高速公路低路堤設計探討

　　摘要：隨著地方經濟快速增長，路網密度不斷加大，橫穿高速公路的需求增多，高速公路路堤高度居高不小。本文針對控制高速公路路堤高度的各種因素，從農村城鎮化，耕種機械化、土地集約化等方面，并結合農田耕種近遠期狀況，提出了通過適當歸并地方機耕，農汽道路，修建輔道，適當設置支線上跨橋和人行通道等方法降低路基填土高度，以供讀者參考。
　　關鍵詞：高速公路　低路堤　設計
　　中圖分類號：U416　文獻標識碼：A　文章編號：1672-3791(2012)01(b)-0060-02
　　隨著我國經濟的快速增長，路網不斷加密，橫穿高速公路的需求增多，導致高速公路路堤日趨增高。然而過高的路堤將大量占用土地資源，增加工程規模和工程實施難度。如何有效地降低填土高度，節省不可再生的土地資源，走可持續發展道路，對高速公路建設來說尤其重要。因此，有必要對降低高速公路填土高度設計思路進行研究探索，為今后進一步探索高速公路低路堤方案建設積累經驗。
　　根據國內外有關高速公路建設資料顯示，國外有很多高速公路填土很低，特別是發達國家更是如此，但其大部分有特定環境，如交通工具基本是機動車，可以直接使用高速公路，農村人口比例極少，農業基本是機械化，對橫穿高速公路的需求極少。國內也有填土高度很低的高速公路，有的省份人口密度小，農村多集中居住，出行方向較明確，便于采用支線上跨解決橫向跨越；有的地區，人口密度大，農村相對分散，但鄉鎮企業發達，農村人口想城鎮轉化明顯，并且項目多處于大、中城市郊區，采用了較多的支線上跨橋解決高速公路填土高度的問題。
　　1　對低路堤概念的理解和認識
　　所謂低路堤設計方案，應是對某具體的路段來說，比傳統設計的路基填土高度有大幅度降低的方案。對于低路堤設計方案不宜確定某一個具體填土高度或一個填土高度范圍，它的填土高度應隨不同的路段和不同的設計約束條件有所不同，其填土高度應該是在滿足高速公路本身的技術要求的前提下采取一定的措施后，在降低路堤填土高度的同時，又解決高速公路以外其他的需求，并且達到綜合效益最佳作為目標值。
　　2　降低高速公路填土高度的技術措施
　　控制高速公路填土高度的因素一般有：河流的防洪和通航標準、向驕傲道路的通行凈空、鄉村道路橫向穿越的將空、高速公路路基的最小填土高度等。如果使橡膠的等級道路和鄉村道路全部上跨高速公路，縱斷面只受防洪、通航和路基最小填土高度控制，理論上，其填土高度影視最低的。但是，將所有的橫穿道路都上跨也是不現實的。因此，可以從以下幾方面采取技術措施來降低填土高度。
　　(1)對相交的等級公路交叉方式進行分析，在條件許可時，盡可能使支線上跨高速公路。
　　(2)對機耕標準以上的地方道路進行歸并，結合路網，每2km～5km設置一處支線上跨天橋解決橫向溝通問題。
　　(3)設置輔道使地方道路路網與合并后設置的支線上跨天橋銜接。
　　(4)對下穿高速公路的道路，在可能的情況下，盡量下挖。
　　3　低填土高速公路設計考慮因素
　　3.1　路基最小填土高度控制
　　最小填土高度的確定，一般從防洪，路基干濕類型、路基強度及壓實過渡、道路排水和運營期沉降等方面分析，綜合確定，具體分析如下。
　　(1)防洪。
　　對區域內水文、水力進行分析計算，確定區域內百年一遇的設計洪水水位，根據此結果確定滿足防洪要求的最低路基高度。
　　(2)路基干濕類型。
　　填土高度過低將造成地下水對路床產生不利影響，使路床強度降低，一般要求路基處于干燥或中濕狀態。路基干濕類型，按最不利季節路床底面以下80cm深度內的平均相對含水量確定。
　　根據區域的自然區劃和地下水的分布情況，以及土性特征，根據有關的規范可以得出要使路基處于中濕以上狀態的最小路基高度。
　　(3)路基強度及壓實過渡。
　　作用于路基的荷載，有路基的自重(即靜載)和汽車的輪重(即動載或活載)。荷載使相當深度內的路基處于應力狀態。合理的設計，應使路基土在荷載作用下盡可能產生彈性變形，這樣才能在車輪駛過以后回復原狀，保證路基相對穩定。最小路基高度可按交通荷載(輪載)引起的變形求得或從交通荷載(輪載)產生的剪應力求得。路基工作區土基的強度與穩定性，對于保證路面強度與穩定性，滿足行車要求極為重要，因此，對路基的土質及含水量與水穩定性、壓實度等，應予控制。
