分離式路基設計方法

穆 凡

（江蘇高速公路工程養護有限公司，江蘇 淮安 223100）

公路路基設計是公路設計中一個重要組成部分，不僅要考慮路基的特點和要求，也應考慮相關的工程需求[1]。當下，分離式路基受到較多青睞，不僅是因其可以解決地勢復雜地區的高差問題，還因其降低了基坑開挖工程量，采用分離式路基是節約占地面積、減少投資的有效途經[2]，是一種值得推廣的綠色環保施工工藝。

分離式路基由單向行駛的上、下行或左、右幅構成，二者可有不同的平、縱斷面設計，相對獨立。根據路基方向的不同將其分為：（1）平面分離式路基，指把往復行車道分開，各行車道都有自身單獨的設計線；（2）縱面分離式路基，指往復行車道的設計中線相同，但縱斷面的高程不同的路基形式[3-4]。

1 縱橫斷面測量

公路測量工作一般包括選線、中線測量、斷面測量、路基土石方量計算等工作。斷面測量為施工設計提供更詳細的公路空間地理信息。縱、橫斷面測量銜接了公路的勘測設計、規劃設計、施工建設、運行管理各個階段，選擇恰當的觀測方法，遵循測量技術要求規范，量測出中線各里程樁和垂直于中線上特征點的地面高程，用于對地面實施平整。

傳統縱斷面測量，將水準儀安置好，較短測段地區，觀測精度好，效率高；如圖1所示，將水準儀安置在測站1，后視BM1、前視TPI，測量BM1與TPI各中樁的高程，然后，將儀器測站2，后視TPI、前視TP2，然后測TPI和TP2中各中心的高程，重復工作，將路線測到BM2上，可測得整個測段的高程，每一測站的計算按下式進行：

圖1 水準儀縱斷面測量

對于橫斷面測量，首先要能標定橫斷面方向，然后進行橫斷面觀測。當中心點位于直線段上時，如圖2所示應用方向架，將桿頭立在中線上A點，將2-2'方向和中線方向處于平行方向，則1-1'所標定的就是線路橫斷面方向。

圖2 橫斷面方向標定

如圖3所示，選用全站儀對邊測量模式進行橫斷面數據采集時，選擇橫斷面測量的（A-B，A-C）對邊測量類型，照準一條橫斷面中心點A上的棱鏡，測量得到全站儀至中心點A之間的平距HD，照準立于橫斷面特征點B上的棱鏡，測量得到全站儀至特征點B之間的平距HD，通過設置鍵，進行中心點A與特征點B平距和高差測量[5]，同法，依次測出中心A與其他特征點的平距和高差。根據縱斷面選取的里程樁樁位進行橫斷面數據測量采集，以保證橫斷面的采集點點位信息與縱斷面上選取的里程樁位置能大致對應。

圖3 橫斷面測量

隨著電子測量儀器飛速發展，能夠快速方便地采集到地形特征點的三維坐標，在繪圖軟件的幫助下，對測量數據進行快速地處理繪圖，輸出測量成果，部分傳統斷面測量工作將逐漸被替代，依托現有測量技術和儀器設備，優化斷面數據采集測量工作，為后續設計提供可靠測量數據。例如，GPS-RTK測量范圍廣、使用靈活等，網絡RTK采集的數據是采集點的三維坐標信息，可以直接傳輸到計算機繪圖軟件中直接使用，不用進行繁瑣的數據錄入工作過程，減少內業可能會出現的人為錯誤，高度集成化的操作系統，隨著網絡RTK技術的發展日益成熟，可滿足縱橫斷面采集的要求。

2 分離式路基設計注意事項

線路設計中要做好調查研究的準備，根據帶狀地形圖從選區到大致路線范圍帶、從大致路線范圍帶到確定線路，通過對比不同的路線方案，選擇最佳路線。在高速公路的修建中，若受到地形、地物的限制，在分離式路基設計時著重處理新建與改建、局部與整體、近期與遠期等關系。平、縱、橫設計與功能、環境等保持協調[6]。因分離式路基寬度同整體式路基寬度各異，為確保行車道順接，過渡段設計時應合理選擇漸變率和漸變方式[7]。重點做好路基分幅、合幅過渡的三角區域的防護和排水，以確保路基使用安全，不留隱患。在縱斷面設計中考慮整體上路基分幅、合幅點處縱向平順銜接。且左右路幅的分幅點、合幅點的標高應與整體式路基設計標高一致[8]。同時，在長大縱坡路段設計中，對于超高值設置應確保上坡一幅路的大于下坡一幅路。

