山區(qū)高速公路路基設計研究

易文鋒

（中國公路工程咨詢集團有限公司，北京100089）

0 引言

高速公路建設施工過程中遇到的地形條件不斷復雜化，隨著公路建設規(guī)劃的實施，高速公路建設工程不斷深入到山區(qū)等地勢險峻的地區(qū)，因而對公路建設施工的地質條件要求也越來越高，公路建設施工對路基寬度的要求也越來越高，同時對公路建設縱坡的限制也越來越嚴格，這就與高速公路建設地形處于地勢險峻的山區(qū)產生了矛盾。為此，高速公路建設應采用科學、合理的設計方案進行設計，以確保工程質量。

1 山區(qū)高速路基設計的原則

1.1 在設計時考慮到建設路基情況和施工技術 在公路路基建設上，對于路基建設質量的影響很大一部分來自于建造當地的自然地質環(huán)境，公路路基建設質量很大程度上受路基土質組成成分的影響。路基建設質量穩(wěn)定是保證高速公路在建設完成之后，能夠長時間平穩(wěn)運行的關鍵。同時路基建設好壞還直接影響到高速公路的使用維護年限。隨著高速公路的承建方，對于高速公路建設在各方面要求不斷提高，在工程建設造價控制上比較重視，同時在進行公路建設中，采用環(huán)保建筑材料和建筑技術的應用要求也不斷提高，這就會導致在山區(qū)高速公路設計中要綜合考慮的方面比較多。

1.2 正確處理路線和路基設計關系 在進行高速公路設計時，對于路線的確定不僅僅要考慮到路線所要連通地點的情況，更應該注意在施工建造中對于路線所涉及的地質環(huán)境中，地基土質的組成成分和相關的地質環(huán)境問題。通過對山區(qū)高速公路設計影響條件，比如工程的難易程度，在工程中土方石的數量和建造地質情況中路基的情況，進行綜合的判斷和考慮來確定設計方案的具體細節(jié)。在設計中需要特別注意的是在設計路線通過施工工程較為困難地段，或者是地質結構組成復雜，對工程建設產生很大阻礙時，更應該注意設計路線和路基的協調配合。

1.3 綜合設計的原則

1.3.1 順其自然原則 高速公路是在自然條件下建造的工程實體，勢必會受到自然環(huán)境的極大影響，工程設計和建造必須遵守自然發(fā)展和進化的規(guī)律。根據“高不填低不挖”的原則進行路基設計，以防止受外力侵蝕而破壞路基工程。從宏觀設計的角度來看，在遵守自然界的發(fā)展和進化規(guī)律的前提下，地基工程的設計和施工為地基質量的提高和穩(wěn)定性奠定了基礎。只有順其自然，地基的質量才具有足夠的耐久性，才能實現在自然界中達到可持續(xù)發(fā)展或長期平衡的目的。

路基工程設計應充分考慮自然演化與發(fā)展的本質，例如地形，地質，水文的演變與發(fā)展，在避免過度演化與發(fā)展趨勢的同時，通過路基工程建設積極地改變周圍的環(huán)境，努力使演化和發(fā)展過程形成相對穩(wěn)定的狀態(tài)，減少周圍環(huán)境對路基的影響。

1.3.2 因地制宜原則 作為路基綜合設計的重點內容，進行綜合設計時，需根據工程施工條件，如各路段水文特性、路基參數、地質特征、地形條件及結構物設置上的差異，有針對性的進行分析，并妥善處理。

1.3.3 生態(tài)恢復原則 由于受路基建設影響的土地面積大，恢復困難。根據自然本身的力量，需要很長時間才能實現生態(tài)恢復，恢復的效果具有很強的不確定性甚至可能導致生態(tài)惡化，因此生態(tài)恢復必須依靠工程建設本身。生態(tài)修復是指利用路基工程技術來改造受路基影響的周圍環(huán)境，以恢復施工期間路邊場地的生態(tài)能力，并實現長期穩(wěn)定性。場地的地形，水文，土體結構的整修是生態(tài)修改復的主要措施，場地應具有良好的地形，水，土體結構等條件，并依靠綜合路基設計。其可以保護生態(tài)環(huán)境，防止水土流失，并為農業(yè)和林業(yè)的生產與發(fā)展創(chuàng)造條件。

2 山區(qū)高速公路路基設計方法

2.1 在設計中采用高路堤 在山區(qū)高速公路設計上，在路堤施工設計方面宜采用填石路堤的設計方案，在設計方案中高路堤和填石路堤在穩(wěn)定性和重型車輛通過性校驗中都取得了良好的效果，同時在設計方案中采用高路堤的設計方案，在建設施工成本和資金投入方案也會比較的少。在高路堤設計的底部，采取填充材料時，應該注意選擇透水性能和抗風化腐蝕性能比較好的石料進行高路堤底部的石料填充。在路堤的上部中部和底部施工中，都要注意鋪設雙層土木格柵，這樣能夠充分保證在高路堤的設計中不會出現地基不均勻沉降現象的發(fā)生，同時也能確保路基建設的穩(wěn)定性和安全性。

2.2 高速路基設計中緩坡路基設計 在高速公路建設中，遇到緩坡道路建設施工階段時，對于緩坡路面的路堤施工設計，由于受到路基填方空間范圍限制，或者在緩坡路面施工時出現路面借方嚴重情況，則需要在設計方案中采用筋陡坡路堤的設計方法。在緩坡路基設方案中筋陡坡路堤方案和板樁墻設計方案相結合。這樣能夠充分保證在緩坡路面路基施工工程中的穩(wěn)定性和安全性。這種組合式的設計方案，適用于狹窄的緩坡路面路基設計情況，通過這種設計方案能夠有效減少路基借方情況的發(fā)生。

