簡析公路工程設(shè)計中路線布設(shè)及路基設(shè)計

閆瑞峰

山西誠達公路勘察設(shè)計有限公司晉中分公司 山西晉中 030600

相關(guān)人員要想進行公路的建設(shè)，就是要在公路的建設(shè)過程中，在保證公路質(zhì)量的前提下，結(jié)合經(jīng)過的地形地質(zhì)，進行公路的設(shè)計，還要詳細地調(diào)查經(jīng)過路線以及布局規(guī)劃，保證公路建設(shè)方案的合理性，這樣才能保證公路的質(zhì)量。

1 公路路基設(shè)計原則分析

從總體層面分析，公路路基的設(shè)計需要與現(xiàn)實環(huán)境相契合。我國國土面積廣闊，設(shè)計人員需要做好實地勘察，分析公路工程所在地區(qū)的環(huán)境、水文、氣候等多項因素，并分析土壤的結(jié)構(gòu)和地下水情況。設(shè)計人員需要檢測公路的寬、高以及具體坡度，針對不同地段，做好嚴格防護。

在設(shè)計原則中，還要體現(xiàn)環(huán)保特點。公路路基的設(shè)計不能犧牲和破壞環(huán)境，在路基設(shè)計當中，可能涉及一些環(huán)境改變，從而破壞植被或者影響動物的生存，這些都需要設(shè)計人員格外注意。在具體工作中，要最大限度保護環(huán)境，確保公路工程與環(huán)境相契合。

公路的路基會直接影響工程的整體荷載能力，并且關(guān)系到公路自身的穩(wěn)定性與耐久性。因此，在路基設(shè)計中，設(shè)計人員需要注重安全原則，針對轉(zhuǎn)彎、狹窄地段進行科學地規(guī)劃設(shè)計，并做好材料的選擇，對自然因素與車輛震動因素進行控制，提高路基的安全性。

2 公路工程設(shè)計中路線布設(shè)的要點

2.1 盡可能以曲線為主

在公路工程的論證階段，相關(guān)的政府部門就要安排專業(yè)人員對涉及地區(qū)的地形和地貌情況進行全面的調(diào)查，使專業(yè)人員能夠深入現(xiàn)場進行考察，這樣才能全面的考慮公路的路線布設(shè)問題。在對公路進行路線布設(shè)時，為了保證線形的科學合理，遇到坡度時要盡可能地采用曲線的形式來完成路線的布設(shè)，增加公路的平緩性，這樣才能保證車輛的安全通過。把路線布設(shè)成以曲線為主，是為了降低地形給公路帶來的影響，增加路線布設(shè)的靈活性，減少車輛因為公路地形跨度大而導致的行駛難度，這樣就能增加公路路線的連貫性。同時，對設(shè)計成的曲線而言，設(shè)計人員還要調(diào)整曲線的設(shè)置，提高曲線的整體協(xié)調(diào)性，使車輛在行駛過程中更加的安全，提高公路工程的便捷性，更好地滿足實際行車需要，提升地區(qū)之間的運輸效率[1]。

2.2 合理設(shè)置超高部分

在對公路的路線進行布設(shè)時，不可避免會遇到超高的情況，設(shè)計人員要通過一系列的手段措施對超高部分進行適當?shù)膬?yōu)化和完善，提高公路工程的整體質(zhì)量，實現(xiàn)公路工程的順利通車。在對公路工程超高部分進行合理設(shè)置時，設(shè)計人員還是要依靠具體的情況進行具體分析，對各個路段的地形情況進行比較，同時也要考慮公路整體性能，對各個路段的參數(shù)進行準確的計算，從而設(shè)計出完善的方案。假如公路是處在下坡的地形位置，設(shè)計人員應(yīng)該考慮反超高的問題。在這些環(huán)節(jié)中，設(shè)計人員要明確超高部分的設(shè)置是否符合相關(guān)的要求，是否規(guī)范合理，是否會對駕駛?cè)藛T的正常駕駛產(chǎn)生不利影響等問題，充分考慮對公路安全性的影響。如果是在下坡路段，設(shè)計人員要考慮駕駛?cè)藛T的超速問題，這是影響駕駛安全的最大隱患，設(shè)計人員要對這些參數(shù)進行合理地設(shè)置，增加公路的安全性。

