中俄路基设计方法和指标对比研究

文琰，赵强

（九江市规划设计集团有限公司，江西 九江 332000）

0 引言

当前，国内外由于社会环境、建设理念、经济条件的不同，导致公路路基的设计方法存在一定的差异[1]。越来越多的学者和工程技术人员开始对比研究国内外路基设计，但往往是结合特定的项目去分析，并没有形成系统性的理论来指导路基设计。为此，本文针对中俄路基设计方法和指标进行分析。

1 中外路基压实度和沉降计算方法对比

1.1 路基工作区深度计算

我国的公路路基规范认为，路基工作区深度就是车辆荷载传递到路基内部的附加应力和填土自重应力比值大于0.1的深度范围，其深度值主要取决于车辆载荷大小及路基填土参数，具体可按照式（1）计算[2]，

式（1）中：Zα为工作区深度（m）；K为计算系数，可取0.5；n为计算系数，取5或10；λ为填土重度（kN/m3）。

俄罗斯路基工作区深度通常指路面底部到冰冻深度2/3的深度范围内。同时，根据道路所处的气候带，规定路基工作区的最小深度（路表下1.5m）。

1.2 路基土压实度

路基是公路的主要承重结构层，应具有足够的压实度、强度和稳定性，以确保公路运营期间在各种不利作用组合下不发生病害。公路路基设计规范中的高等级公路压实度要求见表1，并认为路基土压实度取决于填料的CBR值（加州承载比）和回弹模量。

表1 高等级公路压实度控制指标

比如俄罗斯路基分层与国内有一定的区别，其将路面结构层以下的路基分为A、B、C三个区，其中A区对应国内规范的上路床，厚度30cm，对应的压实度为95%，CBR为8%。B区类似国内规范的下路床，厚度45cm，对应的压实度为93%，CBR为5%。C区为B区以下的所有路基范围，类似于国内规范的路堤，对应的压实度为90%，CBR为5%。

但是，俄罗斯控制路基压实度是不考虑CBR值的，他们认为路基土压实度与路面类型、气候条件、含水率等参数密切相关，主要以路基回弹模量来控制路基压实度，回弹模量设计值计算可参考式（2）[3]：

式（2）中：Ey为弹性模量设计值（MPa）；p为单位载荷（MH/mm2），可取0.5；D为模具直径（mm）；u为填土重度，kN/m3；l为可逆变形（mm）。

该公式只适用于正常工况，如果公路所在地区降水量大或冻土严重，则需要对路基回弹模量进行温度、湿度修正。

1.3 沉降计算方法

路基总沉降=瞬时沉降+主固结沉降+次固结沉降。中国公路路基设计规范在计算沉降时是基于分层总和法先计算出主固结沉降，然后将主固结沉降乘以沉降系数（与地基条件、加载速率、填土重度等密切相关）就是路基总沉降。同时，还可以根据固结度的变化推导出路基在不同时刻的沉降量。

俄罗斯规范在计算路基沉降时也是采用分层总和法，考虑了每个结构层的变形量，但计算的沉降是固定值，不考虑沉降随公路运营时间的变化，无法根据工后沉降来选择合适的路基养护或大修时间、养护措施等。

2 中俄路基几何参数确定方法对比

2.1 路基宽度

路基宽度确定是开展道路设计的前提条件，宽度值直接影响了占地、征拆、路面工程量等内容。国内的路基设计宽度=行车道+中央分隔带+土路肩+硬路肩，一般受设计速度、车道数等因素影响，在规范中给出了路基宽度的一般值和最小值（条件受限时采用）。俄罗斯路基宽度=车道宽度+分隔带宽度（大于国内宽度1～2m）+路边宽度，受公路等级影响较大，通常会在横断面图中规定不同等级的公路所对应的能保证行车安全的最小路基宽度[4]。

2.2 路堤高度

我国公路路基填土高度在确定时应综合考虑所在区域的自然区划、地下水位、临近道路建设经验等，路基最小填土高度应确保路床长期处于干燥或中湿状态。而沿河路段或可能受水浸淹的路基设计标高不得低于1/100设计洪水频率计算水位+雍水高、波浪侵袭高+0.5m安全高度。如果路基处于季节性冻土区域，填土高度还应考虑当地平均冻深。

俄罗斯的填土高度往往对地下水和路基的湿度考虑较少，路基填土高度就主要考虑积雪条件，要求路基高度高于积雪计算高度。如果不满足上述规定，应当设置防雪林带、防雪铁丝网、排水沟等。此外，当积雪计算高度大于1m，还需要明确路堤边缘高于积雪覆盖层的高度，计算公式如式（3）：

式（3）中：B为路基宽度（m）；a为吹雪机抛雪距离（m）。

2.3 路基边坡坡率

道路路基边坡坡率（斜坡竖直距离与水平距离的比值）不仅会影响土石方开挖量和施工难易，还是影响路基安全系数的最关键参数之一。路基边坡坡率主要取决于边坡岩土体强度、地形地貌、降雨量、边坡高度件等因素。中国高度小于20m的路基边坡，坡率选择往往是根据工程经验和规范直接选取，比如黏土、粉质黏土边坡坡率不超过1∶1，中砂、粗砂、砾砂边坡坡率不超过1∶1.5，卵石土，碎石土等边坡坡率不超过1∶0.75，砾土边坡坡率不超过1∶1。

对于坡度大于1∶2.5的陡坡路基或高度大于20m的路基边坡需要进行单独的工点设计，并用理正岩土、midas、FLAC3D等软件验算其稳定性，确保边坡安全系数满足规范要求。

俄罗斯路基边坡坡率与国内基本保持一致，也是根据边坡岩土体类型，边坡高度等确定，并针对不同高度的边坡提出了最大坡率，设计时不可随便突破此值。

3 中俄路基防护措施对比

3.1 我国边坡防护措施

公路运营期间，路基边坡可能会受到降雨、降温、暴晒等气候的影响而长期处于干湿循环、冻融循环的状态。此时如果不对边坡进行防护，会出现开裂、溜塌、整体失稳等病害。根据防护材料的不同，路基边坡防护措施主要有植物防护、骨架防护、圬工防护等，具体见表2。

表2 中国路基边坡常用防护措施

3.2 俄罗斯边坡防护措施

当前越来越多的国家已经不采用圬工防护，而是越来越重视绿色生态防护理念，选择对沿线地质破坏小，能与周围环境相协调的坡面防护措施。例如种草、植树、土工格室、土工格栅、高分子纤维护坡等技术。

4 结论

本文详细探讨了中外路基对压实度、沉降计算、边坡几何参数、防护措施等方面的要求，主要得到以下几方面结论：（1）国内规范认为路基土压实度取决于填料的CBR值（加州承载比）和回弹模量，但俄罗斯控制路基压实度不考虑CBR值；（2）中俄路基计算沉降时都是基于分层总和法，但国内可根据固结度的变化推导出路基在不同时刻的沉降量，俄罗斯认为路基沉降是固定的；（3）中俄路基在确定几何参数时都要根据岩土体强度、地形地貌、降雨量、地下水等因素；（4）国内路基边坡防护措施主要有植物防护、骨架防护、圬工防护等，俄罗斯路基边坡防护更加重视绿色生态防护理念。