關(guān)于優(yōu)化平縱設(shè)計(jì),降低路基填土高度的思考

閆利峰 練向平

(1.天津高速公路集團(tuán)有限公司,天津 300000;2.津市市政工程設(shè)計(jì)研究院,天津 300000)

關(guān)于優(yōu)化平縱設(shè)計(jì),降低路基填土高度的思考

閆利峰1練向平2

(1.天津高速公路集團(tuán)有限公司,天津 300000;2.津市市政工程設(shè)計(jì)研究院,天津 300000)

針對(duì)高速公路路基填土高度問(wèn)題,提出了如何進(jìn)行平、縱面協(xié)調(diào)設(shè)計(jì),以確定合理的填挖高度,達(dá)到減少路基土方量,減少占用土地,最大限度減少對(duì)環(huán)境的破壞,節(jié)省工程投資的目的。

平面 縱斷面 填挖高度

1 降低路基填土高度的意義

我國(guó)土地資源緊缺,合理利用土地和切實(shí)保護(hù)耕地是我國(guó)的基本國(guó)策。為認(rèn)真貫徹黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于“實(shí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度”精神,在公路建設(shè)中進(jìn)一步合理利用土地資源,引導(dǎo)節(jié)約用地,提高土地利用率,交通部在2004年四月印發(fā)《關(guān)于在公路建設(shè)中實(shí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度的若干意見(jiàn)》的通知。而降低路基填土高度則可有效減少對(duì)耕地的占用量。

不僅如此,路基的設(shè)計(jì)高度、邊坡坡率、斷面形式還是影響路基穩(wěn)定和路基工程造價(jià)的直接因素。路基工程是公路主體功能的主要載體,為了解決高邊坡穩(wěn)定性,在挖方高邊坡防護(hù)支擋加固中大量采用了預(yù)應(yīng)力錨索(桿)、抗滑樁或抗滑擋墻措施,高路堤的地基還采用諸如水泥加固土樁、剛性樁等地基加固措施,這些措施也是影響公路工程造價(jià)的重要因素。是否采用高填深挖路基主要受路線總體設(shè)計(jì)控制,但如果過(guò)分地追求高標(biāo)準(zhǔn)的路線平面和縱面線形指標(biāo),或者單純追求路基填挖平衡,就會(huì)造成大填大挖,破壞山坡的自然平衡,對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生不良影響,甚至將會(huì)影響到小區(qū)域的生態(tài)平衡和路基工程的造價(jià)。高填土路基,由于其邊坡高度大、坡率緩,占有土地面積和路基填料用量巨大,會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成不良影響,加之高路堤對(duì)路基承載力要求較高,路基按規(guī)定的壓實(shí)度壓實(shí)后存在一定的工后殘余變形,還會(huì)影響路面的平整度。

由以上可知,一條公路當(dāng)路基寬度確定后,其路線長(zhǎng)度和填、挖高度就成為控制投資和占用土地的決定因素。降低路基填土高度和挖方深度對(duì)減少工程量、占地量、降低工程造價(jià)、提高邊坡穩(wěn)定性與行車(chē)的安全及舒適性都有重大的意義。在軟土地區(qū),降低路基填土高度還可使路基沉降數(shù)值與縮短固結(jié)穩(wěn)定期相對(duì)減少。在地質(zhì)不良地區(qū),減少挖方深度還可減少塌方。因此,想方設(shè)法消除高路基和深路塹的各種不利應(yīng)成為路基設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。

表1 天津市近幾年設(shè)計(jì)高速公路統(tǒng)計(jì)表

表2 日本高速公路行車(chē)速度統(tǒng)計(jì)表

2 天津市已完成設(shè)計(jì)高速填土概況

天津市至今為止已有近600多公里的高速公路,到2010年全市高速公路通車(chē)?yán)锍虒⑦_(dá)到1200km。對(duì)天津市近幾年設(shè)計(jì)的幾條高速公路的相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)如表1所示。

結(jié)合以上表格的數(shù)據(jù)分析可知,天津市早期修建高速公路的填土高度較低,近幾年修建的高速由于受相交道路、鐵路、開(kāi)發(fā)區(qū)、蓄滯洪區(qū)、通道增多等多方面因素的影響,路基平均填土高度越來(lái)越高,工程造價(jià)也逐步增長(zhǎng)。

3 如何降低路基填土高度

3.1 路線平面設(shè)計(jì)

圖1 兩方案縱斷設(shè)計(jì)比較

在路線平面設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)嚴(yán)格合理執(zhí)行有關(guān)規(guī)范,克服盲目追求高標(biāo)準(zhǔn)的傾向,應(yīng)充分結(jié)合地形、地貌、地質(zhì)、地物、水文氣象及環(huán)境等條件進(jìn)行合理設(shè)計(jì),把公路平縱橫三要素有機(jī)結(jié)合起來(lái),使線形直捷、連續(xù)、均衡,并與地形、地物相適應(yīng),與周?chē)宋摹h(huán)境相協(xié)調(diào)。平面線形不但應(yīng)與縱坡密切配合,而且應(yīng)注意大多數(shù)橫斷面的經(jīng)濟(jì)合理性,既要避免為了取直,使縱坡起伏過(guò)大或橫斷面填挖不合理,又要避免只求縱坡平順,隨彎就彎,造成線形過(guò)于彎曲,路線過(guò)長(zhǎng)的現(xiàn)象。

圖2 兩方案透視圖比較

表3 路基填土高度設(shè)計(jì)方案對(duì)比表

3.2 路線縱斷面設(shè)計(jì)

