G341线隰县车家坡至永和岔口段二级公路路基设计分析

雷哲

摘要 随着我国道路网络的不断完善，道路的通行能力需要不断提高，普通国省道路面的改扩建项目随之日益增多。文章依托山西省临汾市G341线隰县车家坡至永和岔口段改建项目，对该次拟改建的二级公路一般及特殊路基的防护及排水、取弃土场及优化设计进行了统一分析，提出一些新的设计思路和想法，希望能为此领域的相关设计人员提供一些参考与借鉴。

关键词 道路工程，特殊路基；路面设计；排水防护

中图分类号 U417.3文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）05-0120-03

0 引言

随着我国道路网络的不断完善，道路的通行能力需要不断提高，普通国省道路面的改扩建项目随之日益增多。改建项目的施工面临着一些挑战，包括山区地形条件的复杂性、土方工程的复杂性和施工期间的环境保护等问题。而新旧路基衔接处的处理也是一个重要的问题，需要结合地形和土壤条件，采取合理的处理措施，以确保路面的平整度和稳定性。因此，在改建项目的规划和施工过程中，需要充分考虑这些挑战，并采取相应的措施来确保工程的质量和进度。改扩建项目除了路基设计，桥梁、排水和防护设施也需要进行充分的修复和改建，损坏的桥梁需要进行维修或重建，以确保通行安全。排水系统需要进行清理和更新，以防止道路积水。有损坏的防护设施需要进行修复，以保证道路使用的安全性[1-2]。

1 设计原则

（1）路基横断面使用整体式路基，整体式路基宽度为12 m，其中，行车道2×3.5 m，硬路肩2×1.75 m，土路肩2×0.75 m；隧道处路基宽10 m，其中，行车道2×3.5 m，硬路肩2×0.75 m，土路肩2×0.75 m。

（2）路基采用双向横坡，行车道、路缘带、硬路肩及土路肩横坡均为2%。

（3）路基的路线设计中心线为路基中线，高程设计线为路基中心标高。

（4）填方路段在坡脚外设1 m宽的护坡道。

（5）当挖方高度大于12 m时，碎落台宽度为1.5 m，隧道进出口段落碎落台宽度为2 m，其余段落碎落台宽度为1 m。

（6）路基超高采用按中轴旋转的方式。最大超高横坡度为6%，超高过渡在缓和曲线内完成。

2 路基设计

2.1 一般路基设计

对于填方路基，边坡高度小于等于8 m的部分边坡坡率为1∶1.5；大于8 m小于等于20 m的部分，边坡坡率为1∶1.75。

对于黄土挖方边坡，0～24 m边坡坡率均为1∶0.75，24 m以上边坡坡率为1∶1，每8 m高设一级平台，平台宽2 m。经过边坡验算当边坡高度大于40 m时，在24 m处的平台宽度为6 m，48 m处的平台为4 m宽。

对于卵石土+黄土挖方边坡，边坡坡率均为1∶1，每8 m高设一级2 m宽平台，并用护面墙对挖方边坡进行防护。

2.2 特殊路基设计

2.2.1 高填路基

高填路基需要对沉降进行控制，主要措施如下：

（1）对地基进行处理，对土质路堤基底采用强夯法进行处理。

（2）边坡稳定：高填路基的边坡稳定性对整个工程的安全性至关重要，应选择适当的边坡坡度进行有效支护，如挡土墙、护坡网等，确保填土坡体的稳定。

（3）环境影响：高填路基的建设可能对周围环境产生一定的影响，如土地利用变化、水质变化等。在设计中考虑并采取相应的环境保护措施，减缓对自然环境的干扰。

（4）材料选择：选择合适的填料材料，确保填土的质量符合工程要求。合理的填料選择有助于提高路基的承载能力和稳定性。

（5）变形监测：在施工和使用过程中，实施有效的变形监测系统，及时发现并处理填土坡体的变形和沉降问题，确保路基的稳定性。

2.2.2 深挖路堑

深挖路堑设计涉及在地下挖掘形成深层的路堑，因此需要更加精细和谨慎地规划和采取合适的工程措施，以确保路堑的稳定性、安全性和持久性。以下是深挖路堑设计涉及的一些关键方面：

