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简析公路工程设计中路线布设及路基设计

范耀东 肖烨

北京建达道桥咨询有限公司,北京,100015

摘要: 近年来,随着我国交通事业的不断发展,交通类型不断增多,公路是人们常用的交通方式,所建设公路的使用率不断增加,因此为了能够保证公路的质量,保障人们的生命财产安全,需要重视路线布设及路基设计工作。面对公路路基设计工作中存在的问题,需要采取合理措施,解决在公路工程路基设计工作中存在的多种问题,提高公路路基设计的效果以及质量。下面笔者就对此展开探讨。
关键词: 公路工程设计;路线布设;路基设计
DOI:10.12721/ccn.2021.157048
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1公路工程中路线布设及路基设计的重要性

在公路建设的过程中会受到多种因素的影响,影响公路的质量,当地施工地区的自然条件和地质条件是影响公路质量的重要因素,因此为了能够保证公路路基设计的质量,在进行设计之前需要派遣工作人员全面了解施工当地的地质情况和地下水等方面的信息,将所收集到的信息作为公路路基设计的重要依据。首先,在设计公路路线时,需要考虑施工过程中产生的噪声对周边环境造成的负面影响,比如施工时间段产生的机械噪声,极易影响学校的正常教学活动,或者影响周边群众的休息,进而给人们的身体健康造成影响;其次,公路沿线穿越河流的支流,施工过程中产生的沥青混凝土废渣以及机械渗漏的油液容易排入河水中,破坏鱼类与水生植物的生存环境。设计公路路线时,可以采取修建应急沟、储污池、拦水带以及急流槽的方式来规避水污染;最后,加强对公路的路面设计,所在地形的融合以及公路路线的几何线形等方面的设计,以确保公路的安全性。在保证经济效益的同时维护生态环境,便需要在进行路基设计的时候考虑当地的生态环境,逐渐加大对生态环境保护的力度。在维护生态环境的时候应将道路的安全性作为基准,同时也不能随意破坏当地的生态环境。通过实现人与自然的和谐发展,能够减少水土流失问题的发生,让所建设的路基变得更加稳定与牢固。

2工程概况

某公路工程的起始桩号为K270+097,终点桩号为K299+152,线路全长29.055km。由于该项目的施工区域处于高原区与丘陵区交界位置,因此,公路全线海拔在850~1650m之间,从地势上观察,西北向偏低,东南向偏高。路线所穿越的区域环境与地质条件较为复杂,荒漠草原地带较多,而且地质层主要由薄层粉土与卵砾石组成,其起始点与终点的周边区域分布农田与民用住房,这些外部环境与地质因素增加了该条公路的环境选线工作难度。

3公路路线布设遵循的环境选线原则

3.1避免与环境敏感区交叉

环境敏感区主要涉及声环境、水环境、公益林木等,该条公路所穿越的区域,其起点与终点周边区域分布民用建筑以及医院、学校等公用建筑,在设计公路路线时,首先需要考虑施工过程中产生的噪声对周边环境造成的负面影响,比如施工时间段产生的机械噪声,极易影响学校的正常教学活动,或者影响周边群众的正常休息,进而给人们的身体健康造成影响;其次,由于该条公路沿线穿越两条河流的支流,施工过程中产生的沥青混凝土废渣以及机械渗漏的油液容易排入河水中,污染水体,破坏鱼类与水生植物的生存环境。设计公路路线时,可以采取修建应急沟、储污池、拦水带以及急流槽的方式来规避水污染;最后,该条公路沿线多为荒漠与草原区,因此种植了大片公益林,在选线时应尽量避让公益林,使公益林防风固沙的作用能够得到充分体现。

3.2避免穿越民房、草场区域

荒漠草原是该条公路沿线的一大特色景观,草场的分布范围较广,在设计公路路线时,设计人员应始终坚持“保护天然草场”的设计原则,如果在完全避开成片草场的情况下,导致投入的施工成本增加,则需要综合考虑避让侧重点,尽量保持原草场的原貌以及草种的繁殖能力与生命力。另外,在K270+097的起始桩号与K299+152的终点桩号周边分布大量民房,一旦公路穿越民房,将增加施工成本投入,因此,在公路路线设计过程中,应避开民房区,选择一条经济性、适用性更强的公路路线。

3.3避让农田土地资源

一旦公路路线穿越农田,将导致部分农田营养成分的散失,形成土地沙漠化或者盐碱化的不利局面。为避免这种情况的发生,降低施工成本投入,设计人员应科学合理设计公路路线,以保障和维护人民群众的基本利益。本段公路路线穿越的地带中,农田分布呈现出零散态势,需要设计人员遵循少占地的设计原则,减少对农田以及相关水利设施的切割,树立土地资源的防护意识。该条线路中有三段地基地质为硫酸盐中—强盐渍土,即K274+157—K276+027段、K278+090—K279+155段、K281+340—K283+093段,其他路段均为非盐渍土。另外,由于西北向地势偏低,低洼区域较多且地下水位高,因此在施工过程中,容易出现排水不畅的现象,设计公路路线时,应综合考虑这一不利因素,对设计方案进行优化和调整。

