基于环境保护的公路工程路基设计方法

2022-08-25鞠军

黑龙江交通科技 2022年7期

鞠军

(新疆交通建设管理局，新疆乌鲁木齐 830000)

1 路基填挖的设计

1.1 路基的宽度

公路建设活动发生在户外，现场地形条件相对较差，在路基的宽度控制中，若盲目套用路基宽度标准指标，易增加路基开挖量，部分地质条件较差的地区将由于工程活动的开展而发生意外，例如滑坡、泥石流，严重破坏现场的环境。为此，需以更加灵活的方式设计路基的宽度。

某公路路段穿越山区地带，现场地形条件较差，峡谷呈U型或V型，地势陡峭。其中，K71+200～K71+380路段左侧的地质颇为破碎，右侧沟窄、水流湍急，但该路段的自然条件良好，在公路设计时，需要充分考虑到对既有自然条件的保留，减少破坏。为此，路基宽度由原本的8.5 m减小至7.5 m，在缩小路基宽度后，减少路基开挖量，缓解对路基的破坏。另一路段的沿线气候具有垂直变化的特点，局部气候条件特殊，降雪量较大，阴坡积雪难溶化，会阻碍驾驶者的视线，因此适当加大该段路基的宽度，以保证车辆通行的安全性。

1.2 路基的高度

高路堤与陡坡的地质条件较差，可能有不稳定、不均匀变形等问题，同时路基施工需占用大面积的耕地。路基施工中，挖方深度和填方高度必须得到有效的控制，否则会影响工程的安全性，周边的生态环境也会因此而受到损伤。从生态效益的角度来看，高路堤和深路堑并非首选方案。路基的中心填高不大于20 m，若超过该值则需要建设桥梁，以此方式通过；路基中心的挖方深度不超过30 m，否则以隧道的形式通过；而对于局部路基挖方边坡高度达到40 m以上的情况，较为合适的是桥隧、半桥半隧等方法。

2 边坡的设计

2.1 填方路基的设计

随着建筑工程理念的升级，在环境保护基本理念的引导下，现阶段的路堤边坡形式得以升级，例如流线型边坡，此时路基断面的综合应用效果较好：(1)可以减少边坡的积雪，减小环境因素对公路的影响；(2)可以优化路线的线形，通过与自然环境的结合，构成有机的整体。

(1)路基填土高度在2 m以内时，不采用护坡道，此时以渐变的方式控制边坡坡率，边坡具有明显的自然特性；对于路基填方高度在2～8 m的情况，坡率为1∶1.5；填方高度在8 m以上时，较为合适的是台阶式边坡的形式，每8m视为一个台阶，宽度为2 m，为了凸显出公路的绿色环保特性，在台阶上采取绿化措施。

(2)土路肩与边坡折线，两部分设计为圆弧倒角的结构形式。

(3)对边坡坡脚做圆弧化处理，在此方式下，路基整体呈现出流线形的特征，能够融合至周边的自然环境中，打破公路设施过于“生硬”的僵局。

2.2 挖方路基的设计

在传统路堑边坡形状设计中，设计人员高度重视路堑边坡的稳定性，未充分关注施工对环境以及周边景观的破坏，在该方式下，开挖的路基边坡缺乏自然特性，给人以刀削一般的感觉。为了满足环境保护的工程建设需求，需要优化设计方法，具体做如下分析。

(1)边坡形式的选取应遵循因地制宜的原则，结合现场的地形、地质等自然条件，选择合适的边坡形式。若为纯土质的挖方路基边坡，较为合适的是采用流线形的边坡，此时不宜设置坡顶的折角以及坡脚，而是应当以圆弧或是其它形式达到自然过渡的效果；对于岩石边坡，则可以设计为直线形边坡，但此时应充分保留岩石节理开挖的参差台阶，营造出自然错落的视觉感。

(2)挖方路段的边坡尽可能不采取单坡的形式，遇边坡高度较小的路段边坡时，适当放缓，在此基础上进一步过渡至最大挖方边坡高度的坡率。为了构成纵向的弧形坡面，注重对过渡区处转折点的优化，将其设为宽展的弧形。

(3)若为二级及以上的土石边坡，可采用台阶式的设计方式，平台宽度统一控制在2～4 m，每8～10 m视为一级。

3 公路路基防护设计

3.1 工程防护

喷浆混凝土防护虽然能够取得良好的防护效果，但对自然环境的破坏作用较强；主动防护网的方式常被应用于局部碎落的边坡岩体防护工作中，随着使用时间的延长，裸露的边坡可与自然环境相融合，凸显出生态价值，因此是一种优质的防护方法；挡墙、抗滑桩等的灵活性较强，可以根据现场自然条件合理设计，也具有可行性。

3.2 植被防护

在种植植被后，根系可稳固土壤，以免边坡遭冲刷，除此之外还能够绿化环境、点缀空间。随着工程技术的发展，边坡的植被防护方法趋于多样化，包含挖沟绿化防护、直接喷播绿化防护、土工格室绿化防护等，具体根据现场情况做合理的选择。而在挑选植被时，需考虑到土壤、水文、气候等基础条件，保证植被可茁壮生长。