2.3 攀登設(shè)計

在進行公路設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要積極考慮相關(guān)環(huán)境對公路造成的影響，并及時進行調(diào)整，這樣才能保證公路設(shè)計的合理性和科學性。如果公路設(shè)計中涉及橋涵設(shè)計，就需要按照相關(guān)規(guī)定，進行人行通道的設(shè)計，方便行人通行。在設(shè)計邊坡時，公路運營往往承受較大的交通壓力和荷載壓力，就需要結(jié)合公路的實際能力，對車輛的重量、坡道的坡度以及最大出流量產(chǎn)生的壓力進行考慮，這樣才能避免坡道承重出現(xiàn)問題。在設(shè)計時，就需要進行車道的增加，對車流進行分散，也可以進行爬坡車道的設(shè)計，減輕車輛的壓力。并且在設(shè)計的過程中，相關(guān)人員要以通行車輛的安全為優(yōu)先考慮對象[2]。

2.4 視距設(shè)計

車輛作為公路的主要通行裝置，相關(guān)人員在進行公路設(shè)計時，就要將車輛的安全放在首位。公路的視距能夠?qū)囕v造成嚴重地影響，視距較大，就能避免很多事故的發(fā)生，所以，設(shè)計人員就要在設(shè)計環(huán)節(jié)盡量考慮視距的合理性，這樣才能盡量減少車禍現(xiàn)象的發(fā)生。其次就是考慮車輛與路面產(chǎn)生的摩擦力，如果摩擦力不夠，就很容易出現(xiàn)事故，相關(guān)人員在進行設(shè)計時，就要充分利用信息技術(shù)和設(shè)備，進行三維成像，提升公路布局的合理性。

3 公路工程設(shè)計中路基設(shè)計的要點

3.1 嚴格進行材料選擇

對于公路路基設(shè)計中的材料選擇，設(shè)計人員需要根據(jù)具體的路基類型選擇所要填充的沙土，并預(yù)先對沙土的粒徑以及塑性等各項指標進行嚴格分析，結(jié)合公路路基設(shè)計的特點進行針對性較強的選擇。從一般角度分析，砂性土的顆粒相對較大，黏性適宜，透水性也較好，在路基設(shè)計中的優(yōu)勢較為明顯。而粉性土的特點與砂性土截然相反，其強度相對較低，且定型能力較差，可用于一定比例的添加，不適宜作為主要的填充材料。不同類型的土質(zhì)在自身特性方面存在較大的差異，設(shè)計人員在進行路基設(shè)計的時候，需要結(jié)合公路項目的整體進行分析，并且結(jié)合土質(zhì)特性、強度等進行材料的選擇，選擇最適合公路路基的材料，以實現(xiàn)公路路基穩(wěn)定性的提高，在節(jié)約成本的同時，提高公路工程的整體質(zhì)量。設(shè)計人員需要選擇質(zhì)量達標的材料，嚴格做好材料性能的檢驗，不符合公路路基要求的材料，一律不予選擇[3]。

3.2 重視高度設(shè)計

在路基設(shè)計的環(huán)節(jié)，路基的高度也會對公路的質(zhì)量造成很大的影響，所以，相關(guān)設(shè)計人員在進行路基設(shè)計時，也要注意路基的高度。在設(shè)計路基高度時，要在相關(guān)法律法規(guī)的制定下進行設(shè)計，相關(guān)設(shè)計人員要對公路的實際情況進行考慮，針對不同的路基等級，設(shè)計不同的高度。還要注意結(jié)合地勢進行設(shè)計，讓地基和周圍環(huán)境相適應(yīng)，這樣就能保證其質(zhì)量和壽命。

