高速公路路基路面設(shè)計(jì)方法及要點(diǎn)研究

易文鋒YI Wen-feng

（中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100089）

0 引言

城市化發(fā)展速度加快，給高速公路建設(shè)提出了更加嚴(yán)格的要求。為了進(jìn)一步優(yōu)化高速公路建設(shè)，有關(guān)單位需樹立起正確的管理觀念，深入分析路基路面可能給工程整體施工所造成的影響，并確定接下來(lái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)與實(shí)踐方向。通過(guò)全方位的分析把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，規(guī)范應(yīng)用更加有效的設(shè)計(jì)方法，提出更具有可行性的設(shè)計(jì)方案。以保證接下來(lái)的高速公路在完善性方案體系支撐下實(shí)現(xiàn)高效建設(shè)，切實(shí)提高整個(gè)路基路面的穩(wěn)定性。

1 工程實(shí)例

佛清從高速公路北段第四標(biāo)段，施工范圍樁號(hào)為K69+290-K103+700，主線全長(zhǎng)為34.41km。廣樂(lè)高速以東為設(shè)計(jì)起點(diǎn)（K69+290），設(shè)計(jì)終點(diǎn)（K103+700）與已建的街北高速連接，全線共涉及清遠(yuǎn)市和廣州市從化區(qū)。本項(xiàng)目對(duì)公路工程本身的運(yùn)輸性能和承載負(fù)荷具有較高要求。公路標(biāo)準(zhǔn)采用雙向六車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為120km，整體式路基寬度為34.5m，其中中央分隔帶3m，左側(cè)路緣帶2×0.75m，行車道2×3×3.75m，硬路肩2×3.0m（包括右側(cè)路緣帶2×0.5m），土路肩2×0.75m。

2 高速公路路基路面設(shè)計(jì)的重要性分析

做好路基路面設(shè)計(jì)工作至關(guān)重要。根據(jù)所掌握的數(shù)據(jù)參數(shù)明確了解路基路面的具體設(shè)計(jì)要求，以確定接下來(lái)的設(shè)計(jì)方向。優(yōu)化路基路面設(shè)計(jì)，能保證高速公路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加的安全、穩(wěn)定，降低不良的風(fēng)險(xiǎn)，如沉降、坍塌等，從而優(yōu)化整個(gè)公路的運(yùn)輸性能[1]。使得其整體壽命得以延長(zhǎng)的前提下，提高整體的運(yùn)輸水平。最重要的是，能通過(guò)路基路面的有效設(shè)計(jì)，優(yōu)化工程項(xiàng)目資源配置和安排，進(jìn)而有效控制不良的成本損失，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 高速公路路基路面設(shè)計(jì)原則分析

3.1 因地制宜

遵循因地制宜原則，是優(yōu)化路基路面設(shè)計(jì)的第一要素。全面了解項(xiàng)目所處的具體環(huán)境，以確定接下來(lái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，掌握正確的設(shè)計(jì)方法和要點(diǎn)[2]。首先，對(duì)項(xiàng)目所處現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行全方位、細(xì)致化精準(zhǔn)性的調(diào)研，保證所得到的數(shù)據(jù)參數(shù)更加符合具體的環(huán)境情況。然后，根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以判斷工程項(xiàng)目建設(shè)要求，了解路基路面的施工作業(yè)環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，確定接下來(lái)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)踐方向，保證各項(xiàng)設(shè)計(jì)更加的規(guī)范，與工程所處環(huán)境更加契合，避免后期施工建設(shè)期間，因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案不夠規(guī)范合理而誘發(fā)不良的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 可持續(xù)性發(fā)展

本項(xiàng)目面對(duì)路基路面的設(shè)計(jì)要求，將可持續(xù)發(fā)展作為重要的指導(dǎo)原則，有效貫徹于工程方案設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中。也就是說(shuō)，要全面考量國(guó)家目前針對(duì)公路工程建設(shè)所提出的可持續(xù)戰(zhàn)略發(fā)展觀念。全面了解未來(lái)城市規(guī)劃的發(fā)展要求，以及在高速公路運(yùn)輸體系方面的行動(dòng)要求，確定好具體地涉及目標(biāo)。秉承著優(yōu)化高速公路性能，延長(zhǎng)壽命，提高運(yùn)輸質(zhì)量的原則，對(duì)本項(xiàng)目的工程結(jié)構(gòu)以及路基路面的施工方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。最重要的是，能通過(guò)方案設(shè)計(jì)，做好城市發(fā)展規(guī)劃、生態(tài)建設(shè)等各個(gè)方面的協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)真正的持續(xù)性發(fā)展。

