浅谈高原高寒地区公路设计

胡 锴

（四川省交通勘察设计研究院有限公司， 四川 成都 610017）

0 引言

公路是推进地区经济发展的重要基础设施，因此，我们必须要对公路建设提高认识，努力打造公路建设精品项目，确保其设计施工的质量，保障其使用安全。但是就目前阶段的情况而言，还是有诸多因素影响公路建设，尤其是对于我国高原高寒区域，由于常年受到恶劣天气、环境以及地理状况等因素的影响，因此在高原高寒地区进行公路勘察设计及施工的难度更大。本文结合某具体实例，详细探讨了高原高寒地区公路设计过程。

1 工程概况

甘孜至白玉公路（简称“甘白公路”）起于甘孜县南多乡呷拉并与国道317线相连接，全长约230公里。甘白公路是白玉县冬季通往外界的必经之道，沿线海拔均在3000米以上，每年冬季都会因滑坡、大雪封山中断交通，因路窄、坡度陡、积雪、冰道、视线差等因素，每年都会发生4～5起交通事故，造成重大人员伤亡。老路建设标准低、道路通行能力低、路况差，平纵面线形差，纵坡大，弯多坡陡。老路等级低，路基宽5～7米，部分路段冻胀翻浆特别严重，由于资金问题，多年未改建，路基病害多，沿线地质环境脆弱，地质灾害和公路病害密布。

2 总体设计

由于本项目处于高原高海拔地区，总体设计思路应结合现场实际情况，合理利用原有道路，认真勘察、科学整治，改善线形指标，不诱发新的地质病害，增设防护工程与排水措施，减轻各类地质病害对道路的危害，不遗留隐患，提高道路整体服务水平。

3 高原地区路基结构设计

对于高原高寒区域的公路而言，路基的结构稳定对公路的使用年限和营运安全有着重要的影响。公路具体的路基状况应充分考虑施工建设的地理环境和沿线的不良地质路段影响。由于项目区内地下水丰富且高原冻土路基路段较多，因此对于公路路基的结构设计需要差异对待，应该要充分结合各个路段的地质和水文环境，这样才可以有效的保障路基结构设计的合理、安全以及可靠。

3.1 土质路堑路床设计

当土质挖方路基路床的强度不够或路床范围填料粒径d≤0.074mm的细颗粒含量≥7%时，应进行换填处理。路堤范围填料粒径d≤0.074mm的细颗粒含量不得大于15%。

3.2 地下水的排除

沿线地下水丰富，对于坡表松散、基岩裂隙发育、地下水丰富路段，为隔断地下水确保路床处於干燥、中湿状况，于挖填方边沟下部拉通设置纵向渗沟，季节性冻土处理路段边沟下设置的渗沟应加深。

3.3 冻土路基段设计

由于工程区区内每年10月初～次年的4月中下旬天降大雪，为冰雪封冻期，土温常处于零度以下。

路基存在的问题是冻胀与翻浆，设计尽可能以填方形式通过，路基填筑高度也尽可能控制在1.5米以上，处治措施主要是加强地表截排水、降低地下水位，应清除换填水稳性好的硬质岩碎石或透水的碎砾石材料。

当冻土路基填方高度小于1.5m时，换填较厚，为0.8m，等效于零填挖处理措施；当冻土路基填方高度为1.5～2.5m时，换填0.5m，根据冻深，可在0.3～0.8之间酌情调整。各种具体处理情形如下：

（1）路堤填筑高度不大于1.5m的季节性冻土路段，应该看做零填路段，路床一般选择砂砾石等透水性材料换填，并在路床底部增设防渗土工布以防止路堤范围水分进入换填范围。另外需要根据实际的地质情况，对排水沟做出相应的处理，加深或者增加渗沟，可以有效的减小水位。对于纵向渗沟，可以间隔60-90米增设横向渗沟。

（2）路堤填筑高度位于1.5-2.5m之间的季节性冻土路段，路床底以下换填0.5米砂砾石等透水性材料，依据具体冻深，换填深度可在0.3～0.8米之间取值；

而超过2.5m的路段应该要增加地表截排水，减小地下水位。

3.4 涎流冰路段设计

对于分布于河沟、冲沟地带的涎流冰，路线通过支沟段均设置桥(涵)跨越，加大涵洞规模，并在冲沟上游适当位置设置拦冰墙。

分布于地表斜坡地带的涎流冰，采取提高路基设计标高，采用盲沟、边沟等综合排水措施降低地下水位，并在路基内侧设置挡冰墙、边沟底设碎砾石渗沟等措施进行处理

3.5 水毁路段设计

路线基本为沿溪线，途经河流有达革曲河、昌曲河、卓达曲等，对路基的水毁集中体现在对冲岸地段对路基边坡或挡墙基础的冲刷、掏空，局部严重路段使得路基或挡墙坍塌。部分路段标高低于洪水位，涵洞进出水口标高也均低于洪水位，洪水发生时易产生倒灌现象，路基长时间受浸泡，产生如凹陷、车辙、坍塌等病害。且原老路通过狭窄的河谷地段时，受地形条件限制，线路紧临河流，河流岸坡低缓，岩性多为松散堆积物，容易受到河水的侧蚀，使公路外侧路基坍塌，路基变窄，或整个路基被滑塌。

根据实际地形条件，计算河流的冲刷深度，设置防冲墙、实体护坡、设置铅丝石笼挑坝等处理措施。

临河路基应根据原路边坡、河道、河流冲刷等实际情况采用浸水挡土墙、实体护+护脚坡脚、格宾挡墙、铅丝石笼等多种工程措施进行治理。浸水挡土墙一般用于路基宽度不够、河道狭窄、河流冲刷严重路段。实体护+坡脚一般用于宽浅河滩及原临河路基边坡较缓路段，采用M15砂浆砌片石护坡及护脚，护坡基础基底应置于一般冲刷线0.5～1.0米以下。

4 路面技术要点及对策

由于项目采用沥青路面结构，但地处高原地区，气候寒冷，适宜路面施工工期较短，沥青混合料运输的及时性难以得到保证。为延长施工季节，保证工程进度和低温条件下混合料的压实，设计推荐沥青混合料添加温拌添加剂（采用表面活性类），添加剂的掺量宜根据气候条件由试验确定，设计推荐用量为沥青重量的5%。当气候条件适宜热拌沥青混合料施工时，可以不添加温拌添加剂。

鉴于项目区处于高海拔地区，降雨量较大，气温低，地下水较丰富，为满足路面防冻要求，减少路基冻融沉陷病害的发生，全路基段铺筑级配碎石垫层以阻断毛细水或裂隙水，确保路基强度。

半刚性基层不可避免存在干缩和温缩裂缝，减少水泥稳定碎石基层的收缩裂缝的措施：严格控制原材料的分级质量要求，合成级配集料中小于0.075mm的含量控制在3%以下，调整级配组成，控制水泥用量不超过5%。

5 结语

甘白公路改扩建工程是一项综合性难度较大的工程，其公路设计和施工都面临着巨大的挑战：其一，气候较为干旱，存在显著地季节性降雨、降雪，昼夜温差比较大；其二，沿途经常发生各种自然地质灾害，严重威胁到道路路基的稳定性和可靠性。本文只是针对甘白公路设计进行分析，以期减轻或避免高原高寒地区公路病害的不利影响，最终延长公路的使用寿命以及行车安全。