　　當工作區深度大于路基填土高度時，行車荷載不只作用于路堤，而且作用于天然地基上部土層，為此，天然地基上部土層應予壓實或采取必要措施，以滿足路基工作區的設計要求。對于低路堤路段，由于汽車荷載的影響，路基必須達到一定的強度才能在荷載作用下產生彈性變形。為滿足這一條件，路基設計規范中提出了路基不同層位應滿足的CBR值和壓實度的要求。對于低路堤路段，為保證路基填土壓實度，存在著壓實度過渡的問題，為了使壓實度達到要求，設計中常需向下翻挖進行處理，使壓實度逐步過渡到要求值，確保路基的強度，減少因荷載引橋的破壞。
　　
　　(4)道路排水系統。
　　道路排水系統包括路面排水、中央分隔帶排水和路基排水三部分。
　　①路面排水。
　　路面水絕大部分沿路線縱坡和路面橫坡漫流，經路基邊坡進入邊溝，排至路基之外，另一部分路面下滲水通過設置在基層頂面的瀝青封層表面和路肩下的縱向塑料盲溝以及每隔10m一道橫向塑料盲溝排至邊坡，流入邊溝。
　　②中央分隔帶排水。
　　為排除中央分隔帶下滲水，路基最小填土高度應考慮保證塑料排水管的水能排出。
　　③路基排水。
　　路基排水主要通過兩側的邊溝來進行。邊溝應用一定縱坡，如高速公路填土過低，將影響邊溝功能，有可能引起積水，威脅路基安全。
　　3.2　與橫穿道路交叉處理
　　(1)與等級道路交叉處理。
　　根據等級道路與高速公路交叉處的地形地物，盡可能采用支線上跨方式。
　　(2)與地方機耕道路交叉處理。
　　采用歸并，每2～5公里設置一處支線上跨天橋方式跨越高速公路。
　　(3)與人行道路交叉處理。
　　盡可能利用跨河橋孔，設置人行通道，解決老百姓橫穿高速公路耕種需要。對于存在密集、橫向出行及耕作需求量大的路段，合理設置人行通道。
　　3.3　輔道設置
　　(1)輔道設置的必要性。
　　為減少地方道路橫穿高速公路的數量，設計采取了對沿線機耕標準以上地方道路進行歸并的措施，且每2km～5km左右設置一處上跨天橋，為滿足兩側群眾機械耕作出行要求以及地方路網銜接需求考慮，對于采取低路堤設計方案路段(地方道路歸并段落)應設置輔道工程，以便保證地方路網之間的溝通。
　　(2)輔道的布設方案。
　　輔道布設有三種方案。方案一：單側設置輔道或利用施工便道改造；方案二：一側設置輔道、另一側利用施工便道改造；方案三：兩側設置輔道。三種方案比較見表1。
　　輔道原則上設置在高速公路兩側200m范圍內，為了盡可能少占用耕地和減少拆遷，可結合農田耕地現狀，對現有鄉村道路和田間道路進行改造。
　　(3)輔道標準。
　　輔道路基寬6.0m，路面寬5.0m。輔道路面結構為22cm水泥砼+18cm水泥碎石+15cm，6％石灰土。
　　低路堤段兩側輔道設置以恢復、溝通被高速公路切斷的地方道路為原則，跨越河流和溝渠設置相應的農橋和涵洞等構造物，寬度與路基相同。
　　4　高速公路低路堤方案理念的體現
　　高速公路低路堤方案可持續發展理念具體體現在以下幾個方面。
　　(1)節省國土資源。
　　(2)在修建高速公路的同時，增設了輔道，對農村路網起了補充和完善的作用，大道了多贏的效果。
　　(3)對農村城鎮化改造起到了積極的呼應和促進作用。
　　(4)降低了高速公路建設成本和養護成本，減小了工后沉降，提高了高速公路使用品質。
　　(5)由于路堤高度的降低，大大改善了高速公路本身的景觀效果，使之更貼近自然。
　　然而高速公路低路堤方案實施的難度依然存在。
　　①目前我國農村還是各自農田承包的格局，通道數量的減少，勢必增加農民耕種繞行的距離，農民難以接受。
　　⑦雖然低路堤方案與農村城鎮化改造相呼應，遠期很有利，但近期農民橫穿高速公路需繞行的事實不可回避，矛盾較為突出，還需要進一步加大宣傳力度和提高認識。
　　5　結語
　　所謂的低路堤設計方案是針對項目區域自然地理環境、社會經濟發展狀況以及沿線群眾生產生活方式，改變以往思路，適當歸并沿線地方道路，盡可能采用地方道路上跨高速公路的方式，處理好高速公路的建設與沿線群眾的生產生活近期需求和遠期發展的關系，達到節約資源，保護環境的目