地质勘察：在深挖路堑设计前，必须进行详尽的地质勘察，了解地下岩土的情况、水文地质特征等。这有助于识别潜在的地质风险，采取相应的防护和支护措施。

支护结构：根据地质情况设计合适的支护结构，以确保挖掘过程中边坡稳定，这可能包括土工格栅、锚杆、深层桩或深层墙等支护形式。

地下水管理：深挖路堑可能面临地下水位上升的问题。科学设计排水系统，通过井点、抽水井或其他排水设施来降低地下水位，确保路堑的稳定。

斜坡角度：在深挖路堑设计中，斜坡的选择是关键。通过合理选择边坡的倾斜角度，可以减少土方的塌方风险，提高挖掘的安全性。

环境保护：考虑深挖路堑对周围环境的影响，采取相应的环保措施，减少扬尘、水质污染等不良影响。

监测系统：在挖掘和使用阶段，设置合适的监测系统，定期检查挖掘边坡和支护结构的稳定性，及时发现并解决潜在问题。

深挖路堑设计需要综合考虑地质、工程、环境和社会因素，确保工程的可持续性和安全性。在设计和实施过程中，建议与专业的地质、土木工程师以及相关政府部门密切合作，以确保项目成功完成。

2.2.3 低填浅挖路基

为确保路床的CBR值和压实度满足要求，填土高度小于等于2 m的路段对原地面进行重锤夯实处理，控制最后一击小于2 cm。挖方深度小于2 m的土质路段或软弱岩石路段根据规范采用“超挖80 cm后回填分层碾压65 cm，再铺筑15 cm砂砾”进行处理。

2.2.4 新旧路基衔接

在新旧路基衔接处，应先对路基边坡进行清表30 cm，然后开挖不小于1 m的台阶；加宽部分宽度小于3 m时，按3 m加宽；当加宽部分填土高度大于2 m时，在拼接处路床顶以下15 cm处铺设一层土工格栅以防止新旧路基不均匀沉降。加宽路基填土高度小于8 m，原地面采用夯击能500 kN·m重夯夯实；路基填土高度大于8 m，原地面采用夯击能1 000 kN·m强夯夯实，并每填高2 m采用夯击能300 kN·m满幅重夯。

2.2.5 桥头路基

桥头路段为湿陷性黄土地段时，采用强夯消除全部湿陷性。为减少路基与构造物之间的不均匀沉降，对台背路基填土采用土工格栅处理。

2.2.6 陡坡路堤或填挖交接路基

为增强路堤的稳定性及避免差异沉降的产生，对路基纵向填挖交界处以及半填半挖路基采用双线土工格栅处理，要求其纵横向极限抗拉强度不小于80 kN/m。填土高度小于等于3 m时，铺设1层土工格栅。土工格栅满铺于路床底面以下80 cm处，填土高度大于3 m时，每隔2 m铺筑一层土工格栅，路基的压实度要求达到96%。

3 路基防护设计

3.1 填方路堤边坡防护

（1）一般填土路堤：当填土高度小于等于5 m时，采用植草防护；当边坡高度大于5 m时，采用拱形骨架防护，并在拱形骨架中植草。

（2）设置挡墙（护岸）路堤：对于边坡伸出较远、压占建筑物及乡村路的路段，设置仰斜式挡土墙。

（3）设置护脚及护肩路堤：地面横坡与填方边坡相近的路段，为减少用地，增强路基整体稳定性，设置护脚，路肩填土高度小于2 m的不易填筑路段设置护肩。

（4）设置护坡：主线桥头两端采用浆砌片石路堤护坡。

（5）排水系统：确保填方路堤的排水系统设计合理，有效排除雨水，减少水分对边坡的浸蚀和软化。

3.2 挖方路堑边坡防护

挖方路堑边坡防护是为了保护边坡的稳定性，防止土方塌方和坡面侵蚀。以下是一些常见的挖方路堑边坡防护措施：

（1）挡土墙：在挖方路堑的边坡设置挡土墙，采用合理的结构形式來阻止土方的滑坡，确保边坡的稳定。挡土墙的设计应根据土壤性质和水流情况进行考虑。

（2）护坡网：在挖方路堑的边坡覆盖护坡网，防止土壤侵蚀和坡面的坍塌。护坡网可以适应各种坡度和形状的边坡。

（3）喷锚支护：通过在边坡上进行喷锚支护，将锚杆深入土体，增加土体的抗滑能力，提高边坡的稳定性。

（4）岩爆网：对于边坡中存在岩石的情况，可以采用岩爆网进行防护，防止岩石块体滑落。

（5）植被覆盖：在挖方路堑的边坡上进行植被覆盖，通过植草、植被等方式减缓水流速度，减少浸蚀，提高边坡稳定性。

（6）排水系统：设计合理的排水系统，确保挖方路堑中的水分迅速排除，减轻水分对边坡的浸蚀和软化。

（7）短支挡墙：在边坡上设置短支挡墙，用于抵挡土方的滑移，增加坡面的抗滑能力。

（8）土工格栅：在边坡上设置土工格栅，用以防止土方的侵蚀，提高坡面的稳定性。

（9）地质布：铺设地质布在边坡表面，可以防止土壤侵蚀，提高坡面的稳定性。

选择适当的挖方路堑边坡防护措施需要根据具体的地质条件、气候和土壤特性进行综合考虑。合理的防护设计有助于保障挖方路堑的安全和稳定。

4 路基、路面排水设计

排水系统在道路工程中的作用非常重要，主要包括路基排水系统和路面排水系统。这两个系统协同工作，确保道路在各种气候和地形条件下能够有效排水，维护道路的稳定性和安全性。

