基于環境保護的公路工程路基設計方法

鞠 軍

(新疆交通建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

1 路基填挖的設計

1.1 路基的寬度

公路建設活動發生在戶外，現場地形條件相對較差，在路基的寬度控制中，若盲目套用路基寬度標準指標，易增加路基開挖量，部分地質條件較差的地區將由于工程活動的開展而發生意外，例如滑坡、泥石流，嚴重破壞現場的環境。為此，需以更加靈活的方式設計路基的寬度。

某公路路段穿越山區地帶，現場地形條件較差，峽谷呈U型或V型，地勢陡峭。其中，K71+200～K71+380路段左側的地質頗為破碎，右側溝窄、水流湍急，但該路段的自然條件良好，在公路設計時，需要充分考慮到對既有自然條件的保留，減少破壞。為此，路基寬度由原本的8.5 m減小至7.5 m，在縮小路基寬度后，減少路基開挖量，緩解對路基的破壞。另一路段的沿線氣候具有垂直變化的特點，局部氣候條件特殊，降雪量較大，陰坡積雪難溶化，會阻礙駕駛者的視線，因此適當加大該段路基的寬度，以保證車輛通行的安全性。

1.2 路基的高度

高路堤與陡坡的地質條件較差，可能有不穩定、不均勻變形等問題，同時路基施工需占用大面積的耕地。路基施工中，挖方深度和填方高度必須得到有效的控制，否則會影響工程的安全性，周邊的生態環境也會因此而受到損傷。從生態效益的角度來看，高路堤和深路塹并非首選方案。路基的中心填高不大于20 m，若超過該值則需要建設橋梁，以此方式通過；路基中心的挖方深度不超過30 m，否則以隧道的形式通過；而對于局部路基挖方邊坡高度達到40 m以上的情況，較為合適的是橋隧、半橋半隧等方法。

2 邊坡的設計

2.1 填方路基的設計

隨著建筑工程理念的升級，在環境保護基本理念的引導下，現階段的路堤邊坡形式得以升級，例如流線型邊坡，此時路基斷面的綜合應用效果較好：(1)可以減少邊坡的積雪，減小環境因素對公路的影響；(2)可以優化路線的線形，通過與自然環境的結合，構成有機的整體。

(1)路基填土高度在2 m以內時，不采用護坡道，此時以漸變的方式控制邊坡坡率，邊坡具有明顯的自然特性；對于路基填方高度在2～8 m的情況，坡率為1∶1.5；填方高度在8 m以上時，較為合適的是臺階式邊坡的形式，每8m視為一個臺階，寬度為2 m，為了凸顯出公路的綠色環保特性，在臺階上采取綠化措施。

(2)土路肩與邊坡折線，兩部分設計為圓弧倒角的結構形式。

(3)對邊坡坡腳做圓弧化處理，在此方式下，路基整體呈現出流線形的特征，能夠融合至周邊的自然環境中，打破公路設施過于“生硬”的僵局。

2.2 挖方路基的設計

在傳統路塹邊坡形狀設計中，設計人員高度重視路塹邊坡的穩定性，未充分關注施工對環境以及周邊景觀的破壞，在該方式下，開挖的路基邊坡缺乏自然特性，給人以刀削一般的感覺。為了滿足環境保護的工程建設需求，需要優化設計方法，具體做如下分析。

(1)邊坡形式的選取應遵循因地制宜的原則，結合現場的地形、地質等自然條件，選擇合適的邊坡形式。若為純土質的挖方路基邊坡，較為合適的是采用流線形的邊坡，此時不宜設置坡頂的折角以及坡腳，而是應當以圓弧或是其它形式達到自然過渡的效果；對于巖石邊坡，則可以設計為直線形邊坡，但此時應充分保留巖石節理開挖的參差臺階，營造出自然錯落的視覺感。

(2)挖方路段的邊坡盡可能不采取單坡的形式，遇邊坡高度較小的路段邊坡時，適當放緩，在此基礎上進一步過渡至最大挖方邊坡高度的坡率。為了構成縱向的弧形坡面，注重對過渡區處轉折點的優化，將其設為寬展的弧形。

(3)若為二級及以上的土石邊坡，可采用臺階式的設計方式，平臺寬度統一控制在2～4 m，每8～10 m視為一級。

3 公路路基防護設計

3.1 工程防護

噴漿混凝土防護雖然能夠取得良好的防護效果，但對自然環境的破壞作用較強；主動防護網的方式常被應用于局部碎落的邊坡巖體防護工作中，隨著使用時間的延長，裸露的邊坡可與自然環境相融合，凸顯出生態價值，因此是一種優質的防護方法；擋墻、抗滑樁等的靈活性較強，可以根據現場自然條件合理設計，也具有可行性。

3.2 植被防護

在種植植被后，根系可穩固土壤，以免邊坡遭沖刷，除此之外還能夠綠化環境、點綴空間。隨著工程技術的發展，邊坡的植被防護方法趨于多樣化，包含挖溝綠化防護、直接噴播綠化防護、土工格室綠化防護等，具體根據現場情況做合理的選擇。而在挑選植被時，需考慮到土壤、水文、氣候等基礎條件，保證植被可茁壯生長。

3.3 綜合防護

綜合防護集工程防護、植被防護于一體，在保證路基邊坡穩定性的同時，還可增強路基與周邊自然環境的協調性，是一種綜合應用效果較好的路基邊坡防護方法。綜合防護的主要類型、適用范圍以及特點，如表1所示。