在路線縱斷面設(shè)計(jì)時(shí),縱面線形應(yīng)與地形相適應(yīng),設(shè)計(jì)成視覺(jué)連續(xù)、平順而圓滑的線形,避免在短距離內(nèi)出現(xiàn)頻繁起伏等。設(shè)計(jì)人員總是希望采用規(guī)范中的理想值,這本是無(wú)可厚非的,因?yàn)槿绻肪€處處都能滿足理想縱坡,那么路線上各種車(chē)輛的相互干擾最小,運(yùn)行狀況最為良好。但如引起路基填、挖方高度過(guò)高,對(duì)環(huán)境破壞過(guò)大,則值得商榷。公路上汽車(chē)的行駛速度是駕駛者根據(jù)路上的實(shí)際情況而采取的。根據(jù)日本的統(tǒng)計(jì)數(shù)字,現(xiàn)代高速公路中,85%～90%的車(chē)輛行駛低于設(shè)計(jì)速度,10%～15%的車(chē)輛行駛超出設(shè)計(jì)速度(見(jiàn)表2)?？偟膩?lái)說(shuō),采用高速和低速行駛的車(chē)輛是少數(shù),而采用中間速度的是多數(shù)。

據(jù)此,我們可以認(rèn)為,適當(dāng)采用較大縱坡對(duì)路線實(shí)際運(yùn)行并不會(huì)造成很大影響,尤其在高速公路具有中央分隔帶,分有快慢車(chē)道,車(chē)輛相互干擾較小的情況下更是如此。因此,我們?cè)谶M(jìn)縱坡設(shè)計(jì)時(shí),要靈活采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范值,盡量降低填挖高度。

對(duì)地形平坦、且不受洪水影響的路段應(yīng)采用低路堤(如雙向六車(chē)道高速公路,路基平均填、挖降低1米,平均每公里土石方數(shù)量減少3．6萬(wàn)方左右、減少占地約4．5畝),這樣不但可減少工程量,減少占用土地,對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)也達(dá)到最大限度。對(duì)地形復(fù)雜,相對(duì)高差大的路段,應(yīng)充分結(jié)合平面設(shè)計(jì),采用較大的坡率以盡量減小填挖方高度,這樣,對(duì)減少工程量、路基邊坡穩(wěn)定及減少對(duì)自然環(huán)境的破壞都有很好的效果。

下面我們對(duì)某平原區(qū)互通立交范圍內(nèi)一段約3．4km的高速公路路基高度控制設(shè)計(jì)進(jìn)行兩方案比較：方案一,采用高標(biāo)準(zhǔn)即規(guī)范上限值方案,縱坡坡度、豎曲線半徑、縱坡坡長(zhǎng)均采用高標(biāo)準(zhǔn)值;方案二,采用適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)即規(guī)范下限值方案,縱坡坡度、豎曲線半徑、縱坡坡長(zhǎng)均采用適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)值。具體方案比較見(jiàn)圖1、圖2及表3。從兩個(gè)方案的透視圖來(lái)看差別不大,均滿足車(chē)輛正常行駛的要求。經(jīng)比較,方案二工程造價(jià)低、路基方案最合理、占地也少。在構(gòu)造物較多的路段,適當(dāng)加大縱坡、減短坡長(zhǎng)、降低豎曲線半徑,特別是在互通立交范圍,通過(guò)合理運(yùn)用規(guī)范值可以適當(dāng)降低路基填土平均高度、降低工程造價(jià)。

3.3 平縱組合設(shè)計(jì)

平豎曲線一一對(duì)應(yīng),平曲線比豎曲線稍長(zhǎng)(通常簡(jiǎn)稱(chēng)“平包豎”),這是理想的平縱組合設(shè)計(jì)基本原則。但這幾年的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,往往不問(wèn)具體的平、縱指標(biāo)數(shù)值,機(jī)械地、毫無(wú)靈活性地執(zhí)行上述原則,常常為了滿足這一原則而采用緩坡或加大坡長(zhǎng),造成技術(shù)方案不盡合理或工程造價(jià)增加很大。平縱組合設(shè)計(jì)應(yīng)靈活處置。當(dāng)平、縱面設(shè)計(jì)指標(biāo)較低、坡度反向且坡差較大時(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào)平、縱組合設(shè)計(jì);當(dāng)平曲線半徑大于4000m,坡差小于1．5%,條件限制嚴(yán)格時(shí),平縱組合可以從寬控制;當(dāng)平曲線半徑大于6000m,縱斷面坡差小于1%(尤其是同方向坡),受其它條件限制時(shí),可以不考慮平縱組合要求。

4 結(jié)語(yǔ)

總之,路基平均填挖高度雖然受到諸多因素的影響,但通過(guò)平、縱面的綜合協(xié)調(diào)設(shè)計(jì),適當(dāng)降低平縱面設(shè)計(jì)的幾何指標(biāo),在保證采用指標(biāo)的連續(xù)性和均衡性的前提下,對(duì)公路服務(wù)質(zhì)量影響不大,但對(duì)降低路基平均填挖高度、減少路基土石方量、減少占用土地、保證路基邊坡穩(wěn)定、最大限度減少對(duì)環(huán)境的破壞、節(jié)省工程投資等方面卻有很好的效果。作為工程建設(shè)的管理者和設(shè)計(jì)者,如何對(duì)平、縱面綜合協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)以降低路基平均填挖高度,是一個(gè)非常重要的問(wèn)題,應(yīng)該引起我們足夠的重視。

[1]張雨化.公路勘測(cè)察設(shè)計(jì).

[2]公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范.

[3]降低造價(jià)公路設(shè)計(jì)指南(2005版).

閆利峰,道路橋梁高級(jí)工程師,身份證號(hào):120113197609090015。練向平,道路橋梁高級(jí)工程師,身份證號(hào):352625197810094170。