3.3 突出地方特色

本項(xiàng)目秉承著突出當(dāng)?shù)靥厣?，發(fā)掘優(yōu)秀文化內(nèi)涵，確定設(shè)計(jì)工作方向，探索出更加科學(xué)有效的設(shè)計(jì)路徑和策略。從而保證最終所形成的路基路面結(jié)構(gòu)體系，更符合當(dāng)?shù)氐奈幕蜗蟀l(fā)展要求。也能切實(shí)符合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件變化情況，保證擁有良好的工程環(huán)境，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性，避免因?yàn)椴粔蜻m應(yīng)當(dāng)?shù)氐娜宋臍夂颦h(huán)境變化，而導(dǎo)致路基路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)穩(wěn)定性等不良問(wèn)題。有關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)而全面了解新時(shí)期關(guān)于高速公路所提出的全新設(shè)計(jì)思想、方針，制定出更加可行的設(shè)計(jì)方案，驅(qū)動(dòng)接下來(lái)的路基路面工程得以穩(wěn)定而有效地開展。

4 高速公路路基路面設(shè)計(jì)方法分析

4.1 路面設(shè)計(jì)

路面是高速公路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)要?jiǎng)?wù)，其決定著整個(gè)工程建設(shè)質(zhì)量。為了進(jìn)一步優(yōu)化路面工程設(shè)計(jì)，首先，設(shè)計(jì)人員要掌握具體的環(huán)境參數(shù)，對(duì)工程所在環(huán)境的地質(zhì)情況、水文參數(shù)進(jìn)行全方位的檢測(cè)分析。對(duì)所獲得的勘測(cè)數(shù)據(jù)和各項(xiàng)資料進(jìn)行整理，錄入到大數(shù)據(jù)系統(tǒng)當(dāng)中[3]。然后，借助計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)性分析，以判定整體的環(huán)境參數(shù)，了解當(dāng)?shù)氐臍夂?、地下水位情況。之后，確定接下來(lái)的路面設(shè)計(jì)行動(dòng)方案。結(jié)合高速公路的規(guī)模要素以及在承載負(fù)荷、使用性能等方面的具體要求，就各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行細(xì)節(jié)化設(shè)計(jì)。以全面提高路面工程方案設(shè)計(jì)的規(guī)范性與可行性，也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面設(shè)計(jì)中所存在的不良風(fēng)險(xiǎn)，并制定出更具有合理性的控制和優(yōu)化方案。然后，結(jié)合大數(shù)據(jù)的分析與評(píng)估，確定好高速公路在路面方面的質(zhì)量控制要求，對(duì)施工材料的選擇加以規(guī)范，全面提高整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免其因?yàn)樘厥猸h(huán)境，人為等多種因素影響而出現(xiàn)不良的質(zhì)量問(wèn)題。如瀝青路面的上中面層采用SBS 類（I-D）改性瀝青，基質(zhì)瀝青選用符合道路石油瀝青技術(shù)要求的A 級(jí)70號(hào)瀝青。上面層瀝青與集料的粘附性須達(dá)到5 級(jí)；中面層、下面層瀝青與集料的粘附性應(yīng)達(dá)到4 級(jí)。當(dāng)粘附性達(dá)不到規(guī)定要求時(shí)，可采用的措施有：摻加高溫穩(wěn)定性好的抗剝落劑，或者選用改性瀝青。改性瀝青應(yīng)滿足PG76-10 性能分級(jí)要求，A 級(jí)70 號(hào)瀝青應(yīng)滿足PG64-10 性能分級(jí)要求。除此之外，還針對(duì)佛清從高速公路所處的區(qū)域空間，分析工程本身應(yīng)該承受的運(yùn)輸承載負(fù)荷，從而不斷調(diào)節(jié)和優(yōu)化具體的設(shè)計(jì)參數(shù)。以保證最終所呈現(xiàn)的路面工程結(jié)構(gòu)更加規(guī)范，也能有效降低后期使用期間所存在的沉降、坍塌等各種風(fēng)險(xiǎn)隱患。設(shè)計(jì)人員還要遵循精細(xì)化設(shè)計(jì)原則，對(duì)斷面結(jié)構(gòu)等各項(xiàng)要素加以優(yōu)化，在調(diào)節(jié)和分析的過(guò)程中得出最優(yōu)的參數(shù)。如此一來(lái)，在能切實(shí)保證在接下來(lái)的路面工程作業(yè)領(lǐng)域，有關(guān)人員基于所掌握的設(shè)計(jì)方案和各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，對(duì)具體的工程工藝加以優(yōu)化。進(jìn)而有效控制工程的作業(yè)成本，驅(qū)動(dòng)整個(gè)工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)高效能地開展。

