公路路基設(shè)計中出現(xiàn)的問題及解決策略研究

任旭鵬

（蘭州乾元交通規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

在公路施工中軟土地基路段會隨著地形變化而發(fā)生明顯改變，當路基出現(xiàn)低于天然地面的挖土路基或是高于地面的填方路基時，這些人工路基就會在自然環(huán)境中受到周圍因素的影響，使地基土的物理性質(zhì)隨之發(fā)生改變，嚴重影響公路使用的安全性和耐久性。因此，要針對公路路基設(shè)計環(huán)境中存在的問題，兼顧考慮公路使用的安全性和耐久性，延長其使用壽命，降低安全隱患。

1 公路路基設(shè)計基本原則

1.1 全面了解周圍環(huán)境

為確保公路路基設(shè)計工作能夠順利推進，在設(shè)計時應(yīng)兼顧周圍環(huán)境因素，把握公路路基設(shè)計的全面性和整體性。在建設(shè)推進過程中，會受到多種因素的影響，使公路質(zhì)量下降，其中現(xiàn)場施工的自然條件和地理條件對公路質(zhì)量產(chǎn)生的影響最大。為確保設(shè)計質(zhì)量達標，在開展設(shè)計前，工作人員應(yīng)對當?shù)氐刭|(zhì)情況和地下水等數(shù)據(jù)信息進行全面統(tǒng)籌規(guī)劃，以采集到的信息為依據(jù)開展后續(xù)工作[1]。除此之外，在設(shè)計階段必須按照自然地理條件和環(huán)境優(yōu)化情況，調(diào)整公路路基橫斷面和邊坡坡度，進一步提高防護工程的設(shè)計水平，并關(guān)注路源標高，以免出現(xiàn)山河沖毀公路或河道堵塞的問題，以確保公路能夠正常投入使用，從而利于人們的日常出行。

1.2 秉承可持續(xù)發(fā)展原則，加大環(huán)境保護力度

隨著社會發(fā)展水平的不斷提高，在城市化發(fā)展進程取得顯著成效的同時，生態(tài)環(huán)境卻遭到了破壞，嚴重地影響了社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。在公路建設(shè)推進過程中，應(yīng)在建設(shè)階段開挖路基，但這項工作會受到各種因素的影響而出現(xiàn)巖體崩塌、滑坡或水土流失的現(xiàn)象，導(dǎo)致當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及人文景觀受到嚴重破壞。若想進一步優(yōu)化公路路基設(shè)計工作，需要秉持綠色可持續(xù)發(fā)展的理念，在保障經(jīng)濟效益的同時兼顧生態(tài)環(huán)境保護工作。在開展公路路基設(shè)計工作時，必須考慮生態(tài)環(huán)境保護的相關(guān)內(nèi)容，加大保護力度，在維護生態(tài)環(huán)境時，以道路安全性為基本標準，禁止隨意破壞當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，通過實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展以減少水土流失，使路基建設(shè)更加穩(wěn)定牢固，減少安全隱患，保障城市安全發(fā)展。

1.3 堅持安全優(yōu)先的原則，保障公路路基穩(wěn)定性

隨著公路建設(shè)不斷發(fā)展，為確保公路質(zhì)量水平達標，應(yīng)依據(jù)實際設(shè)計狀況制定科學(xué)可行的質(zhì)量管理安全細則，從制度層面上保障居民的生命和財產(chǎn)安全。按照相關(guān)規(guī)范和標準，在設(shè)計公路路基邊坡坡度和寬度時，需結(jié)合實際情況，盡可能避免設(shè)計環(huán)節(jié)出現(xiàn)狹窄或陡坡的問題，以防駕駛?cè)藛T因反應(yīng)不及時而出現(xiàn)意外。例如，在處理路基軟基時，需盡可能采用CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)等加固型技術(shù)手段，保障公路設(shè)計的整體穩(wěn)定性和安全性。此外，在開展路基設(shè)計工作時，需強調(diào)防滲漏和防溺水工作的重要性，保障各環(huán)節(jié)穩(wěn)步落實、安全推進，從而提高整體路基質(zhì)量水平，以及車輛出行的安全性[2]。

2 公路路基設(shè)計中出現(xiàn)的問題

2.1 忽視水體沖刷和路基邊坡之間的關(guān)聯(lián)

