G341線隰縣車家坡至永和岔口段二級公路路基設計分析

雷哲

摘要 隨著我國道路網絡的不斷完善，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、取棄土場及優化設計進行了統一分析，提出一些新的設計思路和想法，希望能為此領域的相關設計人員提供一些參考與借鑒。

關鍵詞 道路工程，特殊路基；路面設計；排水防護

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

0 引言

隨著我國道路網絡的不斷完善，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，包括山區地形條件的復雜性、土方工程的復雜性和施工期間的環境保護等問題。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定性。因此，在改建項目的規劃和施工過程中，需要充分考慮這些挑戰，并采取相應的措施來確保工程的質量和進度。改擴建項目除了路基設計，橋梁、排水和防護設施也需要進行充分的修復和改建，損壞的橋梁需要進行維修或重建，以確保通行安全。排水系統需要進行清理和更新，以防止道路積水。有損壞的防護設施需要進行修復，以保證道路使用的安全性[1-2]。

1 設計原則

（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）路基的路線設計中心線為路基中線，高程設計線為路基中心標高。

（4）填方路段在坡腳外設1 m寬的護坡道。

（5）當挖方高度大于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的方式。最大超高橫坡度為6%，超高過渡在緩和曲線內完成。

2 路基設計

2.1 一般路基設計

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高設一級平臺，平臺寬2 m。經過邊坡驗算當邊坡高度大于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，對土質路堤基底采用強夯法進行處理。

（2）邊坡穩定：高填路基的邊坡穩定性對整個工程的安全性至關重要，應選擇適當的邊坡坡度進行有效支護，如擋土墻、護坡網等，確保填土坡體的穩定。

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

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

（5）變形監測：在施工和使用過程中，實施有效的變形監測系統，及時發現并處理填土坡體的變形和沉降問題，確保路基的穩定性。

2.2.2 深挖路塹

深挖路塹設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劃和采取合適的工程措施，以確保路塹的穩定性、安全性和持久性。以下是深挖路塹設計涉及的一些關鍵方面：

地質勘察：在深挖路塹設計前，必須進行詳盡的地質勘察，了解地下巖土的情況、水文地質特征等。這有助于識別潛在的地質風險，采取相應的防護和支護措施。

支護結構：根據地質情況設計合適的支護結構，以確保挖掘過程中邊坡穩定，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設計排水系統，通過井點、抽水井或其他排水設施來降低地下水位，確保路塹的穩定。

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

環境保護：考慮深挖路塹對周圍環境的影響，采取相應的環保措施，減少揚塵、水質污染等不良影響。

監測系統：在挖掘和使用階段，設置合適的監測系統，定期檢查挖掘邊坡和支護結構的穩定性，及時發現并解決潛在問題。

深挖路塹設計需要綜合考慮地質、工程、環境和社會因素，確保工程的可持續性和安全性。在設計和實施過程中，建議與專業的地質、土木工程師以及相關政府部門密切合作，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的土質路段或軟弱巖石路段根據規范采用“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

為增強路堤的穩定性及避免差異沉降的產生，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 路基防護設計

3.1 填方路堤邊坡防護

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

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

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

（4）設置護坡：主線橋頭兩端采用漿砌片石路堤護坡。

（5）排水系統：確保填方路堤的排水系統設計合理，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置擋土墻，采用合理的結構形式來阻止土方的滑坡，確保邊坡的穩定。擋土墻的設計應根據土壤性質和水流情況進行考慮。

（2）護坡網：在挖方路塹的邊坡覆蓋護坡網，防止土壤侵蝕和坡面的坍塌。護坡網可以適應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，提高邊坡的穩定性。

（4）巖爆網：對于邊坡中存在巖石的情況，可以采用巖爆網進行防護，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，提高邊坡穩定性。

（6）排水系統：設計合理的排水系統，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：在邊坡上設置土工格柵，用以防止土方的侵蝕，提高坡面的穩定性。

（9）地質布：鋪設地質布在邊坡表面，可以防止土壤侵蝕，提高坡面的穩定性。

選擇適當的挖方路塹邊坡防護措施需要根據具體的地質條件、氣候和土壤特性進行綜合考慮。合理的防護設計有助于保障挖方路塹的安全和穩定。

4 路基、路面排水設計

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

4.1 填方路段的路基排水系統

（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）急流槽的設計要考慮流速，以防止溝槽內的水流速過快而引發浸蝕。

（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

（1）挖方邊坡外的截水溝和挖方平臺的平臺截水溝應合理布置，確保截水效果。

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

4.3 過村路段的路基排水系統

（1）主要依靠路基兩邊的邊溝、涵洞等將水排入自然溝渠。

（2）邊溝的設計要符合當地農田和建筑物的布局，以免排水系統對周邊環境造成不良影響。

（3）針對涵洞的設計，要確保安全通暢，并采取措施防止沖毀農田或建筑物。

4.4 路面排水系統

（1）確保路面橫坡的設計合理，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）急流槽的合理設置能夠加速排水過程，減緩水流速度。

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

5 取棄土設計

在土方工程中，取土場的選址至關重要。建議優先選擇荒地，盡量遠離公路視線，同時，需結合當地國土資源綜合開發規劃，偏向貧瘠地段，以實現對生態環境影響的最小化。在取土過程中，務必注意保護地表植被和水資源，避免生態破壞。取土后，執行必要的平整工作，采用表土覆蓋和綠化措施（植樹、植草），以促進生態恢復。同時，要考慮良好的排水設計，避免因土方施工而引發水資源問題。綜合而言，取土場的規劃和管理需遵循環保原則，確保取土對周邊環境的最小化影響。

隧道棄渣和路塹廢方的處理，需積極與當地村委協商，將這些廢棄物棄置于荒山沖溝或低洼處并綜合利用，可以有效解決當地人口眾多而耕地有限的問題，實現資源的可持續利用。這種做法既為人民造福，又減輕了土地資源的壓力。為確保環境友好，需要在棄渣和廢方處理區域臨空面設置護腳或擋墻，以防止可能的滑坡或坡面崩塌。同時，在邊緣處應設置排水設施，有效引導雨水，防止雨水積聚和地質災害的發生。這一綜合性的管理方案有助于實現廢棄物的可持續利用，同時，保護當地環境和資源。

6 路基設計優化

進行路基路面的優化設計時，還需要考慮以下方面，以確保道路系統的全面性能和可持續性：

可持續性和環保：采用可持續的設計原則，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，以確保道路系統的環保性。

可達性：確保道路系統設計能夠提高城市和農村地區的可達性，促進經濟發展和社會互聯性。

社會影響評估：評估道路建設對當地社區和居民的社會影響，采取措施減少對周邊社區的不利影響。

新技術應用：探索新技術的應用，例如3D打印、智能材料、自愈合材料等，以提高道路系統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的路基路面設計方案，滿足道路系統的各種需求，并在設計階段解決可能出現的問題，提高道路系統的質量和性能。

7 總結

隨著公路的不斷發展和公路等級的不斷提高，各種特殊路基處理逐漸增多，因此路基設計中要做到因地制宜、環保美觀、經濟合理。這就給現階段的路基設計工作提出了新的、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計分析介紹，提出的一些設計思路和想法，供大家參考。

參考文獻

[1]公路路基設計規范： JTG D30—2004[S]. 北京：人民交通出版社， 2004.

[2]鄧學鈞， 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.