G341線隰縣車家坡至永和岔口段二級公路路基設(shè)計分析

雷哲

摘要 隨著我國道路網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，道路的通行能力需要不斷提高，普通國省道路面的改擴建項目隨之日益增多。文章依托山西省臨汾市G341線隰縣車家坡至永和岔口段改建項目，對該次擬改建的二級公路一般及特殊路基的防護及排水、取棄土場及優(yōu)化設(shè)計進行了統(tǒng)一分析，提出一些新的設(shè)計思路和想法，希望能為此領(lǐng)域的相關(guān)設(shè)計人員提供一些參考與借鑒。

關(guān)鍵詞 道路工程，特殊路基；路面設(shè)計；排水防護

中圖分類號 U417.3文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0120-03

0 引言

隨著我國道路網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，道路的通行能力需要不斷提高，普通國省道路面的改擴建項目隨之日益增多。改建項目的施工面臨著一些挑戰(zhàn)，包括山區(qū)地形條件的復(fù)雜性、土方工程的復(fù)雜性和施工期間的環(huán)境保護等問題。而新舊路基銜接處的處理也是一個重要的問題，需要結(jié)合地形和土壤條件，采取合理的處理措施，以確保路面的平整度和穩(wěn)定性。因此，在改建項目的規(guī)劃和施工過程中，需要充分考慮這些挑戰(zhàn)，并采取相應(yīng)的措施來確保工程的質(zhì)量和進度。改擴建項目除了路基設(shè)計，橋梁、排水和防護設(shè)施也需要進行充分的修復(fù)和改建，損壞的橋梁需要進行維修或重建，以確保通行安全。排水系統(tǒng)需要進行清理和更新，以防止道路積水。有損壞的防護設(shè)施需要進行修復(fù)，以保證道路使用的安全性[1-2]。

1 設(shè)計原則

（1）路基橫斷面使用整體式路基，整體式路基寬度為12 m，其中，行車道2×3.5 m，硬路肩2×1.75 m，土路肩2×0.75 m；隧道處路基寬10 m，其中，行車道2×3.5 m，硬路肩2×0.75 m，土路肩2×0.75 m。

（2）路基采用雙向橫坡，行車道、路緣帶、硬路肩及土路肩橫坡均為2%。

（3）路基的路線設(shè)計中心線為路基中線，高程設(shè)計線為路基中心標(biāo)高。

（4）填方路段在坡腳外設(shè)1 m寬的護坡道。

（5）當(dāng)挖方高度大于12 m時，碎落臺寬度為1.5 m，隧道進出口段落碎落臺寬度為2 m，其余段落碎落臺寬度為1 m。

（6）路基超高采用按中軸旋轉(zhuǎn)的方式。最大超高橫坡度為6%，超高過渡在緩和曲線內(nèi)完成。

2 路基設(shè)計

2.1 一般路基設(shè)計

對于填方路基，邊坡高度小于等于8 m的部分邊坡坡率為1∶1.5；大于8 m小于等于20 m的部分，邊坡坡率為1∶1.75。

對于黃土挖方邊坡，0～24 m邊坡坡率均為1∶0.75，24 m以上邊坡坡率為1∶1，每8 m高設(shè)一級平臺，平臺寬2 m。經(jīng)過邊坡驗算當(dāng)邊坡高度大于40 m時，在24 m處的平臺寬度為6 m，48 m處的平臺為4 m寬。

對于卵石土+黃土挖方邊坡，邊坡坡率均為1∶1，每8 m高設(shè)一級2 m寬平臺，并用護面墻對挖方邊坡進行防護。

2.2 特殊路基設(shè)計

2.2.1 高填路基

高填路基需要對沉降進行控制，主要措施如下：

（1）對地基進行處理，對土質(zhì)路堤基底采用強夯法進行處理。

（2）邊坡穩(wěn)定：高填路基的邊坡穩(wěn)定性對整個工程的安全性至關(guān)重要，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)倪吰缕露冗M行有效支護，如擋土墻、護坡網(wǎng)等，確保填土坡體的穩(wěn)定。

（3）環(huán)境影響：高填路基的建設(shè)可能對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，如土地利用變化、水質(zhì)變化等。在設(shè)計中考慮并采取相應(yīng)的環(huán)境保護措施，減緩對自然環(huán)境的干擾。