4.1 填方路段的路基排水系统

（1）确保排水沟的纵向坡度合理，以促使水流畅通，防止积水和坡脚浸蚀。

（2）急流槽的设计要考虑流速，以防止沟槽内的水流速过快而引发浸蚀。

（3）与附近涵洞或自然沟的连接要确保通畅，以防止水流受阻。

4.2 挖方路段的路基排水系统

（1）挖方边坡外的截水沟和挖方平台的平台截水沟应合理布置，确保截水效果。

（2）急流槽的设置要有充分的连接，以促使挖方路段和填方路段的排水系统畅通连接。

4.3 过村路段的路基排水系统

（1）主要依靠路基两边的边沟、涵洞等将水排入自然沟渠。

（2）边沟的设计要符合当地农田和建筑物的布局，以免排水系统对周边环境造成不良影响。

（3）针对涵洞的设计，要确保安全通畅，并采取措施防止冲毁农田或建筑物。

4.4 路面排水系统

（1）确保路面横坡的设计合理，以便将水顺利排入边沟或排水沟。

（2）对于超高地段，拦水带的设置要有针对性，以防水流对路基外的影响。

（3）急流槽的合理设置能够加速排水过程，减缓水流速度。

总体来说，设计中的排水系统要充分考虑地形、气候和地质条件，确保在各种情况下都能有效地排水，减少对道路和周边环境的不良影响。

5 取弃土设计

在土方工程中，取土场的选址至关重要。建议优先选择荒地，尽量远离公路视线，同时，需结合当地国土资源综合开发规划，偏向贫瘠地段，以实现对生态环境影响的最小化。在取土过程中，务必注意保护地表植被和水资源，避免生态破坏。取土后，执行必要的平整工作，采用表土覆盖和绿化措施（植树、植草），以促进生态恢复。同时，要考虑良好的排水设计，避免因土方施工而引发水资源问题。综合而言，取土场的规划和管理需遵循环保原则，确保取土对周边环境的最小化影响。

隧道弃渣和路堑废方的处理，需积极与当地村委协商，将这些废弃物弃置于荒山冲沟或低洼处并综合利用，可以有效解决当地人口众多而耕地有限的问题，实现资源的可持续利用。这种做法既为人民造福，又减轻了土地资源的压力。为确保环境友好，需要在弃渣和废方处理区域临空面设置护脚或挡墙，以防止可能的滑坡或坡面崩塌。同时，在边缘处应设置排水设施，有效引导雨水，防止雨水积聚和地质灾害的发生。这一综合性的管理方案有助于实现废弃物的可持续利用，同时，保护当地环境和资源。

6 路基设计优化

进行路基路面的优化设计时，还需要考虑以下方面，以确保道路系统的全面性能和可持续性：

可持续性和环保：采用可持续的设计原则，包括使用可再生能源、降低碳足迹、减少对自然资源的依赖等，以确保道路系统的环保性。

可达性：确保道路系统设计能够提高城市和农村地区的可达性，促进经济发展和社会互联性。

社会影响评估：评估道路建设对当地社区和居民的社会影响，采取措施减少对周边社区的不利影响。

新技术应用：探索新技术的应用，例如3D打印、智能材料、自愈合材料等，以提高道路系统的耐久性和维护效率。

通过全面考虑以上因素，可以制定一个更加综合和可持续的路基路面设计方案，满足道路系统的各种需求，并在设计阶段解决可能出现的问题，提高道路系统的质量和性能。

7 总结

随着公路的不断发展和公路等级的不断提高，各种特殊路基处理逐渐增多，因此路基设计中要做到因地制宜、环保美观、经济合理。这就给现阶段的路基设计工作提出了新的、更高的要求，该文仅通过对G341线隰县车家坡至永和岔口段公路路基的设计分析介绍，提出的一些设计思路和想法，供大家参考。

参考文献

[1]公路路基设计规范： JTG D30—2004[S]. 北京：人民交通出版社， 2004.

[2]邓学钧， 张登文， 徐志宏. 路基路面工程（第三版）[M]. 北京：人民交通出版社， 2008.