路基設(shè)計施工指在公路建設(shè)中按照相關(guān)施工要求和路線位置，構(gòu)造路面基礎(chǔ)帶狀構(gòu)造物的設(shè)計過程。路基是公路的基礎(chǔ)，屬于由土和石料修筑而成的線形結(jié)構(gòu)物，因此在公路設(shè)計推進過程中，必須保障路面能夠承受車輛重量，確保其在各種情況下都能保持穩(wěn)定。但在當前公路路基設(shè)計中，水體沖刷和路基邊坡穩(wěn)定性之間的關(guān)系常常被忽略。路基邊坡容易受到惡劣天氣的影響，以及雨水的沖刷和腐蝕作用，而水流的長期作用又會導(dǎo)致路基邊坡的構(gòu)造受到破壞，從而形成沖擊溝[3]。不同土質(zhì)的抗沖刷能力存在一定差異，因此各地區(qū)需按照當?shù)貙嶋H地理環(huán)境和天氣條件，設(shè)定不同的邊坡結(jié)構(gòu)，特別是會出現(xiàn)暴雨的南方地區(qū)，路基邊坡常常出現(xiàn)雨水腐蝕的情況。但設(shè)計人員在設(shè)計階段并未考慮到邊坡設(shè)計應(yīng)與當?shù)亟邓闆r相符，造成公路使用壽命在原有基礎(chǔ)上大幅縮短。對于沿河、沿湖、沿海設(shè)計的公路，極易因水流沖擊而出現(xiàn)超出腐蝕承受范圍的問題（見圖1）。因此，對于公路邊坡要進行具體的設(shè)計和思考，防止邊坡塌垮對路面整體造成影響。

圖1 水流沖擊造成擋墻坍塌

2.2 路基填挖交界處穩(wěn)定狀況不符預(yù)期

公路路基填筑交界處容易出現(xiàn)路基不穩(wěn)定的情況，其主要與建筑材料自身的質(zhì)量問題和地基固結(jié)施工等因素有關(guān)，這些外界因素或是自身因素會在一定程度上導(dǎo)致路基穩(wěn)定性受到嚴重影響，從而產(chǎn)生安全隱患，甚至還會導(dǎo)致路基因沉降問題而出現(xiàn)路面塌方的狀況。塌方會導(dǎo)致路面不斷開裂（見圖2），從而擴大受裂面積，致使公路交通運輸功能被破壞，因此在設(shè)計階段要意識到維持路基填挖交界處穩(wěn)定性的重要性，并對其進行強化，將其作為設(shè)計環(huán)節(jié)中的重要內(nèi)容進行推進和落實。

圖2 路面坍塌（圖片來源：https://image.so.com/）

2.3 高度設(shè)計不夠精準

公路自身的穩(wěn)定程度及對外界災(zāi)害的預(yù)防能力，主要是由路基高度決定的，而路基高度又分為地面開發(fā)深度和路基填筑高度2個部分，即公路路基高度設(shè)計是建立在自然地理環(huán)境因素的基礎(chǔ)上，契合公路自身實際需要。由于土壤成分堅固系數(shù)及自身粘度都會直接對公路路基設(shè)計高度產(chǎn)生影響，因此需要對公路建設(shè)的實際環(huán)境進行考慮分析?，F(xiàn)階段公路路基高度設(shè)計存在一定偏差，未能將地質(zhì)環(huán)境納入考慮范疇之內(nèi)，容易導(dǎo)致公路路徑設(shè)計的精確度不達標，致使公路出現(xiàn)坍塌、凹陷或者不均勻沉降等問題。在公路抵御自然災(zāi)害能力等方面，需考慮當?shù)氐匦?，其中平面地區(qū)公路高度設(shè)計若不合理，則易出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，而山區(qū)設(shè)計不合理則容易受到山體滑坡或者泥石流等嚴重地質(zhì)自然災(zāi)害的影響，并對人們的生命健康和財產(chǎn)安全造成嚴重威脅[4]。