（4）材料選擇：選擇合適的填料材料，確保填土的質(zhì)量符合工程要求。合理的填料選擇有助于提高路基的承載能力和穩(wěn)定性。

（5）變形監(jiān)測：在施工和使用過程中，實施有效的變形監(jiān)測系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)并處理填土坡體的變形和沉降問題，確保路基的穩(wěn)定性。

2.2.2 深挖路塹

深挖路塹設(shè)計涉及在地下挖掘形成深層的路塹，因此需要更加精細和謹慎地規(guī)劃和采取合適的工程措施，以確保路塹的穩(wěn)定性、安全性和持久性。以下是深挖路塹設(shè)計涉及的一些關(guān)鍵方面：

地質(zhì)勘察：在深挖路塹設(shè)計前，必須進行詳盡的地質(zhì)勘察，了解地下巖土的情況、水文地質(zhì)特征等。這有助于識別潛在的地質(zhì)風(fēng)險，采取相應(yīng)的防護和支護措施。

支護結(jié)構(gòu)：根據(jù)地質(zhì)情況設(shè)計合適的支護結(jié)構(gòu)，以確保挖掘過程中邊坡穩(wěn)定，這可能包括土工格柵、錨桿、深層樁或深層墻等支護形式。

地下水管理：深挖路塹可能面臨地下水位上升的問題?？茖W(xué)設(shè)計排水系統(tǒng)，通過井點、抽水井或其他排水設(shè)施來降低地下水位，確保路塹的穩(wěn)定。

斜坡角度：在深挖路塹設(shè)計中，斜坡的選擇是關(guān)鍵。通過合理選擇邊坡的傾斜角度，可以減少土方的塌方風(fēng)險，提高挖掘的安全性。

環(huán)境保護：考慮深挖路塹對周圍環(huán)境的影響，采取相應(yīng)的環(huán)保措施，減少揚塵、水質(zhì)污染等不良影響。

監(jiān)測系統(tǒng)：在挖掘和使用階段，設(shè)置合適的監(jiān)測系統(tǒng)，定期檢查挖掘邊坡和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。

深挖路塹設(shè)計需要綜合考慮地質(zhì)、工程、環(huán)境和社會因素，確保工程的可持續(xù)性和安全性。在設(shè)計和實施過程中，建議與專業(yè)的地質(zhì)、土木工程師以及相關(guān)政府部門密切合作，以確保項目成功完成。

2.2.3 低填淺挖路基

為確保路床的CBR值和壓實度滿足要求，填土高度小于等于2 m的路段對原地面進行重錘夯實處理，控制最后一擊小于2 cm。挖方深度小于2 m的土質(zhì)路段或軟弱巖石路段根據(jù)規(guī)范采用“超挖80 cm后回填分層碾壓65 cm，再鋪筑15 cm砂礫”進行處理。

2.2.4 新舊路基銜接

在新舊路基銜接處，應(yīng)先對路基邊坡進行清表30 cm，然后開挖不小于1 m的臺階；加寬部分寬度小于3 m時，按3 m加寬；當(dāng)加寬部分填土高度大于2 m時，在拼接處路床頂以下15 cm處鋪設(shè)一層土工格柵以防止新舊路基不均勻沉降。加寬路基填土高度小于8 m，原地面采用夯擊能500 kN·m重夯夯實；路基填土高度大于8 m，原地面采用夯擊能1 000 kN·m強夯夯實，并每填高2 m采用夯擊能300 kN·m滿幅重夯。

2.2.5 橋頭路基

橋頭路段為濕陷性黃土地段時，采用強夯消除全部濕陷性。為減少路基與構(gòu)造物之間的不均勻沉降，對臺背路基填土采用土工格柵處理。

2.2.6 陡坡路堤或填挖交接路基

為增強路堤的穩(wěn)定性及避免差異沉降的產(chǎn)生，對路基縱向填挖交界處以及半填半挖路基采用雙線土工格柵處理，要求其縱橫向極限抗拉強度不小于80 kN/m。填土高度小于等于3 m時，鋪設(shè)1層土工格柵。土工格柵滿鋪于路床底面以下80 cm處，填土高度大于3 m時，每隔2 m鋪筑一層土工格柵，路基的壓實度要求達到96%。

