圍填料粒徑d≤0.074mm的細(xì)顆粒含量≥7%時，應(yīng)進(jìn)行換填處理。路堤范圍填料粒徑d≤0.074mm的細(xì)顆粒含量不得大于15%。

3.2 地下水的排除

沿線地下水豐富，對于坡表松散、基巖裂隙發(fā)育、地下水豐富路段，為隔斷地下水確保路床處於干燥、中濕狀況，于挖填方邊溝下部拉通設(shè)置縱向滲溝，季節(jié)性凍土處理路段邊溝下設(shè)置的滲溝應(yīng)加深。

3.3 凍土路基段設(shè)計

由于工程區(qū)區(qū)內(nèi)每年10月初～次年的4月中下旬天降大雪，為冰雪封凍期，土溫常處于零度以下。

路基存在的問題是凍脹與翻漿，設(shè)計盡可能以填方形式通過，路基填筑高度也盡可能控制在1.5米以上，處治措施主要是加強(qiáng)地表截排水、降低地下水位，應(yīng)清除換填水穩(wěn)性好的硬質(zhì)巖碎石或透水的碎礫石材料。

當(dāng)凍土路基填方高度小于1.5m時，換填較厚，為0.8m，等效于零填挖處理措施；當(dāng)凍土路基填方高度為1.5～2.5m時，換填0.5m，根據(jù)凍深，可在0.3～0.8之間酌情調(diào)整。各種具體處理情形如下：

（1）路堤填筑高度不大于1.5m的季節(jié)性凍土路段，應(yīng)該看做零填路段，路床一般選擇砂礫石等透水性材料換填，并在路床底部增設(shè)防滲土工布以防止路堤范圍水分進(jìn)入換填范圍。另外需要根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況，對排水溝做出相應(yīng)的處理，加深或者增加滲溝，可以有效的減小水位。對于縱向滲溝，可以間隔60-90米增設(shè)橫向滲溝。

（2）路堤填筑高度位于1.5-2.5m之間的季節(jié)性凍土路段，路床底以下?lián)Q填0.5米砂礫石等透水性材料，依據(jù)具體凍深，換填深度可在0.3～0.8米之間取值；

而超過2.5m的路段應(yīng)該要增加地表截排水，減小地下水位。

3.4 涎流冰路段設(shè)計

對于分布于河溝、沖溝地帶的涎流冰，路線通過支溝段均設(shè)置橋(涵)跨越，加大涵洞規(guī)模，并在沖溝上游適當(dāng)位置設(shè)置攔冰墻。

分布于地表斜坡地帶的涎流冰，采取提高路基設(shè)計標(biāo)高，采用盲溝、邊溝等綜合排水措施降低地下水位，并在路基內(nèi)側(cè)設(shè)置擋冰墻、邊溝底設(shè)碎礫石滲溝等措施進(jìn)行處理

3.5 水毀路段設(shè)計

路線基本為沿溪線，途經(jīng)河流有達(dá)革曲河、昌曲河、卓達(dá)曲等，對路基的水毀集中體現(xiàn)在對沖岸地段對路基邊坡或擋墻基礎(chǔ)的沖刷、掏空，局部嚴(yán)重路段使得路基或擋墻坍塌。部分路段標(biāo)高低于洪水位，涵洞進(jìn)出水口標(biāo)高也均低于洪水位，洪水發(fā)生時易產(chǎn)生倒灌現(xiàn)象，路基長時間受浸泡，產(chǎn)生如凹陷、車轍、坍塌等病害。且原老路通過狹窄的河谷地段時，受地形條件限制，線路緊臨河流，河流岸坡低緩，巖性多為松散堆積物，容易受到河水的側(cè)蝕，使公路外側(cè)路基坍塌，路基變窄，或整個路基被滑塌。

根據(jù)實(shí)際地形條件，計算河流的沖刷深度，設(shè)置防沖墻、實(shí)體護(hù)坡、設(shè)置鉛絲石籠挑壩等處理措施。

臨河路基應(yīng)根據(jù)原路邊坡、河道、河流沖刷等實(shí)際情況采用浸水擋土墻、實(shí)體護(hù)+護(hù)腳坡腳、格賓擋墻、鉛絲石籠等多種工程措施進(jìn)行治理。浸水擋土墻一般用于路基寬度不夠、河道狹窄、河流沖刷嚴(yán)重路段。實(shí)體護(hù)+坡腳一般用于寬淺河灘及原臨河路基邊坡較緩路段，采用M15砂漿砌片石護(hù)坡及護(hù)腳，護(hù)坡基礎(chǔ)基底應(yīng)置于一般沖刷線0.5～1.0米以下。

4 路面技術(shù)要點(diǎn)及對策

由于項目采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，但地處高原地區(qū)，氣候寒冷，適宜路面施工工期較短，瀝青混合料運(yùn)輸?shù)募皶r性難以得到保證。為延長施工季節(jié)，保證工程進(jìn)度和低溫條件下混合料的壓實(shí)，設(shè)計推薦瀝青混合料添加溫拌添加劑（采用表面活性類），添加劑的摻量宜根據(jù)氣候條件由試驗確定，設(shè)計推薦用量為瀝青重量的5%。當(dāng)氣候條件適宜熱拌瀝青混合料施工時，可以不添加溫拌添加劑。

鑒于項目區(qū)處于高海拔地區(qū)，降雨量較大，氣溫低，地下水較豐富，為滿足路面防凍要求，減少路基凍融沉陷病害的發(fā)生，全路基段鋪筑級配碎石墊層以阻斷毛細(xì)水或裂隙水，確保路基強(qiáng)度。

半剛性基層不可避免存在干縮和溫縮裂縫，減少水泥穩(wěn)定碎石基層的收縮裂縫的措施：嚴(yán)格控制原材料的分級質(zhì)量要求，合成級配集料中小于0.075mm的含量控制在3%以下，調(diào)整級配組成，控制水泥用量不超過5%。

5 結(jié)語

甘白公路改擴(kuò)建工程是一項綜合性難度較大的工程，其公路設(shè)計和施工都面臨著巨大的挑戰(zhàn)：其一，氣候較為干旱，存在顯著地季節(jié)性降雨、降雪，晝夜溫差比較大；其二，沿途經(jīng)常發(fā)生各種自然地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅到道路路基的穩(wěn)定性和可靠性。本文只是針對甘白公路設(shè)計進(jìn)行分析，以期減輕或避免高原高寒地區(qū)公路病害的不利影響，最終延長公路的使用壽命以及行車安全。