4.2 路基設(shè)計(jì)

結(jié)合工程規(guī)劃要點(diǎn)和實(shí)踐要求，從路基這一要素著手革新設(shè)計(jì)方案，探索更有效的設(shè)計(jì)思路和方法。遵循全過(guò)程全方位原則，就路基項(xiàng)目有關(guān)的各項(xiàng)工程要素進(jìn)行有效設(shè)計(jì)和規(guī)劃。從而保證所形成的設(shè)計(jì)方案更具有可參考價(jià)值，方便在接下來(lái)的工程建設(shè)領(lǐng)域，有關(guān)人員能切實(shí)根據(jù)所掌握的路基設(shè)計(jì)參數(shù)和其他信息，就各項(xiàng)工藝以及施工作業(yè)流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)，在路基設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員需重點(diǎn)關(guān)注邊坡這一要素的規(guī)劃設(shè)計(jì)處理[4]。通常情況下，需先全面了解項(xiàng)目所處的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，了解地下水位情況。之后，對(duì)邊坡的形式和角度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以保證其所呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)與建設(shè)效果更佳的理想。本項(xiàng)目填方路面邊部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖（邊坡高度4＜H≤8）如圖1 所示。除此之外，還需要從實(shí)際出發(fā)，分析路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部可能存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患。比如說(shuō)，比較常見的沉降問(wèn)題，并結(jié)合環(huán)境要素考量，分析造成不良風(fēng)險(xiǎn)的主要原因，調(diào)節(jié)路基的結(jié)構(gòu)，從而提高其穩(wěn)定性。

圖1 填方路面邊部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖（邊坡高度4＜H≤8）

4.3 排水設(shè)計(jì)

4.3.1 路面排水設(shè)計(jì)

填方路段主線及互通、服務(wù)區(qū)、停車區(qū)匝道路面邊坡高度為4m8m（植草或襯砌拱植草防護(hù)）時(shí)，要設(shè)計(jì)平路緣石于邊緣，路面水先漫流至邊坡，然后流入填方邊溝。挖方段設(shè)置平路緣石在邊緣，路面水直接排入邊溝，然后排入填方排水溝。匝道、收費(fèi)廣場(chǎng)采用的排水方式是分散漫流式，路面水漫流過(guò)土路肩，然后經(jīng)邊坡流入進(jìn)排水溝中。超高段外側(cè)無(wú)需設(shè)計(jì)攔水路緣石。

4.3.2 路面結(jié)構(gòu)層排水設(shè)計(jì)

主線填方段在路面邊緣路面結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置25cm×8cm的縱向集水盲溝、5cm 的橫向出水管組成的邊緣排水系統(tǒng)，滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水，沿面層與面層或面層與基層之間的界面通過(guò)路面橫坡流入縱向集水盲溝，再由間隔一定距離設(shè)置的橫向出水管排出路基之外。主線挖方段在路面邊緣路面結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置由縱向集水盲溝、滲溝組成的邊緣排水系統(tǒng)，滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水，沿面層與面層或面層與基層之間的界面通過(guò)路面橫坡流入縱向集水盲溝，再流入設(shè)于盲溝下的滲溝，經(jīng)縱向排水管在填方段滲溝出口處匯入路基排水溝?？v向排水盲溝內(nèi)回填料采用透水性較好的級(jí)配碎石，填方段5cm 橫向出水管沿縱向每隔10m 設(shè)置一道。用鍍鋅鐵絲網(wǎng)或格柵罩住橫向排水管的外露管口，以防被雜物堵塞。