3 路基防護設(shè)計

3.1 填方路堤邊坡防護

（1）一般填土路堤：當(dāng)填土高度小于等于5 m時，采用植草防護；當(dāng)邊坡高度大于5 m時，采用拱形骨架防護，并在拱形骨架中植草。

（2）設(shè)置擋墻（護岸）路堤：對于邊坡伸出較遠、壓占建筑物及鄉(xiāng)村路的路段，設(shè)置仰斜式擋土墻。

（3）設(shè)置護腳及護肩路堤：地面橫坡與填方邊坡相近的路段，為減少用地，增強路基整體穩(wěn)定性，設(shè)置護腳，路肩填土高度小于2 m的不易填筑路段設(shè)置護肩。

（4）設(shè)置護坡：主線橋頭兩端采用漿砌片石路堤護坡。

（5）排水系統(tǒng)：確保填方路堤的排水系統(tǒng)設(shè)計合理，有效排除雨水，減少水分對邊坡的浸蝕和軟化。

3.2 挖方路塹邊坡防護

挖方路塹邊坡防護是為了保護邊坡的穩(wěn)定性，防止土方塌方和坡面侵蝕。以下是一些常見的挖方路塹邊坡防護措施：

（1）擋土墻：在挖方路塹的邊坡設(shè)置擋土墻，采用合理的結(jié)構(gòu)形式來阻止土方的滑坡，確保邊坡的穩(wěn)定。擋土墻的設(shè)計應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)和水流情況進行考慮。

（2）護坡網(wǎng)：在挖方路塹的邊坡覆蓋護坡網(wǎng)，防止土壤侵蝕和坡面的坍塌。護坡網(wǎng)可以適應(yīng)各種坡度和形狀的邊坡。

（3）噴錨支護：通過在邊坡上進行噴錨支護，將錨桿深入土體，增加土體的抗滑能力，提高邊坡的穩(wěn)定性。

（4）巖爆網(wǎng)：對于邊坡中存在巖石的情況，可以采用巖爆網(wǎng)進行防護，防止巖石塊體滑落。

（5）植被覆蓋：在挖方路塹的邊坡上進行植被覆蓋，通過植草、植被等方式減緩水流速度，減少浸蝕，提高邊坡穩(wěn)定性。

（6）排水系統(tǒng)：設(shè)計合理的排水系統(tǒng)，確保挖方路塹中的水分迅速排除，減輕水分對邊坡的浸蝕和軟化。

（7）短支擋墻：在邊坡上設(shè)置短支擋墻，用于抵擋土方的滑移，增加坡面的抗滑能力。

（8）土工格柵：在邊坡上設(shè)置土工格柵，用以防止土方的侵蝕，提高坡面的穩(wěn)定性。

（9）地質(zhì)布：鋪設(shè)地質(zhì)布在邊坡表面，可以防止土壤侵蝕，提高坡面的穩(wěn)定性。

選擇適當(dāng)?shù)耐诜铰穳q邊坡防護措施需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件、氣候和土壤特性進行綜合考慮。合理的防護設(shè)計有助于保障挖方路塹的安全和穩(wěn)定。

4 路基、路面排水設(shè)計

排水系統(tǒng)在道路工程中的作用非常重要，主要包括路基排水系統(tǒng)和路面排水系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)協(xié)同工作，確保道路在各種氣候和地形條件下能夠有效排水，維護道路的穩(wěn)定性和安全性。

4.1 填方路段的路基排水系統(tǒng)

（1）確保排水溝的縱向坡度合理，以促使水流暢通，防止積水和坡腳浸蝕。

（2）急流槽的設(shè)計要考慮流速，以防止溝槽內(nèi)的水流速過快而引發(fā)浸蝕。

（3）與附近涵洞或自然溝的連接要確保通暢，以防止水流受阻。

4.2 挖方路段的路基排水系統(tǒng)

（1）挖方邊坡外的截水溝和挖方平臺的平臺截水溝應(yīng)合理布置，確保截水效果。

（2）急流槽的設(shè)置要有充分的連接，以促使挖方路段和填方路段的排水系統(tǒng)暢通連接。

4.3 過村路段的路基排水系統(tǒng)