4 公路工程设计中路基设计的要点

在公路路线设计前期,设计人员通过对施工区域地质结构、水文特征、气候环境的勘验。由于该条公路的地势特点是西北向偏低,东南向偏高,各方向的地势起伏相对较小,而且自然坡度值介于 2%~3%之间,所经沿线荒地多、草场多、植被少。另外,该路段在冬季到来时,雪量较大,为防止路面出现过多的积雪,设计人员在编制设计方案时,需要综合考虑公路沿线的降雪量、风速、风向以及地形因素,在保障整体美观度的前提条件下,合理规划和设计路基高度。

4.1全面地了解施工地点的自然环境和地质条件

在公路建设的过程中会受到多种因素的影响,影响公路的质量,当地施工地区的自然条件和地质条件是影响公路质量的重要因素,因此为了能够保证公路路基设计的质量,在进行设计之前需要派遣工作人员全面了解施工当地的地质情况和地下水等方面的信息,将所收集到的信息作为公路路基设计的重要依据。同时,设计人员借助于大数据技术的分析、筛选与运算功能,对收集的所有数据进行比对,通过比对结果可以看出,相邻路段运行车堵差值如果超过 20km/h,则需要参照公路的平曲线半径、曲线间最长与最短直线以及最大与最小坡长值等技术指标来对该段公路的运行安全性进行准确评估。设计人员通过评估可以确定公路路线的基本走向,使公路路基的稳定性得到提升。

4.2  重视高度设计

在进行公路路基设计的时候也需要满足路基高度的设计需求,在设计高度时应该按照国家规定的标准,并且根据路基的不同等级做出相对应的设计,不断地让公路路基与当地的环境的相互契合,保证路基与地势的条件相互一致,从根本上提高公路路基的稳定性。最后,在设计路基高度的时候,也应该考虑到转弯路面与直线路面之间的区别,按照不同的需求设计路基高度。

4.3 严格选取所需要的材料

所选取的施工材料也会影响公路路基的质量,在填充路基的时候需要使用不同的沙土进行填充,在选择沙土时应该要关注沙土的粒径等指标,要按照施工项目的不同需求选择适合的沙土。一般而言,砂性土的颗粒比较大,粘度比较强,透水性比较好,因此非常适合做路基材料,而粉性土的强度比较低,定型比较差,可以将粉性土作为比例添加使用。根据土质的特性不同,要在设计的过程中充分考虑到填筑路基时所需要材料的强度,并且结合材料土质的特性,让材料发挥出最好的效果,有效地节约资源,提高公路建设的效果。

4.4 科学规划排水系统

为了保证公路路基设计的质量,需要科学规划排水系统,减少水力侵蚀对公路路基所带来的破坏。因此需要在设计阶段充分考虑项目区域的实际水文情况,提前规划公路建设范围内的河流,并且评估洪水泛滥的情况。其次也需要考虑到自然降雨的情况,对自然降水做出相应的预防措施,避免由于设计深度不足和不合理带来的积水隐患。

4.5 进行坡面防护

在进行坡面防护的时候所采用的方法比较多,一般而言会使用水泥加固或者植被防护的手段,在选择合适的坡面防护手段的时候,应该结合当地的环境以及成本选择最优的方案,使用植被防护的手段能够在保证坡面防护质量的同时更好的保护生态环境。

4.6 做好路线平纵面设计

基于环境选线原则,在规划和设计路线平纵面时,应注意平面与纵面的协调配合,使各项技术指标满足公路路线设计标准要求。尤其在设计路线纵坡时,避免使用标准中的极限值,纵坡应力应保持在平缓状态,非硬性要求下,不得设计成连续性陡坡。出于对行车安全的考虑,在该路段每一个桩号点之间的短距离范围内,应避免出现线形起伏的情况,整个公路沿线不得出现凹陷路段,使驾驶人员的驾驶视线始终保持开阔和明朗,能够及时判断路段前方的道路交通状况[3]。如果出现连续上坡路段,坡度较大的纵坡应位于整条路线的底部,在由底部向顶延伸过程中,坡度应逐渐放缓。如果纵坡坡度较小,驾车安全能够有所保障,在设计路线时,可以设计成较大的竖曲线半径。

结束语

综上所述,通过对实例的分析与研究,可以得出以下结论:(1) 在路线布设过程中,设计人员充分考虑了路线穿越区域对声环境、水环境、农田区、民房区、草场区的不利影响因素,设计方案的可行性较高。(2) 通过与前期设计方案的比对,坡长以及路堤等各项参数趋于合理化,大幅减少了公路路基施工量,为施工单位节省了大量的施工成本。(3) 由于在设计方案中采用了低路堤、缓边坡的处理方法,使得路侧净区的面积增大,因此,大幅减少了防护工程与路侧安全设施的施工量,进而达到降低工程造价的目的。(4) 这一方案的出台与实施,能够构建该段公路与自然生态环境之间的和谐局面,进而更好地保障公路路基的质量,提高公路路基的稳定性以及安全性,促进我国公路事业的进一步发展。

参考文献:

[1] 杜伟鹏,杜海洋,吴雨桐.基于公路工程设计中路线布设及路基设计刍议[J].四川水泥,2019(03):174-175.

[2] 王康志,孔庆兴,杨磊峰.公路工程设计的路线布设及路基设计探讨[J].云南水力发电,2019,35(01):122-127.

[3] 张明杰.公路工程设计中路线布设及路基设计的应用[J].交通世界,2018(19):168-169.