高等级公路路基设计要点分析

刘杰

摘 要：在高等级道路设计中，设计要点就是路基的设计。路基设计的合理性不仅关系到整个道路的设计合理性，还关系到行车的安全问题。本文以某二级公路路基设计为例，阐述了路基主体以及附属设施设计的相关内容。

关键词：路基；公路；路堑；路堤；路宽；压实

引 言

公路路面的基础是路基，路基不仅承受着来自路面的重量以及行车的荷载，还需要承受来自自身土体的重量。在二级公路路基设计中，必须保证路基的稳定性以及强度，并且保证路基不会产生变形的现象。以下主要结合某工程实例阐述了高等级公路路基设计要点。

1 工程概况

本工程路基设计为某二级公路K00+0.000～K03+340.954范围内的道路路基设。该二级公路未山岭重丘区二级公路，该公路的设计车速为60km/h，道路全长3340.954m，起点桩号为K00+0.000，终点桩号为K03+340.954。路基宽度为10m，其中行车道宽7.0m，两边土路肩各0.75m，硬路肩各0.75m。工程路基主要是根据当地的地形地物合理的设计出路基的类型和构造。必须严格保证路基的压实。压实时采用重型击实标准控制，土方要求分层碾压，按道路路基施工规范要求进行施工。填方路段路堤在路槽以下0～80cm深度范围内压实度为>95%，80～150cm深度范围内压实度为>93%，挖方路段路堑在0～30cm深度范围内压实度为>95%。

2 路基类型与构造

根据路基填挖情况的不同，可以将路基横断面形式分成以下三种类型。

2.1 路 堑

路堑是全部在天然地面开挖而成的路基。图1是几种常见的横断面形式，有全挖路基、台口式路基及半山洞路基。

根据本次公路情况，路堑形式主要采用的是图1（a）图所示的形式，在挖方较大的地方设置截水沟，并设置边沟和坡面防护。

2.2 路 堤

路堤指的是全部利用岩土填筑成为的路基，本次设计中的路堤均属于一般路堤，其横断面形式如图2所示。

2.3 半天半挖路基

半填半挖路基是指当天然地面横坡较大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时而行程的路基。半填半挖路基若处理的得当，可以保持土石方数量平衡，路基稳定可靠，是一种比较经济的断面形式。

3 路基设计

在水文地质条件较好的情况下进行的路基设计的主要内容有选择路基断面形式，确定路基宽度与高度；选择路堤填料与压实标准；确定边坡形状与坡度；路基排水系统布置和排水结构设计；坡面防护与加固设计；附属设施设计。

3.1 路基宽度

路基宽度主要指的是两侧路肩肩宽与行车道路宽度的综合。路面宽度根据设计通行能力及交通量的大小而定，一般每个车道宽度为3.50～3.75m。各级公路路基宽度按《公路工程技术标准》的规定进行设计。本工程路基宽度为10m，其中行车道宽7.0m，两边土路肩各0.75m，硬路肩各0.75m。

3.2 路基高度

路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高和地面标高的差值。通常路基高度是指路基中心线标高与原地面标高之差。从路基的强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并结合沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。

3.3 路基边坡坡度

公路路基边坡坡度，可用边坡高度H与边坡宽度b之比表示，并H=1，H：b=1：0.5（路堑边坡）或1：1.5（路堤边坡），通常用1：n（路堑）或1：m（路堤）表示其坡率，称为边坡坡率。

3.4 路基压实

路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实度。土质路堑开挖至设计标高以后，需检验路基顶面工作区内天然状态土的密实度，该密实度通常低于设计要求，必要时挖开后再分层压实，使之达到一定的密实度。压实度是以应达到的干密度绝对值与标准击实法得到的最大干密度之比的百分率表征。表1为重型击实方法为标准的路基压实度。

4 路基附属设施

在路基设计中，与路基相关的附属设施主要包括取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道。这些设施是路基设计的重要组成部分，合理的设置这些设施是十分重要的。

4.1 取土坑与弃土堆

路基土石方的填挖平衡是公路路线设计的基本原则，但在实际情况中往往难以做到完全平衡。当工程有借方和弃方时，首先要合理的选择地点，即确定取土坑和弃土堆的位置。路旁取土坑，深度约为1m或稍大些，宽度依用土数量和用地允许而定。为防止坑内积水危害路基，当堤顶与坑低高度不足2.0m时，再路基坡脚与坑之间需设宽度≮1.0m的护坡平台，坑低设纵横排水坡及相应设施。路基开挖的废方应尽量加以利用，如用以加宽路基或加固路堤，填补坑洞或路旁低洼。废方一般选择路旁低洼处，就近弃堆。当原地面斜坡度小于1：5时，路旁两侧均可以设弃土堆，路面较陡时，宜设在路基下方。