2.3 路塹高邊坡設計方法 在高速公路在山區(qū)等的險峻地形進行施工設計工作時，遇到路塹高邊坡情況時，要充分分析不同的地質環(huán)境和施工建設的實際情況，分別采用不同的板樁墻和擋墻，錨索，錨固等的不同加固方式進行加固。在高速公路建設遇到易發(fā)滑坡和崩塌地段時，應該對坡度進行清潔改造工作，適當進行開挖放緩斜坡的坡率，同時設計相應的防滑墻，抗滑樁并且結合錨固，錨索進行加固操作，并且注意綠化工作和防滑樁的防水工作。

2.4 山區(qū)高速公路路基的排水設計 在山區(qū)高速公路的建設中，路基的建設質量和強度受水影響的情況發(fā)生的比較普遍，同時路基建設和防水工作開展有著密切的聯系。在山區(qū)高速公路路基建設上，會出現許多病害，并且產生施工建設病害的原因也是多種多樣的，但是在所有病害發(fā)生原因中，水占據著重要影響位置。因此在山區(qū)高速公路設計中，必須重視對于路基排水性能的相關設計。路基排水設計上，應該結合高速路面上部的排水設計和下部的排水設計相結合的設計理念。在設計中應該充分將高速公路路面產生的積水，排除攔截到路面之下的路基建設范圍之外，并且注意在路面設計上避免出現水漫流，并且路面積水聚集在相同的一個部分，甚至是產生下滲情況的發(fā)生。在路基施工設計時，如果在路基施工中有地下水文狀況發(fā)生，就要采取相關設計方案，對地下水進行攔截和阻斷，有效降低、疏干地下水，并且把地下水引流到路基建設施工以外的范圍。在進行山區(qū)高速公路設計時，應該充分對建設項目的自然環(huán)境和地質環(huán)境進行調查研究。在地質條件調查中，一定要查地下水源的分布狀況和高速公路施工路基的地質結構組成成分。對于建設施工情況比較復雜的地段，要進行全面重點的建設規(guī)劃，充分考慮到路基排水和橋涵的合理布置。

3 山區(qū)高速公路路基設計要點

3.1 采用特定設計方案 山區(qū)地形環(huán)境復雜，設計者在進行路基設計時，往往要面對一些特殊的地形，需要制定有針對性的設計方案，解決地形問題。若地面橫坡較陡峭，則要求設計者深入路段對地形有一個深入的了解，采用上、下分離的路基設計方法，降低坡度，提高護坡質量，節(jié)省施工費用。若該地區(qū)地形狹小，在路基設計過程中需減少借方問題，可采用加筋陡坡堤壩設計方案，減小填方作業(yè)對路基的限制，提高路基工程的穩(wěn)定性。由于山區(qū)土壤濕度大，樹體數量多，在進行路基設計時，應選擇合適的填料，選用透水性較好的填料，以提高路基的穩(wěn)定性。

3.2 加強防護設計 設計者在進行路基設計時，必須做好路基的防護設計。防護設計中應遵循環(huán)保經濟的設計原則，選擇合適的防護形式。高速公路防護形式較多，有豎梁加固等多種形式，在設計過程中需要對邊坡進行有效的防護。設計者應遵循穩(wěn)定性原則，根據當地地質條件，選擇合適的防護形式。如邊坡穩(wěn)定性較差，需擴大平臺寬度，若邊坡下部較高，可采用豎向梁加固。若坡面石方比較破碎，可設置護面墻進行有效防護，在防護過程中，應保證邊坡能與路景觀相協調，進行多樣化的綠化建設。當修建陡坡地段時，可利用石塊建造擋土墻，有效地保護邊坡。當坡度較低時，可采用鋪草、修邊等方法，以達到保護目的。

3.3 做好取土和棄土設計 設計者在進行取土、棄土設計時，對取土設計較為簡單易行，可以在公路附近的荒地上取土，取土后可進行綠化建設，保持土地平整。由于山區(qū)地勢起伏較大，在進行棄土設計時會產生大量棄方，因此在進行橋梁工程建設時，棄方的數量較大，影響了工程設計的順利進行。所以要正確選擇棄置地點，否則會引起土壤侵蝕問題。設計者在進行設計時，要綜合考慮實際施工場地的地理因素，并與當地政府合作，對棄土場進行合理的規(guī)劃，盡可能地把棄土場運進荒地，在運輸過程中，還要做好土層平整及綠化建設。

3.4 強化排水系統(tǒng)設計 設計者在設計路基時，也要充分考慮路基排水問題，在填筑路段可利用坡腳的排水溝，連接附近的河道，將積水排入河道。挖方過程中，需要借助周邊截水溝，將截水溝與排水溝連接起來，以有效地排出積水。設計者也可以建立統(tǒng)一的排水系統(tǒng)，改善路基的排水性能，如果在施工過程中，出現了較大的挖掘機方，可以設置急流槽幫助排水。

4 結語

總之，設計人員在進行山區(qū)高速公路路基設計時，會受到區(qū)域內水文、地質條件等多種因素的影響，因而設計難度較大。設計者需要遵循美觀環(huán)保、因地制宜的設計原則，對山區(qū)高速公路路基進行科學、合理的設計，以確保路基工程在建設過程中更加順利。設計者可結合國內外先進設計經驗，根據工程的實際施工要求，改進和優(yōu)化設計方案，促進路基工程的順利實施，為施工企業(yè)帶來更大的綜合效益。