公路路基設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決策略研究

任旭鵬

（蘭州乾元交通規(guī)劃設(shè)計(jì)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(huì)隨著地形變化而發(fā)生明顯改變，當(dāng)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(shí)，這些人工路基就會(huì)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(yán)重影響公路使用的安全性和耐久性。因此，要針對(duì)公路路基設(shè)計(jì)環(huán)境中存在的問(wèn)題，兼顧考慮公路使用的安全性和耐久性，延長(zhǎng)其使用壽命，降低安全隱患。

1 公路路基設(shè)計(jì)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(jì)工作能夠順利推進(jìn)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧周圍環(huán)境因素，把握公路路基設(shè)計(jì)的全面性和整體性。在建設(shè)推進(jìn)過(guò)程中，會(huì)受到多種因素的影響，使公路質(zhì)量下降，其中現(xiàn)場(chǎng)施工的自然條件和地理?xiàng)l件對(duì)公路質(zhì)量產(chǎn)生的影響最大。為確保設(shè)計(jì)質(zhì)量達(dá)標(biāo)，在開(kāi)展設(shè)計(jì)前，工作人員應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況和地下水等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面統(tǒng)籌規(guī)劃，以采集到的信息為依據(jù)開(kāi)展后續(xù)工作[1]。除此之外，在設(shè)計(jì)階段必須按照自然地理?xiàng)l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(jìn)一步提高防護(hù)工程的設(shè)計(jì)水平，并關(guān)注路源標(biāo)高，以免出現(xiàn)山河沖毀公路或河道堵塞的問(wèn)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(hù)力度

隨著社會(huì)發(fā)展水平的不斷提高，在城市化發(fā)展進(jìn)程取得顯著成效的同時(shí)，生態(tài)環(huán)境卻遭到了破壞，嚴(yán)重地影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在公路建設(shè)推進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)在建設(shè)階段開(kāi)挖路基，但這項(xiàng)工作會(huì)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(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及人文景觀受到嚴(yán)重破壞。若想進(jìn)一步優(yōu)化公路路基設(shè)計(jì)工作，需要秉持綠色可持續(xù)發(fā)展的理念，在保障經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)兼顧生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作。在開(kāi)展公路路基設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須考慮生態(tài)環(huán)境保護(hù)的相關(guān)內(nèi)容，加大保護(hù)力度，在維護(hù)生態(tài)環(huán)境時(shí)，以道路安全性為基本標(biāo)準(zhǔn)，禁止隨意破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，通過(guò)實(shí)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(jiān)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(dá)標(biāo)，應(yīng)依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)狀況制定科學(xué)可行的質(zhì)量管理安全細(xì)則，從制度層面上保障居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)公路路基邊坡坡度和寬度時(shí)，需結(jié)合實(shí)際情況，盡可能避免設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)出現(xiàn)狹窄或陡坡的問(wèn)題，以防駕駛?cè)藛T因反應(yīng)不及時(shí)而出現(xiàn)意外。例如，在處理路基軟基時(shí)，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(jì)的整體穩(wěn)定性和安全性。此外，在開(kāi)展路基設(shè)計(jì)工作時(shí)，需強(qiáng)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(shí)、安全推進(jìn)，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(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)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(jì)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(jì)過(guò)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(jì)推進(jìn)過(guò)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(dāng)前公路路基設(shè)計(jì)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(zhǎng)期作用又會(huì)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(dāng)?shù)貙?shí)際地理環(huán)境和天氣條件，設(shè)定不同的邊坡結(jié)構(gòu)，特別是會(huì)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(jì)人員在設(shè)計(jì)階段并未考慮到邊坡設(shè)計(jì)應(yīng)與當(dāng)?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(duì)于沿河、沿湖、沿海設(shè)計(jì)的公路，極易因水流沖擊而出現(xiàn)超出腐蝕承受范圍的問(wèn)題（見(jiàn)圖1）。因此，對(duì)于公路邊坡要進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)和思考，防止邊坡塌垮對(duì)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(wèn)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(huì)在一定程度上導(dǎo)致路基穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響，從而產(chǎn)生安全隱患，甚至還會(huì)導(dǎo)致路基因沉降問(wèn)題而出現(xiàn)路面塌方的狀況。塌方會(huì)導(dǎo)致路面不斷開(kāi)裂（見(jiàn)圖2），從而擴(kuò)大受裂面積，致使公路交通運(yùn)輸功能被破壞，因此在設(shè)計(jì)階段要意識(shí)到維持路基填挖交界處穩(wěn)定性的重要性，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)化，將其作為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的重要內(nèi)容進(jìn)行推進(jìn)和落實(shí)。