表1 綜合防護分類

4 完善公路路基環保設計的建議

4.1 選擇科學合理的公路路基設計方案

在架構公路路基的方案時，項目不僅要考慮施工所需材料和設備成本，設計出科學合理的方案，并且還應具備環保意識，在環保管理的基礎上堅持材料環保性。為避免突發嚴重狀況，在設置路基斷面模式時，要對路基總體所呈現的形態進行設計，夯實路基基礎，如果項目開展突發危機，嚴重可能會危及施工員工的生命安全。而且在架構過程中需重視實地勘察地形地貌以及地質狀況，評估出適應當地路段的項目所需材料。尤其在項目開展過程中，需要設置監管人員進行全面監測，防止突發事故。

4.2 做好特殊路段的路基工作

在架構公路路基相關方案時，設計人員具體分析當地的地形地貌和水土因素，為特殊的地段設計適合的路基模式。方案架構需與實地施工環境相吻合，在項目開展過程中，常常遇到地表土層較軟弱的情況，可利用開挖換填的措施置換軟弱土層，進而開展路基建設項目。在建構路基時，可引用實地所產透水性能的材質推進項目開展。在架構設想中，也需考慮到保護、穩固措施和地質、地貌狀況，尤其是邊坡高度和地貌地形，這些措施的設計不僅可保護周邊植株，還可以保持生態系統的長期發展。在進行挖掘邊坡步驟時，工程相關人員可在實地引入小灌木植株，能夠有效保護實地環境。在特殊地段，為保持生態，也可引入植物生態維持、三維網絡培土種植等措施。

4.3 制定好公路路基設計的取棄土方案

在開展路基項目時，項目可能會有所涉及挖方工程，需在方案架構中對這方面情況有所考慮，架構經濟性、效益性較強的取土、棄土方案。取土、棄土是指在路基項目開展時，不可用來建構路基的土方。在項目開展中采用就地原則，這一方案在方便施工人員的同時，也可達到成本效益和工作效率優化的效果。但是實施取土、棄土需保障周邊生態的穩定，不能以環境換取項目開展。而且在開展棄土步驟時，應提前配備排水溝和支擋項目，步驟完備后要及時解決棄土，防止污染實地生態，損毀周邊植株。如經檢測發現棄土質量尚可，可對其進行二次利用。在廢棄的土壤上種植馬尾松、濕地松等適當植株，有益于棄土二次利用，防風固沙，保持水土，且可以提高生態系統多樣性。

4.4 防排水設計

在架構路基的方案中應涉及防水、排水措施。首先。針對挖方所在邊坡坡頂水和坡面水要進行集中處理、收集并保證其在路基范疇之外，這有益于涵養坡面水源和土壤，更好地進行坡面固化。如果不提前防備這種現象的發生，可能會導致邊坡穩固性下降的嚴重后果。為避免沖刷現象的出現，可將截水溝設置在坡頂處和邊坡所在平臺處，再由急流槽實現泄水功能。在填方邊坡處，可在路肩所在地點架構邊溝以避免沖刷現象發生。但當水流量超過邊溝耐受范疇，聚集在路基范疇時，可利用蒸發池項目收集邊溝中的水，減緩邊溝所承載壓力，在開展項目時應注意架構蒸發池所可能引起的周圍土質鹽漬化。

4.5 結合氣候條件選擇公路路基的材料

在進行公路路基設計時，應考慮氣候因素，根據施工場地的實際氣候選擇合適的路基材料和合適的施工方案。因為在下雨天，細粒土、砂土及卵石的抗沖壓能力不同，所以在設計公路路基應考慮好上述問題，確保工程順利且安全的進行。同時使剛性結構與柔性結構結合在一起，產生很好的互補效應，并對周圍環境進行多層防護處理。

4.6 設計與公路沿線風景相協調的路基防護

實施公路路基防護措施前，需考慮好路基建設與周圍環境的協調性，使修建的防護設施與景觀融合度較高，進而提高美觀度。同時做好公路沿線風景的觀察工作，使整條道路的風景足夠協調。在修建的過程中，應選擇建立一些隱蔽性較好、高度較低的防護墻，如果在一些特殊地質的地帶，可選擇高度偏高且合適的防護墻。為提高沿路風景的美感，可以在防護墻進行繪畫及雕刻。此外，建設防護墻應該將環境保護考慮在內，進行植被保護作業，提高綠化程度。

4.7 遵循動態防護原則

在進行挖方邊坡的路基設計時，應嚴格遵循動態性防護的標準。由于施工時掌握的地質資料不夠準確，且所知范圍有限。所以在對情況較為復雜的路段進行施工時，即使預先進行了方案的設計及多次考量，并嚴格按照方案進行作業，也會因為開挖以后裸露的邊坡地質與設計方案中預期的有所差異而難以繼續施工。所以在這種復雜的路段按照原定方案進行作業顯然是行不通的，所以相關人員應該在進行施工時，認真觀察地質的變化，根據實際情況對施工方式及時調整，選擇合適且有效的方法進行作業，以提高工程質量。此外，為防止邊坡出現下滑的情況，可以選擇傳統的漿砌片石進行安裝或者修建擋土墻。

5 結 語

綜上所述，路基設計是公路工程中的重要基礎工作，在現階段的公路事業中，路基設計人員應充分考慮到環境保護需求，除了保證路基本體的質量外，還需兼顧路基工程結構與周邊自然環境的協調性，從而達到“剛柔并濟”的效果。