淺談高原高寒地區公路設計

胡 鍇

（四川省交通勘察設計研究院有限公司， 四川 成都 610017）

0 引言

公路是推進地區經濟發展的重要基礎設施，因此，我們必須要對公路建設提高認識，努力打造公路建設精品項目，確保其設計施工的質量，保障其使用安全。但是就目前階段的情況而言，還是有諸多因素影響公路建設，尤其是對于我國高原高寒區域，由于常年受到惡劣天氣、環境以及地理狀況等因素的影響，因此在高原高寒地區進行公路勘察設計及施工的難度更大。本文結合某具體實例，詳細探討了高原高寒地區公路設計過程。

1 工程概況

甘孜至白玉公路（簡稱“甘白公路”）起于甘孜縣南多鄉呷拉并與國道317線相連接，全長約230公里。甘白公路是白玉縣冬季通往外界的必經之道，沿線海拔均在3000米以上，每年冬季都會因滑坡、大雪封山中斷交通，因路窄、坡度陡、積雪、冰道、視線差等因素，每年都會發生4～5起交通事故，造成重大人員傷亡。老路建設標準低、道路通行能力低、路況差，平縱面線形差，縱坡大，彎多坡陡。老路等級低，路基寬5～7米，部分路段凍脹翻漿特別嚴重，由于資金問題，多年未改建，路基病害多，沿線地質環境脆弱，地質災害和公路病害密布。

2 總體設計

由于本項目處于高原高海拔地區，總體設計思路應結合現場實際情況，合理利用原有道路，認真勘察、科學整治，改善線形指標，不誘發新的地質病害，增設防護工程與排水措施，減輕各類地質病害對道路的危害，不遺留隱患，提高道路整體服務水平。

3 高原地區路基結構設計

對于高原高寒區域的公路而言，路基的結構穩定對公路的使用年限和營運安全有著重要的影響。公路具體的路基狀況應充分考慮施工建設的地理環境和沿線的不良地質路段影響。由于項目區內地下水豐富且高原凍土路基路段較多，因此對于公路路基的結構設計需要差異對待，應該要充分結合各個路段的地質和水文環境，這樣才可以有效的保障路基結構設計的合理、安全以及可靠。

3.1 土質路塹路床設計

當土質挖方路基路床的強度不夠或路床范圍填料粒徑d≤0.074mm的細顆粒含量≥7%時，應進行換填處理。路堤范圍填料粒徑d≤0.074mm的細顆粒含量不得大于15%。

3.2 地下水的排除

沿線地下水豐富，對于坡表松散、基巖裂隙發育、地下水豐富路段，為隔斷地下水確保路床處於干燥、中濕狀況，于挖填方邊溝下部拉通設置縱向滲溝，季節性凍土處理路段邊溝下設置的滲溝應加深。

3.3 凍土路基段設計

由于工程區區內每年10月初～次年的4月中下旬天降大雪，為冰雪封凍期，土溫常處于零度以下。

路基存在的問題是凍脹與翻漿，設計盡可能以填方形式通過，路基填筑高度也盡可能控制在1.5米以上，處治措施主要是加強地表截排水、降低地下水位，應清除換填水穩性好的硬質巖碎石或透水的碎礫石材料。

當凍土路基填方高度小于1.5m時，換填較厚，為0.8m，等效于零填挖處理措施；當凍土路基填方高度為1.5～2.5m時，換填0.5m，根據凍深，可在0.3～0.8之間酌情調整。各種具體處理情形如下：

（1）路堤填筑高度不大于1.5m的季節性凍土路段，應該看做零填路段，路床一般選擇砂礫石等透水性材料換填，并在路床底部增設防滲土工布以防止路堤范圍水分進入換填范圍。另外需要根據實際的地質情況，對排水溝做出相應的處理，加深或者增加滲溝，可以有效的減小水位。對于縱向滲溝，可以間隔60-90米增設橫向滲溝。

（2）路堤填筑高度位于1.5-2.5m之間的季節性凍土路段，路床底以下換填0.5米砂礫石等透水性材料，依據具體凍深，換填深度可在0.3～0.8米之間取值；

而超過2.5m的路段應該要增加地表截排水，減小地下水位。

3.4 涎流冰路段設計

對于分布于河溝、沖溝地帶的涎流冰，路線通過支溝段均設置橋(涵)跨越，加大涵洞規模，并在沖溝上游適當位置設置攔冰墻。

分布于地表斜坡地帶的涎流冰，采取提高路基設計標高，采用盲溝、邊溝等綜合排水措施降低地下水位，并在路基內側設置擋冰墻、邊溝底設碎礫石滲溝等措施進行處理

3.5 水毀路段設計

路線基本為沿溪線，途經河流有達革曲河、昌曲河、卓達曲等，對路基的水毀集中體現在對沖岸地段對路基邊坡或擋墻基礎的沖刷、掏空，局部嚴重路段使得路基或擋墻坍塌。部分路段標高低于洪水位，涵洞進出水口標高也均低于洪水位，洪水發生時易產生倒灌現象，路基長時間受浸泡，產生如凹陷、車轍、坍塌等病害。且原老路通過狹窄的河谷地段時，受地形條件限制，線路緊臨河流，河流岸坡低緩，巖性多為松散堆積物，容易受到河水的側蝕，使公路外側路基坍塌，路基變窄，或整個路基被滑塌。

根據實際地形條件，計算河流的沖刷深度，設置防沖墻、實體護坡、設置鉛絲石籠挑壩等處理措施。

臨河路基應根據原路邊坡、河道、河流沖刷等實際情況采用浸水擋土墻、實體護+護腳坡腳、格賓擋墻、鉛絲石籠等多種工程措施進行治理。浸水擋土墻一般用于路基寬度不夠、河道狹窄、河流沖刷嚴重路段。實體護+坡腳一般用于寬淺河灘及原臨河路基邊坡較緩路段，采用M15砂漿砌片石護坡及護腳，護坡基礎基底應置于一般沖刷線0.5～1.0米以下。

4 路面技術要點及對策

由于項目采用瀝青路面結構，但地處高原地區，氣候寒冷，適宜路面施工工期較短，瀝青混合料運輸的及時性難以得到保證。為延長施工季節，保證工程進度和低溫條件下混合料的壓實，設計推薦瀝青混合料添加溫拌添加劑（采用表面活性類），添加劑的摻量宜根據氣候條件由試驗確定，設計推薦用量為瀝青重量的5%。當氣候條件適宜熱拌瀝青混合料施工時，可以不添加溫拌添加劑。

鑒于項目區處于高海拔地區，降雨量較大，氣溫低，地下水較豐富，為滿足路面防凍要求，減少路基凍融沉陷病害的發生，全路基段鋪筑級配碎石墊層以阻斷毛細水或裂隙水，確保路基強度。

半剛性基層不可避免存在干縮和溫縮裂縫，減少水泥穩定碎石基層的收縮裂縫的措施：嚴格控制原材料的分級質量要求，合成級配集料中小于0.075mm的含量控制在3%以下，調整級配組成，控制水泥用量不超過5%。

5 結語

甘白公路改擴建工程是一項綜合性難度較大的工程，其公路設計和施工都面臨著巨大的挑戰：其一，氣候較為干旱，存在顯著地季節性降雨、降雪，晝夜溫差比較大；其二，沿途經常發生各種自然地質災害，嚴重威脅到道路路基的穩定性和可靠性。本文只是針對甘白公路設計進行分析，以期減輕或避免高原高寒地區公路病害的不利影響，最終延長公路的使用壽命以及行車安全。