圖2 路面坍塌（圖片來(lái)源：https://image.so.com/）

2.3 高度設(shè)計(jì)不夠精準(zhǔn)

公路自身的穩(wěn)定程度及對(duì)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(kāi)發(fā)深度和路基填筑高度2個(gè)部分，即公路路基高度設(shè)計(jì)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(shí)際需要。由于土壤成分堅(jiān)固系數(shù)及自身粘度都會(huì)直接對(duì)公路路基設(shè)計(jì)高度產(chǎn)生影響，因此需要對(duì)公路建設(shè)的實(shí)際環(huán)境進(jìn)行考慮分析?，F(xiàn)階段公路路基高度設(shè)計(jì)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(jì)的精確度不達(dá)標(biāo)，致使公路出現(xiàn)坍塌、凹陷或者不均勻沉降等問(wèn)題。在公路抵御自然災(zāi)害能力等方面，需考慮當(dāng)?shù)氐匦危渲衅矫娴貐^(qū)公路高度設(shè)計(jì)若不合理，則易出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，而山區(qū)設(shè)計(jì)不合理則容易受到山體滑坡或者泥石流等嚴(yán)重地質(zhì)自然災(zāi)害的影響，并對(duì)人們的生命健康和財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅[4]。

2.4 路基旁植被破壞

在公路施工推進(jìn)過(guò)程中，施工隊(duì)伍若未考慮公路平坦性，則可能會(huì)擴(kuò)大工程范圍，導(dǎo)致公路一側(cè)受到嚴(yán)重破壞，而路基旁的植被破壞不僅會(huì)造成周圍土質(zhì)松弛，還會(huì)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(jì)中不僅要兼顧材料、人工、技術(shù)及設(shè)計(jì)階段的各項(xiàng)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(duì)路基設(shè)計(jì)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(shí)用性和牢固性。

3 公路路基設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題的解決策略

3.1 增強(qiáng)路基邊坡強(qiáng)度

在公路路基邊坡建設(shè)推進(jìn)過(guò)程中，路基填充材料自身質(zhì)量及其在填充過(guò)程中的壓實(shí)度和路基高度，是邊坡在使用過(guò)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(wú)法滿足實(shí)際使用標(biāo)準(zhǔn)，遇到水的沖刷時(shí)容易受到破壞。實(shí)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(qiáng)，工區(qū)各土層物理力學(xué)指標(biāo)建議值見(jiàn)表1。路基邊坡設(shè)計(jì)還需要重視土體壓實(shí)度，具有高壓實(shí)度的路基密度也會(huì)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(zhǎng)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(jì)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(biāo)建議值

3.2 強(qiáng)調(diào)公路路基填挖交界處設(shè)計(jì)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(jì)非常關(guān)鍵，若此處設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題，則路基填挖部位會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害，發(fā)生大范圍不均勻沉降問(wèn)題。路基邊緣塌方將會(huì)導(dǎo)致路面處于懸空狀態(tài)，再加上路面開(kāi)裂嚴(yán)重，公路的正常使用功能將會(huì)受到影響，因此需對(duì)該公路進(jìn)行加固或返工，以免產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)公路路基填挖交界處進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需從橫向填挖交界和縱向填挖交界兩個(gè)方向入手進(jìn)行雙向設(shè)計(jì)[5]。橫向交界指對(duì)交界處路床進(jìn)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(jì)性。在回填時(shí)，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(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行碾壓，同時(shí)在路床中部和底部鋪設(shè)土工隔柵，實(shí)現(xiàn)接縫錯(cuò)位布置。土工格柵需要進(jìn)行防護(hù)處理，協(xié)助縱向填挖交界處強(qiáng)化路基功能。而縱向交界處需要先進(jìn)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(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的過(guò)渡段路床，這一部分可使用透水性好的砂礫，填挖過(guò)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(cè)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(wèn)題，提高公路自身穩(wěn)固性和安全性。

