公路工程设计中路线布设及路基设计研究

但强

公路工程是国家建设基础工程，建设质量直接影响宏观交通运输能力。在设计此类工程时，设计重点为布设路线与设计路基。本文分析了公路工程设计基本思路，从布设路线和设计路基两个方面进行设计分析。

公路工程设计中布设路线和建设路基是重点内容，与公路通行安全性与服役周期长度密切相关。公路路线较长，建设环境较多元，应针对不同建设环境进行差异化设计。科学布设路线可降低工程预算，促进高效率通行。路基设计合理性则会影响公路使用舒适度，影响交通安全。在规划设计时，应基于地质水文条件，对农田、河流等特殊环境进行对应设计，优化设计方案。

一、路线布设

1.选线

在布设路线时应综合地形条件，分析路线布局要求。道路选线应协调自然环境、公路路线的关系。所谓道路选线，即在道路建设区域内设计具有建设可行性、在建设成本方面也较为科学的实用性路线方案。路线设计是工程质控和成本控制的重要环节，应做好勘测工作，促进科学选线，合理节约成本，综合多方因素，路线布设从宏观到微观，逐步精细化，科学分设阶段设计。应行多方案设计，筛选最优计划。路线布设中，应明确起点与终点情况，定位中间控制点，以宏观路网设计为前提，还应与城市规划相一致。应分析公路路段所处环境，对于靠近城镇或者重要交通枢纽（如港口）等环境公路设计，不仅应考虑公路本身性质，而且应了解城市发展布局，根据设计要求采用支线连接布线、绕行布线或者穿越布线等设计总方案。

2.坡度控制

针对沿线城镇进行路线布设时，通常公路与城镇规划区间隔应设置为（2～5）km，可适当放宽，但应≤8km。当针对地势复杂的山岭地区进行选线时，可采用三种方式进行选线。其一为沿河线，其二为山脊线，其三为越岭线。在选线时应科学控制长度，控制平均坡度，预留纵坡空间。路线布设从难到易推进，非特殊要求路段不针对展线路段设计反向坡度。布线时应考虑行车平稳性，以保证高速行驶安全，提高行车舒适度。应减少非必要工程量以控制建设成本，设计中技术指标尽量不触底，也避免过度追求高技术指标增加施工难度和建设成本。

3.平面线形设计

平面线形应保证连续和舒适，尽量采用直捷设计。路线应适应所在地地物、地形，和工程建设环境协调一致。应符合行驶力学要求，加强立体线形设计，保证指标均衡，提升视觉质量，促进公路安全舒适。在长直线路段尽头，应避免使用小半径曲线设计，下坡方向路线尽头重点进行设计。当地形具有局限性，必须使用小半径曲线时，可在其中间路段加设过渡性曲线，控制纵坡规格，并应避免连续性急弯设计。

4.爬坡道

在设计爬坡道时，应综合纵坡总长度，使其满足路况要求。此外，应结合荷载车辆类型，结合车辆载重等要求控制坡度。应分析纵断面线形，设计行程图，对车速曲线进行绘制，定位最低速以下路段，进而设计爬坡路段。路线起点与终点应具有良好通视条件，保证过度顺适且驾驶人员方便辨认。

5.超高设计

超高设计应符合段落高度要求，结合预期行驶速度和相关半径进行超高坡度设计，还应综合车流量预设。超高设计应综合自然条件，与路面类型一致，综合多方因素确定超高参数。设计下坡路段时，应保证车辆可安全通过，通过建模实验等分析行驶速度，保证路段使用功能。应在旋线中设置过渡段，超高过渡段中可设计二次抛物线，保证圆滑顺适连接。特殊路段，如陡峭路段等，应进行车速验算防止超速。

