山区高速公路路基设计研究

易文锋

（中国公路工程咨询集团有限公司，北京100089）

0 引言

高速公路建设施工过程中遇到的地形条件不断复杂化，随着公路建设规划的实施，高速公路建设工程不断深入到山区等地势险峻的地区，因而对公路建设施工的地质条件要求也越来越高，公路建设施工对路基宽度的要求也越来越高，同时对公路建设纵坡的限制也越来越严格，这就与高速公路建设地形处于地势险峻的山区产生了矛盾。为此，高速公路建设应采用科学、合理的设计方案进行设计，以确保工程质量。

1 山区高速路基设计的原则

1.1 在设计时考虑到建设路基情况和施工技术 在公路路基建设上，对于路基建设质量的影响很大一部分来自于建造当地的自然地质环境，公路路基建设质量很大程度上受路基土质组成成分的影响。路基建设质量稳定是保证高速公路在建设完成之后，能够长时间平稳运行的关键。同时路基建设好坏还直接影响到高速公路的使用维护年限。随着高速公路的承建方，对于高速公路建设在各方面要求不断提高，在工程建设造价控制上比较重视，同时在进行公路建设中，采用环保建筑材料和建筑技术的应用要求也不断提高，这就会导致在山区高速公路设计中要综合考虑的方面比较多。

1.2 正确处理路线和路基设计关系 在进行高速公路设计时，对于路线的确定不仅仅要考虑到路线所要连通地点的情况，更应该注意在施工建造中对于路线所涉及的地质环境中，地基土质的组成成分和相关的地质环境问题。通过对山区高速公路设计影响条件，比如工程的难易程度，在工程中土方石的数量和建造地质情况中路基的情况，进行综合的判断和考虑来确定设计方案的具体细节。在设计中需要特别注意的是在设计路线通过施工工程较为困难地段，或者是地质结构组成复杂，对工程建设产生很大阻碍时，更应该注意设计路线和路基的协调配合。

1.3 综合设计的原则

1.3.1 顺其自然原则 高速公路是在自然条件下建造的工程实体，势必会受到自然环境的极大影响，工程设计和建造必须遵守自然发展和进化的规律。根据“高不填低不挖”的原则进行路基设计，以防止受外力侵蚀而破坏路基工程。从宏观设计的角度来看，在遵守自然界的发展和进化规律的前提下，地基工程的设计和施工为地基质量的提高和稳定性奠定了基础。只有顺其自然，地基的质量才具有足够的耐久性，才能实现在自然界中达到可持续发展或长期平衡的目的。

路基工程设计应充分考虑自然演化与发展的本质，例如地形，地质，水文的演变与发展，在避免过度演化与发展趋势的同时，通过路基工程建设积极地改变周围的环境，努力使演化和发展过程形成相对稳定的状态，减少周围环境对路基的影响。

1.3.2 因地制宜原则 作为路基综合设计的重点内容，进行综合设计时，需根据工程施工条件，如各路段水文特性、路基参数、地质特征、地形条件及结构物设置上的差异，有针对性的进行分析，并妥善处理。

1.3.3 生态恢复原则 由于受路基建设影响的土地面积大，恢复困难。根据自然本身的力量，需要很长时间才能实现生态恢复，恢复的效果具有很强的不确定性甚至可能导致生态恶化，因此生态恢复必须依靠工程建设本身。生态修复是指利用路基工程技术来改造受路基影响的周围环境，以恢复施工期间路边场地的生态能力，并实现长期稳定性。场地的地形，水文，土体结构的整修是生态修改复的主要措施，场地应具有良好的地形，水，土体结构等条件，并依靠综合路基设计。其可以保护生态环境，防止水土流失，并为农业和林业的生产与发展创造条件。

2 山区高速公路路基设计方法

2.1 在设计中采用高路堤 在山区高速公路设计上，在路堤施工设计方面宜采用填石路堤的设计方案，在设计方案中高路堤和填石路堤在稳定性和重型车辆通过性校验中都取得了良好的效果，同时在设计方案中采用高路堤的设计方案，在建设施工成本和资金投入方案也会比较的少。在高路堤设计的底部，采取填充材料时，应该注意选择透水性能和抗风化腐蚀性能比较好的石料进行高路堤底部的石料填充。在路堤的上部中部和底部施工中，都要注意铺设双层土木格栅，这样能够充分保证在高路堤的设计中不会出现地基不均匀沉降现象的发生，同时也能确保路基建设的稳定性和安全性。

2.2 高速路基设计中缓坡路基设计 在高速公路建设中，遇到缓坡道路建设施工阶段时，对于缓坡路面的路堤施工设计，由于受到路基填方空间范围限制，或者在缓坡路面施工时出现路面借方严重情况，则需要在设计方案中采用筋陡坡路堤的设计方法。在缓坡路基设方案中筋陡坡路堤方案和板桩墙设计方案相结合。这样能够充分保证在缓坡路面路基施工工程中的稳定性和安全性。这种组合式的设计方案，适用于狭窄的缓坡路面路基设计情况，通过这种设计方案能够有效减少路基借方情况的发生。