3.3 挖方路基和邊坡設(shè)計

挖方路基設(shè)計需要以原地基材料等基本情況為依據(jù)分別進行，當原地基是能達到要求的土質(zhì)，則只對原地基進行充分壓實，使其壓實度滿足要求即可；而當原地基無法滿足路基土基本要求時，需要采用適宜的材料進行換填，換填的深度根據(jù)實際情況確定和控制，通常為80～100cm。當原地基是比較堅硬的石質(zhì)時，理論上可將開挖作業(yè)面視作路基整體上表面，在開挖完成后，若含有可能產(chǎn)生崩解現(xiàn)象的巖石，則要采取有效的防風化方法。在開挖巖石的過程中，要注意不能超出設(shè)計規(guī)定的挖方范圍，如果不能防止超挖導致表面不平整，應(yīng)采用與底基層材料相同的不容易受到水的作用和影響的材料鋪設(shè)整平層，同時予以碾壓，保證平整度。當?shù)鼗侨菀装l(fā)生崩解和風化的巖石時，要充分注意其在干濕交替情況下可能產(chǎn)生軟化與強度降低，針對這種情況下，應(yīng)在路基成型后盡快進行路面的施工。如果在時間上無法銜接，則在路基施工過程中要暫時不開挖至設(shè)計要求的標高，預(yù)留5cm左右的厚度采用人工清底，在底基層施工開始后，將這部分開挖掉。

對于挖方邊坡，其病害和穩(wěn)定性主要取決于巖石構(gòu)造及基本性質(zhì)，相較于填方邊坡，挖方邊坡可能會產(chǎn)生數(shù)量更多的病害，控制難度更大，包括破碎脫落、坍塌、落實和滑動。對此，在對挖方邊坡進行設(shè)計的過程中，要做好綜合分析，對包含施工性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟性等在內(nèi)的各項要求予以全面考慮，特別是在地形較為復雜，可能產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象的環(huán)境下，要使用地有一定富余寬度。當挖方邊坡的高度相對較大時，需在挖方高度上按照5～10m的間隔設(shè)置1.5m寬護坡道，以此保證邊坡整體穩(wěn)定性。當邊坡容易產(chǎn)生風化或被雨水沖刷侵蝕時，要考慮兼作碎落臺。當土層土質(zhì)有所不同時，由于會受到水的作用與影響，需將護坡道和排水溝都設(shè)置在透水和不透水層之間。當挖方邊坡高度在20m以上，且地質(zhì)均勻、質(zhì)地堅硬時，

設(shè)計人員就要對路邊坡道的穩(wěn)定性進行研究，坡道的穩(wěn)定性主要影響因素是地質(zhì)條件和地下水的分布，相關(guān)人員就要對其進行分析，并結(jié)合用地方面存在的問題，設(shè)計出坡道保護設(shè)施。相關(guān)人員就要結(jié)合邊坡高度，設(shè)置寬度在3～4m范圍內(nèi)的護坡道。設(shè)計中應(yīng)做好修整安排，提出相應(yīng)的設(shè)計要求，確保邊坡頂部及兩端都能形成平滑弧面，這樣可以在減少或避免坍方產(chǎn)生的同時，保證美觀性。

3.4 重點路段的路基路面設(shè)計

在進行公路設(shè)計時，遇到地勢較為復雜的地形時，就要將其列入重點路段，并進行重點關(guān)注，避免在設(shè)計中出現(xiàn)差錯。例如，相關(guān)公路如果會經(jīng)過丘陵、山地以及地勢起伏較大的地區(qū)時，該路段的地形起伏就會比較頻繁，在公路設(shè)計時就要進行曲線路的設(shè)計。曲線路的設(shè)計難度較大，不僅要耗費大量的時間進行坡度和曲率進行研究，還要進行曲線的緩和。相關(guān)設(shè)計人員就要利用專業(yè)的設(shè)備，全面展示公路中直線與圓曲線之間的曲率變化，然后進行規(guī)劃。

在進行緩和曲線的設(shè)計時，設(shè)計者要在了解到公路實際情況和設(shè)計要求的前提下進行長度的指標明確：首先就是對行駛軌跡進行分析，要求設(shè)計人員要利用相關(guān)設(shè)備，按照公路的彎曲軌跡進行車輛行駛軌跡的研究，然后根據(jù)模擬行駛結(jié)果詳細分析該段路線離心率安全性，對曲線的長度進行調(diào)整。然后是對路段的通暢性進行研究，路段的通暢性是表示路段美觀性地要求，相關(guān)設(shè)計人員要在保證車輛行駛安全的前提下，進行長度的調(diào)整。最后就是對回旋線進行分析，設(shè)計人員要根據(jù)線的狀況分析上述的比例關(guān)系，然后根據(jù)環(huán)境對其的影響進行調(diào)整。