3 平面設計

平面設計是公路線形設計的主要內容之一，要保持三維空間線的連續、協調和舒順。將當地的地形、地貌、地物以及當地環境、人文、政府要求等其他因素與道路的直線、曲線的要求，計算方法結合在一起，推算出各段的直線長度，圓曲線長度以及緩和曲線的長度等。在地形圖上定出直線、曲線、交點的位置，具體包括：直線的長度；圓曲線的長度、半徑、外矩；緩和曲線的長度、半徑、參數、切線長等。這些做完就已經可以完成主線平面設計。無論是分離式路基的整合還是整體式路基的分離，當偏移量在車道中不可避免出現時，注意在彎道中留出過渡路段，盡可能在回旋線范圍內，長度和回旋線保持一致。若因外界因素限制，其漸變率需設在0.01內[2]。部分特殊路段采用分離式路基，應逐漸向整體式路基靠近[4]。

4 縱斷面設計

縱斷面線形設計主要通過結合當地的規劃、地勢、地形，考慮公路的性質以及等級等條件，確定出最主要的直線與豎曲線作為主要設計內容，縱斷面設計應遵循以下原則：重視當地的地形調查情況，按照相關道路指標進行設計；滿足城市規劃控制標高要求；應滿足防洪、排水以及凈空的要求；施工中關注分離式路基的分幅點、合幅點的標高與整體式路基設計標高保持一致性，以確保路基的銜接。若以此選作分離式路基設計線的標高位置通過把標高位置設置在其他位置時與整體式路基縱斷面設計線設計標高之間的換算，以便降低工程量[9]；此外，還應注意讓分離式路基的縱坡與整體式路基的縱坡設置一致性，有分幅、合幅處的設計縱坡，對于分幅中間段的縱斷面設計應避免左右幅高差過大，引起邊坡坡率過陡。

5 橫斷面設計

通常分離式路基應用于高速公路中，其斷面根據沿線當地自然條件、工程地質條件等進行設計。分離式路基施工項目在分幅、合幅處還存在一定施工缺陷，其不同樁號之間同步作業[9]，分幅與合幅二者的樁號是同步的，意味著分離式路基中左右兩幅并未真正分開，因為此時縱斷面上依然為同一坡度，所以可把該斷面看成一整體，參考大斷面的標準和要求對其進行橫斷面設計；等左、右幅的路基徹底分開后，即為兩個獨立的個體，需要分別進行橫斷面設計，注意二者的對應關系[2]。應用緯地三維道路CAD設計軟件完成平面線形設計、縱斷面拉坡設計，找到不同幅之間的平距與高差，進而表示出分離式路基的位置。如圖4和圖5所示分別是路基標準橫斷面圖和分離式路基。

圖4 路基標準橫斷面圖 （單位：cm）

圖5 分離式路基 （單位：cm）

6 路基設計

水對路基的強度和穩定性有重要影響，造成路基病害的原因有多種，其中水的影響不可或缺。因而路基排水設計是路基設計中重要組成部分[10]，其主要目的是保證路基穩定性時，有效去除地面水和地下水，保證路基表面干燥狀態[11]。將分離式路基中間地帶的地面修筑成碟形曲線地面，在曲線最低處設置縱向暗邊溝以排除左右兩路基間的回水。若左右線間無高差，暗邊溝設在中間，反之，設在較低的路基處[12]。

緯地道路設計軟件在路基設計中，主要需要完成的是：計算縱斷面中每個樁號的設計標高、地面標高以及路幅的設計高差和寬度的變化，計算結束會生成一個路基文件。這里要注意的是在路基設計完成前要查看前面應有的設計是否已經完成，比如設計向導，超高加寬的設置等。在施工現場路基因為排水的需要，根據圖紙要施做2%~4%的雙向橫坡。路基采用水泥穩定土的粒料，具有一定的路拱度。使用GPS來測量路基的橫坡，手持移動站在路的左右邊緣和中心分別放出點，每隔30 m一組，盡量選取整樁號，得到坐標和高程驗算出橫坡度。如果橫坡度不滿足設計要求，需及時調整攤鋪機幅度滿足橫坡排水要求。

7 結束語

公路建設對沿線環境將產生很大的影響，在公路設計中將全面執行各項設計原則，通過精心的設計確保對環境的影響降到最低。采用分離式路基時，采用平、縱、橫設計合理，反復調整，使線性均衡、連貫，避免不利組合，在總體設計中貫徹各項技術指標，以提高設計的合理性與實用性。平面線形設計時應充分考慮沿線地形、地物、水文等條件，做到線位布設合理，運用指標適宜，且與自然環境相協調，合理的路基排水設計可以有效降低水流對路基的破壞，促進路基藏水的降低和水流排出的加快。用緯地三維道路CAD交點法進行平面線形設計，重視分離式路基與整體式路基之間的過渡，嚴格控制二者標高的一致性[10]，設計中關于路基設計前，一定做好縱斷面拉坡設計，橫斷面設計時要注意外業采集的斷面數據輸入與縱斷面設計時錄入的高程、樁號的一致性，橫斷面輸入斷面數可少于縱斷面斷面數，但是錄入橫斷面數據樁號一定在縱斷面樁號中存在，平、縱、橫設計必須執行國家有關標準有效實施，確保工程質量[13]。