4.3.3 超高段路面排水設(shè)計(jì)

路面超高排水方式采用集中排水法，設(shè)置縱向排水溝在超高一側(cè)，對(duì)路面水進(jìn)行匯集，通過(guò)集水井、橫向排水管、急流槽將其排出路基外?；ネ⒔辉训啦辉O(shè)中央分隔帶時(shí)，超高路段路面水直接由路面匯入內(nèi)側(cè)排水溝。

4.4 處理路基路面病害問(wèn)題

在高速公路工程中，路基路面是比較重要的。在具體展開設(shè)計(jì)工作期間，設(shè)計(jì)人員需要全面考量可能會(huì)發(fā)生的病害問(wèn)題，并形成良好的安全防范意識(shí)，采取有效的手段對(duì)病害的主要因素加以分析，制定出更加科學(xué)可行的方案[5]。以保證有關(guān)人員能依托于具體的方案為支撐和引領(lǐng)，更加規(guī)范有序地落實(shí)各項(xiàng)工程建設(shè)活動(dòng)。比如說(shuō)，在路基路面設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中，有關(guān)人員需要全面了解其在后續(xù)工程建設(shè)期間可能會(huì)發(fā)生的裂縫問(wèn)題。并基于所總結(jié)和積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析造成裂縫的主要因素以及裂縫的主要類型表現(xiàn)。并在確定好裂縫的控制工作目標(biāo)，發(fā)揮設(shè)計(jì)方案的支撐作用，對(duì)具體的施工作業(yè)材料加以規(guī)范。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中，還需要從基層穩(wěn)定性的角度著手進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證最終所呈現(xiàn)的強(qiáng)度指標(biāo)更加符合要求。圖2 為瀝青混合料上面層施工工藝流程圖。

圖2 瀝青混合料上面層施工工藝流程圖

5 效益分析

佛清從高速公路北段第四標(biāo)段，在針對(duì)項(xiàng)目展開路基路面設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員先確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并做好統(tǒng)籌規(guī)劃，遵循城市發(fā)展規(guī)律以及經(jīng)濟(jì)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展的戰(zhàn)略準(zhǔn)則，對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。另外，還適當(dāng)發(fā)揮先進(jìn)勘測(cè)和調(diào)研設(shè)備優(yōu)勢(shì)，對(duì)道路本身所處的地理環(huán)境參數(shù)進(jìn)行全面調(diào)研。分析地下水位情況，掌握當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓闆r之后從路面結(jié)構(gòu)、路基結(jié)構(gòu)和排水系統(tǒng)方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[6]。為了保證所呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案更加的直觀且符合真實(shí)需求，還適當(dāng)借助BIM 技術(shù)載體搭建直觀工程模型。然后，錄入有關(guān)參數(shù)，通過(guò)系統(tǒng)分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)中存在的不合理問(wèn)題。之后，運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想和專業(yè)的技術(shù)手段，對(duì)方案的內(nèi)容形式作出調(diào)整。設(shè)計(jì)人員與其他各負(fù)責(zé)人員之間的積極溝通，共同圍繞目前所形成的方案內(nèi)容進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)所在，并作出調(diào)整和改進(jìn)，通過(guò)綜合性、系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)分析、對(duì)接、溝通，保證了最終所得到的設(shè)計(jì)方案。與原方案對(duì)比，最終的設(shè)計(jì)方案不僅更加符合高速公路建設(shè)與規(guī)劃要求，還節(jié)省費(fèi)用180 萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析佛清從高速公路北段項(xiàng)目可知，路基路面設(shè)計(jì)的規(guī)范性與實(shí)用性不僅保證了整個(gè)工程項(xiàng)目的綜合質(zhì)量，而且還節(jié)省了建設(shè)成本。為了進(jìn)一步改善高速公路項(xiàng)目施工，提高整體的性能和質(zhì)量，有關(guān)單位務(wù)必要樹立起正確的工程設(shè)計(jì)理念，遵守正確的設(shè)計(jì)原則，探索更加科學(xué)有效的設(shè)計(jì)方法和要點(diǎn)。從而保證最終所形成的方案體系能夠更加規(guī)范地滿足高速公路工程的建設(shè)要求，以驅(qū)動(dòng)公路工程整體實(shí)現(xiàn)高效能高質(zhì)量地發(fā)展。