2.3 路堑高边坡设计方法 在高速公路在山区等的险峻地形进行施工设计工作时，遇到路堑高边坡情况时，要充分分析不同的地质环境和施工建设的实际情况，分别采用不同的板桩墙和挡墙，锚索，锚固等的不同加固方式进行加固。在高速公路建设遇到易发滑坡和崩塌地段时，应该对坡度进行清洁改造工作，适当进行开挖放缓斜坡的坡率，同时设计相应的防滑墙，抗滑桩并且结合锚固，锚索进行加固操作，并且注意绿化工作和防滑桩的防水工作。

2.4 山区高速公路路基的排水设计 在山区高速公路的建设中，路基的建设质量和强度受水影响的情况发生的比较普遍，同时路基建设和防水工作开展有着密切的联系。在山区高速公路路基建设上，会出现许多病害，并且产生施工建设病害的原因也是多种多样的，但是在所有病害发生原因中，水占据着重要影响位置。因此在山区高速公路设计中，必须重视对于路基排水性能的相关设计。路基排水设计上，应该结合高速路面上部的排水设计和下部的排水设计相结合的设计理念。在设计中应该充分将高速公路路面产生的积水，排除拦截到路面之下的路基建设范围之外，并且注意在路面设计上避免出现水漫流，并且路面积水聚集在相同的一个部分，甚至是产生下渗情况的发生。在路基施工设计时，如果在路基施工中有地下水文状况发生，就要采取相关设计方案，对地下水进行拦截和阻断，有效降低、疏干地下水，并且把地下水引流到路基建设施工以外的范围。在进行山区高速公路设计时，应该充分对建设项目的自然环境和地质环境进行调查研究。在地质条件调查中，一定要查地下水源的分布状况和高速公路施工路基的地质结构组成成分。对于建设施工情况比较复杂的地段，要进行全面重点的建设规划，充分考虑到路基排水和桥涵的合理布置。

3 山区高速公路路基设计要点

3.1 采用特定设计方案 山区地形环境复杂，设计者在进行路基设计时，往往要面对一些特殊的地形，需要制定有针对性的设计方案，解决地形问题。若地面横坡较陡峭，则要求设计者深入路段对地形有一个深入的了解，采用上、下分离的路基设计方法，降低坡度，提高护坡质量，节省施工费用。若该地区地形狭小，在路基设计过程中需减少借方问题，可采用加筋陡坡堤坝设计方案，减小填方作业对路基的限制，提高路基工程的稳定性。由于山区土壤湿度大，树体数量多，在进行路基设计时，应选择合适的填料，选用透水性较好的填料，以提高路基的稳定性。

3.2 加强防护设计 设计者在进行路基设计时，必须做好路基的防护设计。防护设计中应遵循环保经济的设计原则，选择合适的防护形式。高速公路防护形式较多，有竖梁加固等多种形式，在设计过程中需要对边坡进行有效的防护。设计者应遵循稳定性原则，根据当地地质条件，选择合适的防护形式。如边坡稳定性较差，需扩大平台宽度，若边坡下部较高，可采用竖向梁加固。若坡面石方比较破碎，可设置护面墙进行有效防护，在防护过程中，应保证边坡能与路景观相协调，进行多样化的绿化建设。当修建陡坡地段时，可利用石块建造挡土墙，有效地保护边坡。当坡度较低时，可采用铺草、修边等方法，以达到保护目的。

3.3 做好取土和弃土设计 设计者在进行取土、弃土设计时，对取土设计较为简单易行，可以在公路附近的荒地上取土，取土后可进行绿化建设，保持土地平整。由于山区地势起伏较大，在进行弃土设计时会产生大量弃方，因此在进行桥梁工程建设时，弃方的数量较大，影响了工程设计的顺利进行。所以要正确选择弃置地点，否则会引起土壤侵蚀问题。设计者在进行设计时，要综合考虑实际施工场地的地理因素，并与当地政府合作，对弃土场进行合理的规划，尽可能地把弃土场运进荒地，在运输过程中，还要做好土层平整及绿化建设。

3.4 强化排水系统设计 设计者在设计路基时，也要充分考虑路基排水问题，在填筑路段可利用坡脚的排水沟，连接附近的河道，将积水排入河道。挖方过程中，需要借助周边截水沟，将截水沟与排水沟连接起来，以有效地排出积水。设计者也可以建立统一的排水系统，改善路基的排水性能，如果在施工过程中，出现了较大的挖掘机方，可以设置急流槽帮助排水。

4 结语

总之，设计人员在进行山区高速公路路基设计时，会受到区域内水文、地质条件等多种因素的影响，因而设计难度较大。设计者需要遵循美观环保、因地制宜的设计原则，对山区高速公路路基进行科学、合理的设计，以确保路基工程在建设过程中更加顺利。设计者可结合国内外先进设计经验，根据工程的实际施工要求，改进和优化设计方案，促进路基工程的顺利实施，为施工企业带来更大的综合效益。