（1）主要依靠路基兩邊的邊溝、涵洞等將水排入自然溝渠。

（2）邊溝的設(shè)計要符合當(dāng)?shù)剞r(nóng)田和建筑物的布局，以免排水系統(tǒng)對周邊環(huán)境造成不良影響。

（3）針對涵洞的設(shè)計，要確保安全通暢，并采取措施防止沖毀農(nóng)田或建筑物。

4.4 路面排水系統(tǒng)

（1）確保路面橫坡的設(shè)計合理，以便將水順利排入邊溝或排水溝。

（2）對于超高地段，攔水帶的設(shè)置要有針對性，以防水流對路基外的影響。

（3）急流槽的合理設(shè)置能夠加速排水過程，減緩水流速度。

總體來說，設(shè)計中的排水系統(tǒng)要充分考慮地形、氣候和地質(zhì)條件，確保在各種情況下都能有效地排水，減少對道路和周邊環(huán)境的不良影響。

5 取棄土設(shè)計

在土方工程中，取土場的選址至關(guān)重要。建議優(yōu)先選擇荒地，盡量遠離公路視線，同時，需結(jié)合當(dāng)?shù)貒临Y源綜合開發(fā)規(guī)劃，偏向貧瘠地段，以實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境影響的最小化。在取土過程中，務(wù)必注意保護地表植被和水資源，避免生態(tài)破壞。取土后，執(zhí)行必要的平整工作，采用表土覆蓋和綠化措施（植樹、植草），以促進生態(tài)恢復(fù)。同時，要考慮良好的排水設(shè)計，避免因土方施工而引發(fā)水資源問題。綜合而言，取土場的規(guī)劃和管理需遵循環(huán)保原則，確保取土對周邊環(huán)境的最小化影響。

隧道棄渣和路塹廢方的處理，需積極與當(dāng)?shù)卮逦瘏f(xié)商，將這些廢棄物棄置于荒山?jīng)_溝或低洼處并綜合利用，可以有效解決當(dāng)?shù)厝丝诒姸喽赜邢薜膯栴}，實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。這種做法既為人民造福，又減輕了土地資源的壓力。為確保環(huán)境友好，需要在棄渣和廢方處理區(qū)域臨空面設(shè)置護腳或擋墻，以防止可能的滑坡或坡面崩塌。同時，在邊緣處應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，有效引導(dǎo)雨水，防止雨水積聚和地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。這一綜合性的管理方案有助于實現(xiàn)廢棄物的可持續(xù)利用，同時，保護當(dāng)?shù)丨h(huán)境和資源。

6 路基設(shè)計優(yōu)化

進行路基路面的優(yōu)化設(shè)計時，還需要考慮以下方面，以確保道路系統(tǒng)的全面性能和可持續(xù)性：

可持續(xù)性和環(huán)保：采用可持續(xù)的設(shè)計原則，包括使用可再生能源、降低碳足跡、減少對自然資源的依賴等，以確保道路系統(tǒng)的環(huán)保性。

可達性：確保道路系統(tǒng)設(shè)計能夠提高城市和農(nóng)村地區(qū)的可達性，促進經(jīng)濟發(fā)展和社會互聯(lián)性。

社會影響評估：評估道路建設(shè)對當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)和居民的社會影響，采取措施減少對周邊社區(qū)的不利影響。

新技術(shù)應(yīng)用：探索新技術(shù)的應(yīng)用，例如3D打印、智能材料、自愈合材料等，以提高道路系統(tǒng)的耐久性和維護效率。

通過全面考慮以上因素，可以制定一個更加綜合和可持續(xù)的路基路面設(shè)計方案，滿足道路系統(tǒng)的各種需求，并在設(shè)計階段解決可能出現(xiàn)的問題，提高道路系統(tǒng)的質(zhì)量和性能。

7 總結(jié)

隨著公路的不斷發(fā)展和公路等級的不斷提高，各種特殊路基處理逐漸增多，因此路基設(shè)計中要做到因地制宜、環(huán)保美觀、經(jīng)濟合理。這就給現(xiàn)階段的路基設(shè)計工作提出了新的、更高的要求，該文僅通過對G341線隰縣車家坡至永和岔口段公路路基的設(shè)計分析介紹，提出的一些設(shè)計思路和想法，供大家參考。

參考文獻

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[2]鄧學(xué)鈞， 張登文， 徐志宏. 路基路面工程（第三版）[M]. 北京：人民交通出版社， 2008.