基于復雜地質環境的高速公路路面設計

李金鳳

摘? 要：復雜地質環境下的高速公路路面設計是公路設計項目中的重點和難點，同時也在很大程度上影響公路的安全性和使用壽命。采用怎樣的設計方法能夠有效提升復雜地質環境下高速公路路面設計的質量，保證公路的安全性和使用壽命，成為公路設計人員主要探討的問題。該文針對某復雜地質環境高速公路路面設計項目進行分析，對公路設計原則和相應的措施進行了探討和分析。

關鍵詞：復雜地質環境;高速公路;路面設計

中圖分類號：U445? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 工程概況

某高速公路地處區域地質環境十分復雜，在公路路面設計上具有一定的難度，并存在一些典型問題。該工程路線全長20 km，同期新建、改建輔道長度為11 km，舊路挖補罩面10 km，能夠完全利用的舊路長度有10 km，需要建設一條長8 km的連接線。公路全線建設標準為四車道高速公路，設計速度100 km/h。路基寬度23 m，其中包括2.0 m的中央分隔帶以及0.5 m的左側路緣帶，行車道寬度為2×3.75 m。需要建設橋涵的路段，其設計車輛荷載等級為公路-I級。

2 工程設計規范及設計原則

2.1 工程設計難點

通過嚴謹細致的地質調查我們發現該公路沿線地形條件復雜，存在較大的縱坡，并且工程所在區域屬于我國現代綜合交通運輸體系的重要區域，該項目屬于體系的重要組成部分，也是當地發展旅游行業的重要基礎設施項目。所以工程整體的質量要求較高。另外，在隧道建設區域，主要包括粉砂巖、深灰色砂巖等巖石類型，并且巖層受斷層影響，發育破碎。工程整體路程較長且位于高海拔地區。該項目穿越多出自然保護區和旅游景區，并且是水土流失重點保護區，需要重點保護施工區域內的地表水和土壤。通過實地調查發現，當地適合做棄土場的區域十分有限;并且整體的地形結構十分復雜，能夠作為施工平臺的區域很少，施工環境較差。

2.2 工程設計原則

2.2.1 該項目應該堅持多方案論證優選的原則

由于項目本身地質條件相對復雜，影響工程設計的因素較多，設計過程中要考慮公路對沿線村莊、自然保護區、旅游景區、地表水等區域的影響。因此，為了保證設計方案的嚴謹性，要組織各個行業的專家對設計方案進行反復論證，并分析設計方案對不同對象的影響程度，確定方案的可行性、經濟性以及對環境的影響程度，從而保證設計方案的科學性、安全性、環保性。

2.2.2 該項目的設計工作應該充分迎合當地地質條件

由于地質環境相對復雜，設計過程中應該適當提高質量技術指標，從而保證公路投入運用后駕駛員的行車安全。另外，高質量技術能夠在保證施工質量的同時降低工程造價，并讓公路路線與當地地形互相協調，避免公路建設行為導致當地出現不良的連鎖反應。

2.2.3 公路設計應該避免影響當地生態環境

相比其他項目，公路項目對于生態環境的影響更大。所以，設計人員在公路路線設計及施工工藝選擇上，應該盡量選擇對當地生態環境破壞較小的方案。

2.2.4 靈活優化部分路線方案

在控制設計方案符合總路線走向的前提下，可以對部分路段的路線進行靈活優化，盡量避免極限設計情況的出現，提高公路的安全性和舒適性。

2.3 公路設計規范

該工程設計工作需要按照以下標準開展。《公路工程技術標準》、《公路路線設計規范》、《公路路基設計規范》、《公路排水設計規范》、《公路瀝青路面設計規范》。以上規范均選擇國家頒布的最新設計規范。

3 復雜地質環境下的高速公路路面設計

3.1 對設計因素進行綜合考量

交通量、水文地質情況、氣候條件、地質情況都是影響設計參數選擇的重要因素，所以在確定設計參數之前要對設計因素進行綜合考量，從而選擇符合當地實際情況的路面結構和路面等級。由于該項目所在區域已經建成了同等級的公路，我們設計人員可以調查已有公路路面情況以及公路運行情況，確定當地公路路面容易出現的病害，并選取相應的設計參數，保證公路的使用壽命。