二、路基设计

1.陡坡、高边坡

陡坡与高边坡路基对稳定性有较高要求，受高差等因素影响，较易发生沉降。此外，陡坡、高边坡路段需要加强支护，预防坡体异物坠落影响行车安全。在此类路段设计路基时，首先应对基底进行加固。观察实际建设环境，地基强度弱需要高填土的路段，应采取换填措施，通过开山获取石渣等方式，在基底部位铺设粗粒填料。为提升地基公路承载力指标，也可通过强夯增加地基强度，或对该区域进行冲击碾压，改善强度，促进路基稳定建设。差异沉降主要发生在高路堤区域。为缓解沉降，应以1m为间隔冲击碾压地基、路堤，加大路堤压实度，提升路基综合强度。此外，此种路堤环境中水体侵蚀易加重沉降，应优化排水设计，确保排水设施布置符合服役期间道路排水要求，并为边坡配套防护设计。地面横坡过陡，即超过1:5时，应增强支挡力度。在此类环境中，应在原地面进行台阶挖设，然后在相应位置安装土工格栅，结合实际地质条件与地形地貌，综合路基稳定性，设计防滑设施，例如采用支挡结构进行路基坡脚加固、使用坡脚护脚等。

2.崩塌堆积路段

崩塌堆积路段属于特殊设计环境。在开展此设计时，沿着河岸斜坡设计路基。此种环境下，路基受到河流下蚀切割影响，导致周围地形通常相对陡峭。在软岩与硬质岩石交叉区域，出现绝壁地形或者出现陡坎的风险更高。受此影响，软岩对硬岩造成冲击，导致稳定性减弱，进而出现崩塌等后果。在河流沿岸建设公路路基时，通常为陡坡类不良地形，同时常见落石堆积。以某工程为例，在该次工程中，经实地考察和地质测绘数据的分析，显示堆积碎石以砂岩为核心成分，粒径规格（20～50）cm，其中大规格粒径达到（5～10）m，分布区域以斜坡为主。此类崩塌堆积对公路建设影响较大，易引起坍塌、滑坡。针对此种情况，应对填挖高度进行科学控制，适宜高度为（5～8）m。在该工程中，挖方比例设计为（1：0.75～1:1）。

3.交界区域

交界路基即是在填挖时纵向与横向相交，属于强化处理措施。此种设计适用于地面偏陡路段或者填挖高差较大路段（高差通常＞3m）。横向设计半填半挖路基，划定路床区域，在该区域内进行80cm厚超挖，在回填时采用分层碾压回填方式，保证路床填土夯实。当路基建设材质为石质时，应在二层土工格栅位置控制挖掘深度，缓解路基横向受力失衡，降低不均匀沉降影响。半填半挖施工和填挖交界区域应采用双向土工格栅修建路基。在路基设计中，应结合交界区域地下水情况，分析水体渗出量，科学规划地下盲沟，或者从建设环境出发设计临时排水沟，促进地下水有效排出（见图1）。

图1 填挖交界处理

4.排水系统

挖方路段和填方路段应进行差异化排水设计。设计挖方段排水系统时，系统中包括截水沟与路基边沟。应以勘查数据为依据，分析附近环境地质水文情况，科学设计施工。填方设计中，多采用矩形横断面或者梯形横断面，应根据排水量需求设计横截面面积，保证排水系统规格符合应用要求。应根据排水需求科学设计，保证排水效果。

5.软基处理

部分路段建设环境为水田或者淤泥等环境，此类路段为软路基。此类路基极易发生不均匀沉降，造成后续路面开裂或滑动性破坏等。河谷地带也较易发生此种情况。软路基设计需要科学处理。淤泥深度超过3m，则应进行竖向排水体建设，采用粒料桩，实施真空预压处理，通过强夯或者使用CFG和刚性桩进行加固，也可进行强夯置换处理。淤泥深度不足3m则进行浅层处理即可。在进行此类路基设计时，选择抛石挤淤或者换填垫层方法进行处理，也可使用稳定剂促进路基加固。在上述方法中，换填垫层较为常用，应用此方法时，首先清除软土基质，清理完成后选择高透水性材料予以回填，最后碾压加固，保证回填材料被夯实。

三、结语

综上所述，在公路建设中工程设计是第一环节。在此环节中，应科学布设路线，保证路线分布科学高效，合理压缩设计成本。应对路基进行重点设计，保证路基和公路稳定性，促进行车安全。在设计中，应结合建设环境完善相应设计，做好边坡支护、路基挖填、排水和夯实，提升路基强度，并调整科学的行车视觉间距，降低交通事故风险。