2.4 路基旁植被破壞

在公路施工推進過程中，施工隊伍若未考慮公路平坦性，則可能會擴大工程范圍，導(dǎo)致公路一側(cè)受到嚴重破壞，而路基旁的植被破壞不僅會造成周圍土質(zhì)松弛，還會造成土壤條件不穩(wěn)定。植被破壞容易造成土壤含水量損失和路基壓力發(fā)生變化，路邊植被若是持續(xù)損壞，則容易造成道路崩塌和裂縫，因此在公路路基設(shè)計中不僅要兼顧材料、人工、技術(shù)及設(shè)計階段的各項基本原則等內(nèi)部因素，還需考量道路、含水量、天氣因素等對路基設(shè)計造成的直接影響，防止路基受到多方面因素的直接作用，不斷提高公路路基及輔助系統(tǒng)建設(shè)的穩(wěn)定性、實用性和牢固性。

3 公路路基設(shè)計中存在問題的解決策略

3.1 增強路基邊坡強度

在公路路基邊坡建設(shè)推進過程中，路基填充材料自身質(zhì)量及其在填充過程中的壓實度和路基高度，是邊坡在使用過程中受到破壞的關(guān)鍵因素。按照路基建設(shè)基本理論，以沙質(zhì)土體為填充材料的路基，存在質(zhì)量水平低的弊端，無法滿足實際使用標準，遇到水的沖刷時容易受到破壞。實際上路基的最佳使用材料主要為粘性土體，其能有效抵擋水流沖擊，使路基穩(wěn)定性更強，工區(qū)各土層物理力學(xué)指標建議值見表1。路基邊坡設(shè)計還需要重視土體壓實度，具有高壓實度的路基密度也會更大，能夠保障路基邊坡的穩(wěn)定性，提高路基韌性，從而起到延長公路使用壽命和安全性能的作用。除此之外，路基邊坡質(zhì)量與路基高度息息相關(guān)，但高路基邊坡容易受到破壞，因此在公路路基設(shè)計中需兼顧高度設(shè)置的科學(xué)性和合理性，以免受到不利影響。

表1 工區(qū)各土層物理力學(xué)指標建議值

3.2 強調(diào)公路路基填挖交界處設(shè)計科學(xué)性

由于公路路基填挖交界處的建筑材料質(zhì)量存在一定的缺陷，且差異性較大，因此，公路交界處設(shè)計非常關(guān)鍵，若此處設(shè)計出現(xiàn)問題，則路基填挖部位會產(chǎn)生嚴重損害，發(fā)生大范圍不均勻沉降問題。路基邊緣塌方將會導(dǎo)致路面處于懸空狀態(tài)，再加上路面開裂嚴重，公路的正常使用功能將會受到影響，因此需對該公路進行加固或返工，以免產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟損失。對公路路基填挖交界處進行設(shè)計時，需從橫向填挖交界和縱向填挖交界兩個方向入手進行雙向設(shè)計[5]。橫向交界指對交界處路床進行超挖，其深度應(yīng)控制在0.8 m以內(nèi)，保障其安全性、穩(wěn)固性及經(jīng)濟性。在回填時，可使用分層法回填材料，如沙礫石和碎石，按照相關(guān)設(shè)計標準對其進行碾壓，同時在路床中部和底部鋪設(shè)土工隔柵，實現(xiàn)接縫錯位布置。土工格柵需要進行防護處理，協(xié)助縱向填挖交界處強化路基功能。而縱向交界處需要先進行適度超挖回填，沿著交界處的公路路程中部和底部鋪設(shè)土工格柵，設(shè)置與之對應(yīng)長度的過渡段路床，這一部分可使用透水性好的砂礫，填挖過渡段則使用碎石填筑。土工隔柵的關(guān)鍵作用是提高原地面和回填土體粘結(jié)力及約束力。除此之外，鋪設(shè)土工格柵能夠在一定程度上預(yù)測路堤沉降情況，使橫斷斷面處產(chǎn)生均勻沉降，以控制在交界處出現(xiàn)的沉降問題，提高公路自身穩(wěn)固性和安全性。