3.2 優化路面結構設計

在開展設計工作之前，需要根據工程任務書，確定路面的面層類型，并對公路的設計彎沉值和一年內車道累積當量軸次進行預估。然后根據路基的土質類型劃分施工路段，一段施工路段的長度控制在500 m左右較好，對于不同路段土基的回彈模量也需要通過調查確定。以上信息得以確定后，即可開始選擇路面結構方案，并確定不同結構層的設計參數。對于不滿足實際需求的設計方案，需要對設計結構進行調整，材料配比同樣也需要重新選擇，并通過試驗確定材料的抗拉強度是否能夠滿足實際需求。

3.3 項目長大縱坡路段路面設計方案

車輛在上坡路段行駛時，往往會將發動機內燃燒不完全的燃油以油霧的形式排至瀝青路面上;由于汽油或柴油的性質與瀝青相似，則會導致路面上的瀝青被稀釋，出現路面軟化的問題。另外，汽車在長大縱坡路段發生拋錨，往往會由于無法進行拖車處理而被迫在原地維修車輛，這就導致維修過程中泄露的油污導致瀝青路面的軟化。并且，很多車輛在長大縱坡路段行駛過程中，難以提高車速，路段的運輸能力受到影響。

基于以上問題，該工程長大縱坡路段路面基層采用具有良好抗疲勞性和水穩定性的材料，下面層采用具有良好抗疲勞性能和抗水損害能力的材料，中間層則根據實際情況，采用高彈性模量的材料，達到抗車轍的目的，上層材料則選用具有良好抗車轍、抗低溫、抗老化、抗磨損性能的材料。通過對路面材料的調查分析發現，SMA13細粒式改性瀝青混凝土能夠滿足上層路面的材料需求，在上層路面鋪裝過程中，通過將瀝青混凝土和礦物纖維混合的方式，鋪裝4 cm后的上層路面。中面層和下面層則分別鋪裝6 cmsup-20中粒式瀝青混凝土和8 cmsup-25粗粒式瀝青混凝土。

4 設計制度的優化

4.1 設計單位的選擇與審核

在選擇公路設計單位時，應該嚴格審核設計單位的資質和相關的設計經驗;尤其是涉及復雜地質環境的公路設計項目，更需要選擇具有相關設計經驗的設計單位。對于設計單位的技術水平、人員構成、資質情況也應該進行嚴格的審核，避免設計能力不符合實際要求的單位、無設計資質的小單位、掛靠資質的單位開展公路設計工作。如果設計單位技術水平不足，往往會導致施工過程中出現設計變更，為后續的施工工作帶來不必要的麻煩，進而影響施工質量。

4.2 保證勘測資料的準確

路面材料的選擇往往與當地的水文地質情況以及氣象條件有著密切的關系，所以在施工前期更要對項目所在地的自然情況進行詳細的勘查，以保證勘測資料的準確。準確的勘測資料能夠幫助設計單位對潛在的地質問題進行預測和分析，使設計人員能夠對路面結構進行適當的調整和優化，避免路面材料或路面結構選擇不當導致的公路壽命受到影響。

4.3 做好施工前的技術交底

施工前的技術交底是避免設計失誤導致工程質量問題的重要措施。所以設計單位在開始施工之前，需要與施工單位對設計成果進行分析和評估，對于路面設計上存在的問題及時提出并進行調整，重審設計采用的標準與規范，進一步確定設計理念與設計意圖。

5 結語

復雜地質環境下的高速公路路面設計方案是多樣的。目前我國在高速公路設計建設上已經取得了長足的進步，很多設計方案都能有效抵御復雜地質環境對公路路面造成的影響。俗話說：“好鋼用在刀刃上。”如何確定公路路面設計方案則顯得十分必要。因此，設計人員應該在扎實掌握各項路面設計方法以及各個設計規范導則的前提下，選擇適合的路面方案，延長公路的使用壽命，提高公路的安全性。

參考文獻

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