浅谈路基的断面尺寸设计

马伟志,岳守明

(1.黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司;2.854农场交通科)

1 路基设计的一般要求

公路路基是条形带状结构,由于天然地面高低起伏,路基的标高也不相同。路基设计应认真做好调查研究,贯彻因地制宜、就地取材的原则,执行有关环境保护的政策法规,并做好现场核对,根据路线平、纵、横设计,精心布置,确定标高,为路面结构提供具有足够宽度的平顺基面。

由于路基标高与原地面标高有差异,且各路段岩土性质的变化,各处附属设施的布置不尽相同,因此各路段的路基横断面形状差别很大。路基横断面形式的选定和各项附属设施的设计都是路基设计的基本内容。

路基设计之前,应做好全面调查研究,充分收集沿线地质、水文、地形、地貌、气象、地震等设计资料。改建公路,还应收集历年路况资料及当地路基的翻浆、崩坍、水毁等“病害”的防治经验。

山岭、重丘区的路基设计,应根据当地自然条件,特别是工程地质条件,选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。在地形陡峻和不良地质地段,不宜破坏天然植被和山体平衡;在狭窄的河谷地段不宜侵占河床,可视具体情况设置其他结构物和防护工程。

路基设计,一般宜移挖作填,当出现大量弃方或借方时,应配合农田水利建设和自然环境等进行综合设计。应根据公路所在地区的自然因素与地质条件,设计完善的排水设施和防护工程,采取经济有效的“病害”防治措施。陡坡上的半填半挖路基,可以根据地形、地质条件,采用护肩、砌石或挡土墙;当山坡高陡或稳定性差,不宜多挖时,可以采用悬出露台等构造物;在悬崖陡壁地段,如山体岩石整体性好,可以采用半山洞。分离式路基应防护,设置完善的排水设施,并与自然景观相协调。

2 路基的断面尺寸设计

2.1 路基宽度

路基宽度为路肩外边缘之间的宽度,一般包括路肩、路面、中间带、变速车道等。路面供机动车行使,路肩为保护路面稳定,并兼供错车、临时停车、行人和非机动车通行。高速公路和一级公路一般均设中间带,路面宽度根据设计通行能力及交通量大小而定,一般每个车道宽度为 3.50～3.75m。路肩宽度由公路等级和混合交通情况而定,最小每侧为0.5m,有条件时力争不小于 1.0m,技术等级高的公路及城镇近郊的一般公路,路肩宽度尽可能增大,一般取 1～3m,并铺筑硬质面层,提高路肩利用效率,以保证路面行车不受干扰。各级公路路基宽度为行车道宽度与路肩宽度之和,当设有中间带、加(减)速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时,应计入这些部分的宽度。公路路基宽度按《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)或有关技术规范的规定进行设计。某些特殊地质条件下,需要采用特殊横断面形式的路基,如软土地区的路基设置反压护道;沙漠或雪害地区设计成流线型路基横断面;地形起伏大或用地受限制地段可以考虑采用分离式路基横断面;滑坡地带或沿河等路段路基横断面相应有所变化。

路基占用土地是公路通过农田或用地受限制地区时的突出问题。建路占地必须综合规划,统筹兼顾,讲究经济效益,农业与交通相互促进。公路建设应尽可能利用非农业用地,少占农田。高速公路局部路段可以选用高架道路,以桥代路。山坡路基应尽量使填挖平衡,扩大和改善林业用地,保护林区牧地,防止水土流失,维护生态平衡。减少高填深挖,利用植物防护,绿化与美化路基,严防因修筑路基而使路基附近地段遭受损害。路基宽,对行车有利,但土方工量大,对自然环境破坏严重,工程造价也高。所有这些,在路基设计与施工过程中,也应该予以综台考虑。

2.2 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,是路基设计标高和原地面标高之差。

新建公路的路基设计标高为路基边缘标高,在设置超高、加宽地段,则为设置超高、加宽前的路基边缘标高;改建公路的路基设计标高可以与新建公路相同,也可以采用路中线标高。设有中央分隔带的高速公路、一级公路,其路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘标高。沿河及受水浸淹路段的路基边缘标高,应高出路基设计洪水频率的设计水位加壅水高、波浪侵袭高,再加安全高度 0.5m。

由于原地面沿横断面方向往往是倾斜的,因此在路基宽度范围内,两侧的高差常有差别。路基高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。路基两侧边坡的高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。所以,路基高度有中心高度与边坡高度之分。

路基的填挖高度,是在路线纵断面设计时,综合考虑路线纵坡要求、路基稳定性和工程经济等因素确定的。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公路沿线具体条件和排水及防护措确定路堤的最小填土高度。

路堤填土的高矮和路堑挖方的深浅可以按《公路路基设计规范》(JTJ 013-95)的规定,使用常规的边坡高度值,作为高矮深浅的依据。通常将大于 18m的土质路堤和大于20m的石质路堤视为高路堤,将大于 20m的路堑视为深路堑。

高路堤和深路堑的土石方数量大,占地多,施工困难,边坡稳定性差,行车不利,应尽量避免使用,不得已而一定要用时,应进行个别特殊设计。

为保证路基稳定,应尽量满足路基最小临界高度的要求,若路基高度矮,低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度,可以视为矮路堤。矮路堤通常处于行车荷载应力作用区范围内,同时经受着地面和地下水不利水温状况的影响。有时为了增强路基路面的综合强度与稳定性,需要另外增加投资加强路面结构或增设地下排水设施。究竟如何合理确定路基的高度,需要进行综合比较后才可择优取用。

沿河及受水浸淹的路基,其高度应根据技术标准所规定的设计洪水频率,求得设计水位,再增加 0.5 m的余量。如果河道因设置路堤而压缩过水面积,致使上游有壅水或河面宽阔而有风浪,就应增加壅水高度和波浪冲上路堤的高度(即波浪侵袭高度)。所以,沿河浸水路堤的高度,应高出上述各值之和 0.5m,以保证路基不致淹没,并据此进行路基的防护与加固。