3.3 加強(qiáng)完善路基排水設(shè)計(jì)

在公路路基排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需對(duì)自然降水排水系統(tǒng)、合流排水系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中自然降水排水系統(tǒng)及公路車輛運(yùn)行安全會(huì)受到積水影響，若是路面排水能力較差，則車輛行駛過(guò)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(jì)區(qū)域應(yīng)以公路實(shí)際情況為基礎(chǔ)，在兩側(cè)修筑排水溝，同時(shí)適當(dāng)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(shí)，引導(dǎo)雨水進(jìn)入排水溝。雖然排水降水系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中不能忽略路基坡度設(shè)置的細(xì)節(jié)[6]。除此之外，河流排水設(shè)計(jì)系統(tǒng)需在公路建設(shè)靠近河流段時(shí)，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(guò)增加涵管數(shù)量，使得河流流水能夠通過(guò)涵管排出，不斷增強(qiáng)路基抗水能力，保障公路路基穩(wěn)定性和安全性。對(duì)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(jìn)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(yán)重影響，并對(duì)路基使用性能產(chǎn)生負(fù)面作用。因此，在公路路基隔離帶排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要強(qiáng)調(diào)隔離帶排水設(shè)計(jì)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(guò)防水層和排水管，從隔離帶中排出。我國(guó)已明確提出山區(qū)建設(shè)相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)，因此施工建設(shè)人員在建造時(shí)需要對(duì)路基靜水壓力展開(kāi)測(cè)評(píng)，強(qiáng)調(diào)坡度對(duì)水動(dòng)力學(xué)的影響參數(shù)，遵從流水力學(xué)，加強(qiáng)路基邊坡設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。

3.4 路基彈軟與沉陷防治設(shè)計(jì)

在工程施工推進(jìn)過(guò)程中若是遇到軟土地基，應(yīng)第一時(shí)間進(jìn)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(huì)出現(xiàn)彈簧土、翻漿的地基軟土現(xiàn)象，加之施工設(shè)計(jì)方案不合理會(huì)導(dǎo)致地基承載力不足。對(duì)于路基彈軟問(wèn)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(jìn)行填埋，在完成填埋之后進(jìn)行分層澆筑。其次，對(duì)于深度較大的軟土地基工程，在施工操作過(guò)程中擁有較大開(kāi)挖工程，可將粉體物質(zhì)作為加固材料和原狀土進(jìn)行攪拌，在完成攪拌處理工作之后便會(huì)隨之生成強(qiáng)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(dá)到預(yù)期施工效果，從而優(yōu)化對(duì)工程的加固處理[7]。在處理公路路基沉陷問(wèn)題時(shí)要秉承養(yǎng)護(hù)為主、治療為輔的基本防治設(shè)計(jì)原則，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行綜合考量分析，結(jié)合分析結(jié)構(gòu)選擇恰當(dāng)方式。首先在施工之前要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察，通過(guò)考察形成系統(tǒng)認(rèn)知，制定有針對(duì)性的施工對(duì)策，從而強(qiáng)化施工工程對(duì)氣候的適應(yīng)性。在公路施工建設(shè)時(shí)需針對(duì)當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)采取有針對(duì)性的處理對(duì)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(shí)狀況，防止出現(xiàn)雨水累積對(duì)公路路基所產(chǎn)生的負(fù)面影響。最后，要通過(guò)填土鞏固路基，其中填料選擇對(duì)路基沉降會(huì)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(jìn)一步得到提升。

4 結(jié)語(yǔ)

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