3.3 综合防护

综合防护集工程防护、植被防护于一体，在保证路基边坡稳定性的同时，还可增强路基与周边自然环境的协调性，是一种综合应用效果较好的路基边坡防护方法。综合防护的主要类型、适用范围以及特点，如表1所示。

表1 综合防护分类

4 完善公路路基环保设计的建议

4.1 选择科学合理的公路路基设计方案

在架构公路路基的方案时，项目不仅要考虑施工所需材料和设备成本，设计出科学合理的方案，并且还应具备环保意识，在环保管理的基础上坚持材料环保性。为避免突发严重状况，在设置路基断面模式时，要对路基总体所呈现的形态进行设计，夯实路基基础，如果项目开展突发危机，严重可能会危及施工员工的生命安全。而且在架构过程中需重视实地勘察地形地貌以及地质状况，评估出适应当地路段的项目所需材料。尤其在项目开展过程中，需要设置监管人员进行全面监测，防止突发事故。

4.2 做好特殊路段的路基工作

在架构公路路基相关方案时，设计人员具体分析当地的地形地貌和水土因素，为特殊的地段设计适合的路基模式。方案架构需与实地施工环境相吻合，在项目开展过程中，常常遇到地表土层较软弱的情况，可利用开挖换填的措施置换软弱土层，进而开展路基建设项目。在建构路基时，可引用实地所产透水性能的材质推进项目开展。在架构设想中，也需考虑到保护、稳固措施和地质、地貌状况，尤其是边坡高度和地貌地形，这些措施的设计不仅可保护周边植株，还可以保持生态系统的长期发展。在进行挖掘边坡步骤时，工程相关人员可在实地引入小灌木植株，能够有效保护实地环境。在特殊地段，为保持生态，也可引入植物生态维持、三维网络培土种植等措施。

4.3 制定好公路路基设计的取弃土方案

在开展路基项目时，项目可能会有所涉及挖方工程，需在方案架构中对这方面情况有所考虑，架构经济性、效益性较强的取土、弃土方案。取土、弃土是指在路基项目开展时，不可用来建构路基的土方。在项目开展中采用就地原则，这一方案在方便施工人员的同时，也可达到成本效益和工作效率优化的效果。但是实施取土、弃土需保障周边生态的稳定，不能以环境换取项目开展。而且在开展弃土步骤时，应提前配备排水沟和支挡项目，步骤完备后要及时解决弃土，防止污染实地生态，损毁周边植株。如经检测发现弃土质量尚可，可对其进行二次利用。在废弃的土壤上种植马尾松、湿地松等适当植株，有益于弃土二次利用，防风固沙，保持水土，且可以提高生态系统多样性。

4.4 防排水设计

在架构路基的方案中应涉及防水、排水措施。首先。针对挖方所在边坡坡顶水和坡面水要进行集中处理、收集并保证其在路基范畴之外，这有益于涵养坡面水源和土壤，更好地进行坡面固化。如果不提前防备这种现象的发生，可能会导致边坡稳固性下降的严重后果。为避免冲刷现象的出现，可将截水沟设置在坡顶处和边坡所在平台处，再由急流槽实现泄水功能。在填方边坡处，可在路肩所在地点架构边沟以避免冲刷现象发生。但当水流量超过边沟耐受范畴，聚集在路基范畴时，可利用蒸发池项目收集边沟中的水，减缓边沟所承载压力，在开展项目时应注意架构蒸发池所可能引起的周围土质盐渍化。

4.5 结合气候条件选择公路路基的材料

在进行公路路基设计时，应考虑气候因素，根据施工场地的实际气候选择合适的路基材料和合适的施工方案。因为在下雨天，细粒土、砂土及卵石的抗冲压能力不同，所以在设计公路路基应考虑好上述问题，确保工程顺利且安全的进行。同时使刚性结构与柔性结构结合在一起，产生很好的互补效应，并对周围环境进行多层防护处理。

4.6 设计与公路沿线风景相协调的路基防护

实施公路路基防护措施前，需考虑好路基建设与周围环境的协调性，使修建的防护设施与景观融合度较高，进而提高美观度。同时做好公路沿线风景的观察工作，使整条道路的风景足够协调。在修建的过程中，应选择建立一些隐蔽性较好、高度较低的防护墙，如果在一些特殊地质的地带，可选择高度偏高且合适的防护墙。为提高沿路风景的美感，可以在防护墙进行绘画及雕刻。此外，建设防护墙应该将环境保护考虑在内，进行植被保护作业，提高绿化程度。

4.7 遵循动态防护原则

在进行挖方边坡的路基设计时，应严格遵循动态性防护的标准。由于施工时掌握的地质资料不够准确，且所知范围有限。所以在对情况较为复杂的路段进行施工时，即使预先进行了方案的设计及多次考量，并严格按照方案进行作业，也会因为开挖以后裸露的边坡地质与设计方案中预期的有所差异而难以继续施工。所以在这种复杂的路段按照原定方案进行作业显然是行不通的，所以相关人员应该在进行施工时，认真观察地质的变化，根据实际情况对施工方式及时调整，选择合适且有效的方法进行作业，以提高工程质量。此外，为防止边坡出现下滑的情况，可以选择传统的浆砌片石进行安装或者修建挡土墙。