4.2 护坡道与碎落台

护坡道是保护路基边坡稳定性的措施之一，设置的目的是为了加宽边坡横向距离，减小边坡平均坡度。护坡道最少宽为1m。通常护坡道宽度d，视边坡高度h而定，h≥3.0m时，d=1.0m；h=3～6m时，d=2m；h=6～12m时，d=2～4m。护坡道一般设在挖方坡脚处，边坡较高时亦可设在边坡上方及挖方边坡的边坡处。碎落台设于石质或土质土的挖方边坡坡脚处，主要供零星土石碎块下落时临时堆积，一保护边沟不致阻塞，亦有护坡道的作用。碎落台宽度一般为1.0～1.5m。碎落台上的堆积物要定期清理。对于本次工程来说，由于填挖方和沿线地质情况良好，因此可以不设置护坡道和碎落台。

5 挡土墙设计

挡土墙是一种能够抵抗侧向土压力，用来支撑天然边坡或人工边坡，保持土体稳定的建筑物。但在路基设计中，是否设置挡土墙，应通过与其他可能的技术方案进行技术、经济比较来确定。挡土墙的类型：按照墙的位置，擋土墙可分为：路堑墙、路堤墙、路肩墙和山坡墙等。按照墙的结构形式，挡土墙可分为：重力式、衡重式、半重力式、悬臂式和锚杆式等等。

本设计中既有路堑墙又有路堤墙，其结构均采用重力式。重力式挡土墙一般由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等几部分构成。

6 路基防护与加固

路基防护是确保道路全天候使用，使路基不致因地表水流和气候变化而失稳的必要工程措施，是路基设计的主要项目之一，其重要性因道路技术等级的提高和交通量的急剧增长而日益突出。路基防护与加固设施，主要有坡面防护、沿河路堤河岸冲刷防护以及软湿地基的加固处理。坡面防护主要是保护路基边坡表面免受雨水的冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程，从而保证路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。

6.1 坡面防护

常用的坡面防护设施有植物防护（种草﹑铺草皮﹑植树等）和工程防护（抹面﹑喷浆﹑勾缝﹑石砌护面）。本次工程采用的是浆砌片石防护。下面简要介绍一下：浆砌片石护坡0.3～0.5m以上的块（片）石砌筑，其厚度一般为0.2～0.5m。基础要求坚固，底面宜采用1：5向内倾斜的坡度。浆砌片石护坡每长10～15m，应留宽约为2.0cm的伸缩缝。护坡的中下部位应设（10×10）cm的矩形或直径为10cm的圆形泄水孔（间距一般为2～3m），泄水孔后0.5m范围内应设置反滤层。对于路堤边坡上的浆砌片石护坡，应在路堤沉实或夯实后施工，以免应路堤沉落而引起护坡的破坏。

6.2 地基加固

路基敷设于天然地基上，自身荷载较大，要求地基应具有足够的承载能力，以保持地基稳定，需对地基进行加固。加固的方法有：换填土层法、重捶压实法、排水固结法、挤密法、化学加固法。本设计采用的是换填土层法。砂垫层厚度为0.8m，以中粗砂为主，颗粒的不均匀系数在2～4之间。

7 排水设计

路基排水设计主要根据本道路的等级和排水的通畅程度，并综合考虑工程的造价和路面的结构类型来确定的。挖方路段及填方路堤边坡高度小于边沟深度的填方路段，应在挖方边坡或填方边坡坡脚外设置边沟，以汇集和排泄降落在坡面和路面上的表面水。

常用的路基地面排水设备有边沟、截水沟、跌水与急流槽等，必要时还有渡槽、倒虹吸及积水池。考虑到本次工程由于填挖高度较大以及南宁的雨水资料，所以涉及到的主要是边沟排水并在全线都设置了边沟排水，而且在挖方较大的地方设置了截水沟。下面简要介绍一下边沟排水。

边沟一般设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。边沟的纵坡（出水口附近除外）一般与路线纵坡一致。平坡路段，边沟宜保持不小于0.5%的縱坡。特殊情况容许采用0.3%但边沟口间距宜减短。边沟的横断面形式有梯形、矩形和三角形以及流线形等。沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1：1.0～1：1.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。梯形边沟的底宽与深度约0.4～0.6m，水流少的地区或路段，取低限或更小，但不宜小于0.3m；降水量集中或地势偏低的路段，取高限或更大一些。边沟可采用浆砌片石，栽砌卵石和水泥混凝土预制块防护。砌筑用的砂浆强度本公路采用M5。边沟出水口附近，水流冲刷比较严重，必须慎重布置和采取相应的措施。本次工程采用的边沟形式为梯形边沟，边沟边坡为1：1.5，沟深与高分别为0.5m，采用的浆砌片石修筑。

在路堑与路肩衔接处的布置边沟排水，由于边沟泄出水流流向路堤坡脚处，两者高差大，因此因地制宜，根据地形与地质等具体条件，将出水口延伸至坡脚以外，以免边沟水冲刷填方坡脚。边沟水流流向桥涵进水口时，为避免边沟流水产生冲刷，应在作适当处治。

8 结 语

综上所述，在公路路基设计中，所涉及到的设计内容是比较多的，也是比较复杂的。上述通过对某高等级公路进行详细的设计，希望为同类工程作参考，有不足之处还望指出。

参考文献

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