3.3 加強完善路基排水設(shè)計

在公路路基排水系統(tǒng)設(shè)計時，需對自然降水排水系統(tǒng)、合流排水系統(tǒng)等進行優(yōu)化設(shè)計。其中自然降水排水系統(tǒng)及公路車輛運行安全會受到積水影響，若是路面排水能力較差，則車輛行駛過程中容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，從而引發(fā)安全事故。因此，自然排水降水系統(tǒng)的設(shè)計區(qū)域應(yīng)以公路實際情況為基礎(chǔ)，在兩側(cè)修筑排水溝，同時適當增大路面中間路基層的高度，保障路面有一定坡度，確保雨水排流的同時，引導(dǎo)雨水進入排水溝。雖然排水降水系統(tǒng)較為簡單，但是在設(shè)計過程中不能忽略路基坡度設(shè)置的細節(jié)[6]。除此之外，河流排水設(shè)計系統(tǒng)需在公路建設(shè)靠近河流段時，集合河流流水流量，選擇合理的排流方式及涵管埋設(shè)方式，通過增加涵管數(shù)量，使得河流流水能夠通過涵管排出，不斷增強路基抗水能力，保障公路路基穩(wěn)定性和安全性。對于路基隔離帶的排水系統(tǒng)，在公路建設(shè)中應(yīng)做好隔離帶綠化工作，但路基隔離帶進行基礎(chǔ)性建設(shè)容易導(dǎo)致路基積水，使得路基質(zhì)量受到嚴重影響，并對路基使用性能產(chǎn)生負面作用。因此，在公路路基隔離帶排水系統(tǒng)設(shè)計時，要強調(diào)隔離帶排水設(shè)計的重要性，將排水系統(tǒng)設(shè)置于隔離帶下方，使得雨水積水能夠通過防水層和排水管，從隔離帶中排出。我國已明確提出山區(qū)建設(shè)相關(guān)要求和標準，因此施工建設(shè)人員在建造時需要對路基靜水壓力展開測評，強調(diào)坡度對水動力學(xué)的影響參數(shù)，遵從流水力學(xué)，加強路基邊坡設(shè)計的穩(wěn)定性。

3.4 路基彈軟與沉陷防治設(shè)計

在工程施工推進過程中若是遇到軟土地基，應(yīng)第一時間進行處理，但若是地質(zhì)情況較為復(fù)雜，例如地區(qū)排水不通暢、滲水性較差則會出現(xiàn)彈簧土、翻漿的地基軟土現(xiàn)象，加之施工設(shè)計方案不合理會導(dǎo)致地基承載力不足。對于路基彈軟問題需在路基范圍內(nèi)將需要挖掘的軟土去除，使用專業(yè)碎石進行填埋，在完成填埋之后進行分層澆筑。其次，對于深度較大的軟土地基工程，在施工操作過程中擁有較大開挖工程，可將粉體物質(zhì)作為加固材料和原狀土進行攪拌，在完成攪拌處理工作之后便會隨之生成強度更高的混合柱體，這種混合柱體與原狀土相比較而言更能達到預(yù)期施工效果，從而優(yōu)化對工程的加固處理[7]。在處理公路路基沉陷問題時要秉承養(yǎng)護為主、治療為輔的基本防治設(shè)計原則，對施工現(xiàn)場實際情況進行綜合考量分析，結(jié)合分析結(jié)構(gòu)選擇恰當方式。首先在施工之前要對施工現(xiàn)場進行實地考察，通過考察形成系統(tǒng)認知，制定有針對性的施工對策，從而強化施工工程對氣候的適應(yīng)性。在公路施工建設(shè)時需針對當?shù)靥攸c采取有針對性的處理對策，如在雨水較多的公路路基需關(guān)注雨水疏導(dǎo)處理工作的落實狀況，防止出現(xiàn)雨水累積對公路路基所產(chǎn)生的負面影響。最后，要通過填土鞏固路基，其中填料選擇對路基沉降會產(chǎn)生影響，在公路工程施工中，選擇合適的填料方式能夠保障路基穩(wěn)定性，并使其在原有基礎(chǔ)上進一步得到提升。

4 結(jié)語

在高速公路建設(shè)工作中需強調(diào)路基設(shè)計和施工，保障路基設(shè)計效果能夠有效提高公路質(zhì)量水平，應(yīng)將其作為公路項目的重要環(huán)節(jié)落實。在開展路基設(shè)計和施工工作時，應(yīng)在現(xiàn)有施工技術(shù)基礎(chǔ)之上進行創(chuàng)新，嚴格遵守設(shè)計原則和標準。除此之外，要根據(jù)項目的具體情況進行統(tǒng)籌分析，立體化考量地質(zhì)環(huán)境等因素，從而推進路基設(shè)計與施工向著高效化、合理化、科學(xué)化發(fā)展。