在進行公路設(shè)計的環(huán)節(jié)，相關(guān)人員要經(jīng)過長時間的考量，路線和路基的每一處數(shù)據(jù)都會影響整條公路的質(zhì)量，所以相關(guān)設(shè)計人員在進行公路的設(shè)計時，還要綜合考慮公路質(zhì)量和路基、路線的關(guān)系，避免這些因素對其的影響。

3.5 注重路基排水設(shè)計

在公路路基的設(shè)計工作當中，設(shè)計人員需要重視排水設(shè)計，確保路基的排水性能較強。設(shè)計人員在排水設(shè)計中，應(yīng)著重考慮排水系統(tǒng)對于車輛產(chǎn)生的影響。如果路面排水性能較差，車輛在彎道處容易打滑而發(fā)生事故。因此，設(shè)計人員在排水設(shè)計當中應(yīng)結(jié)合公路的具體走向、未來的車輛運載情況等，并對路基的靜水壓力進行嚴格的測量和分析，對坡度、水動力學參數(shù)等進行分析。設(shè)計人員還需要對自然水、地下水的路徑以及具體沖擊力等進行分析，科學設(shè)計公路邊坡的排水渠，確保排水設(shè)計符合流水力學的各項因素，以提高路基的穩(wěn)定性。相關(guān)人員需要結(jié)合洪災(zāi)等自然災(zāi)害進行分析，并加強路基的抗腐蝕能力，避免公路受到損害。此外，還需要針對隔離帶積水情況進行分析，建立隔離帶排水系統(tǒng)，將排水系統(tǒng)設(shè)置在隔離帶的正下方，確保積水及時排出，避免腐蝕公路。

3.6 公路路基路面動力學分析

要想準確計算荷載作用之下的路面結(jié)構(gòu)動態(tài)相應(yīng)，比如位移、應(yīng)變、應(yīng)力等，就要研究時間變動規(guī)律。動力分析環(huán)節(jié)，首先應(yīng)該創(chuàng)建路基路面與車輛變化的方程式，然后結(jié)合初始條件、邊界條件展開計算分析，進而可以獲取運動動態(tài)。該方面計算分析的原理就是非變分原理和變分原理兩種。對于變分動力原理來說，可以模擬出真實運動關(guān)系，了解各個條件下運動特點；變分動力原理優(yōu)勢明顯，多種條件下都可以使用，通過計算分析確定運動規(guī)律，然后進行物理量作為坐標進行時間變化分析。時域法分析方法的重要方面就是進行時間的離散化分析，且各個時間范圍內(nèi)都可以作為靜力分析進行使用，然后應(yīng)用疊加之后可以獲取總反應(yīng)，這就是實際結(jié)構(gòu)的阻力。從目前線性固體力學方面的原理進行分析，可以掌握的阻力資料方面是比較少的，

而在非線性方面的問題研究中，其相應(yīng)的阻力在數(shù)據(jù)方面也不完善，這就導致設(shè)計人員在分析環(huán)節(jié)難以利用阻尼矩陣。所以，在進行公路設(shè)計時，線性問題可以通過線性阻尼假設(shè)的方式進行，利用阻力和速度以及應(yīng)變速度的正比關(guān)系，進行阻力線性組合方式的確定?？傊霉仿坊访鎰恿W分析，了解其荷載變化下的趨勢，對于分析確定公路路基路面性能有著重要影響。

4 結(jié)語

綜上所述，我國經(jīng)濟的增長離不開公路，公路對于地區(qū)之間的經(jīng)濟溝通和貿(mào)易交流有著至關(guān)重要的作用。因此，在對公路工程進行設(shè)計時，設(shè)計人員要結(jié)合其中的設(shè)計要點，提高公路的設(shè)計合理性。在進行路線布設(shè)時，

設(shè)計人員首先要進行考慮的就是曲線的設(shè)計，要保證曲線長度符合規(guī)范，然后就是要合理地對超高部分進行設(shè)計，避免其影響公路質(zhì)量和公路的功能，其次是要對縱面線形設(shè)計及爬坡車道的設(shè)計以及對視距進行精準控制，避免這些隱患對車輛行駛造成影響。還要對路塹高邊坡路堤以及陡坡路堤進行合理地安排，加強路基的排水功能，避免雨水殘留。這樣就能提升公路設(shè)計的質(zhì)量，促進我國公路設(shè)計事業(yè)的發(fā)展。