公路路基设计中出现的问题及解决策略研究

任旭鹏

（兰州乾元交通规划设计咨询有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

在公路施工中软土地基路段会随着地形变化而发生明显改变，当路基出现低于天然地面的挖土路基或是高于地面的填方路基时，这些人工路基就会在自然环境中受到周围因素的影响，使地基土的物理性质随之发生改变，严重影响公路使用的安全性和耐久性。因此，要针对公路路基设计环境中存在的问题，兼顾考虑公路使用的安全性和耐久性，延长其使用寿命，降低安全隐患。

1 公路路基设计基本原则

1.1 全面了解周围环境

为确保公路路基设计工作能够顺利推进，在设计时应兼顾周围环境因素，把握公路路基设计的全面性和整体性。在建设推进过程中，会受到多种因素的影响，使公路质量下降，其中现场施工的自然条件和地理条件对公路质量产生的影响最大。为确保设计质量达标，在开展设计前，工作人员应对当地地质情况和地下水等数据信息进行全面统筹规划，以采集到的信息为依据开展后续工作[1]。除此之外，在设计阶段必须按照自然地理条件和环境优化情况，调整公路路基横断面和边坡坡度，进一步提高防护工程的设计水平，并关注路源标高，以免出现山河冲毁公路或河道堵塞的问题，以确保公路能够正常投入使用，从而利于人们的日常出行。

1.2 秉承可持续发展原则，加大环境保护力度

随着社会发展水平的不断提高，在城市化发展进程取得显著成效的同时，生态环境却遭到了破坏，严重地影响了社会经济的可持续发展。在公路建设推进过程中，应在建设阶段开挖路基，但这项工作会受到各种因素的影响而出现岩体崩塌、滑坡或水土流失的现象，导致当地生态环境及人文景观受到严重破坏。若想进一步优化公路路基设计工作，需要秉持绿色可持续发展的理念，在保障经济效益的同时兼顾生态环境保护工作。在开展公路路基设计工作时，必须考虑生态环境保护的相关内容，加大保护力度，在维护生态环境时，以道路安全性为基本标准，禁止随意破坏当地生态环境，通过实现人与自然的和谐发展以减少水土流失，使路基建设更加稳定牢固，减少安全隐患，保障城市安全发展。

1.3 坚持安全优先的原则，保障公路路基稳定性

随着公路建设不断发展，为确保公路质量水平达标，应依据实际设计状况制定科学可行的质量管理安全细则，从制度层面上保障居民的生命和财产安全。按照相关规范和标准，在设计公路路基边坡坡度和宽度时，需结合实际情况，尽可能避免设计环节出现狭窄或陡坡的问题，以防驾驶人员因反应不及时而出现意外。例如，在处理路基软基时，需尽可能采用CFG桩复合地基处理技术等加固型技术手段，保障公路设计的整体稳定性和安全性。此外，在开展路基设计工作时，需强调防渗漏和防溺水工作的重要性，保障各环节稳步落实、安全推进，从而提高整体路基质量水平，以及车辆出行的安全性[2]。

2 公路路基设计中出现的问题

2.1 忽视水体冲刷和路基边坡之间的关联

路基设计施工指在公路建设中按照相关施工要求和路线位置，构造路面基础带状构造物的设计过程。路基是公路的基础，属于由土和石料修筑而成的线形结构物，因此在公路设计推进过程中，必须保障路面能够承受车辆重量，确保其在各种情况下都能保持稳定。但在当前公路路基设计中，水体冲刷和路基边坡稳定性之间的关系常常被忽略。路基边坡容易受到恶劣天气的影响，以及雨水的冲刷和腐蚀作用，而水流的长期作用又会导致路基边坡的构造受到破坏，从而形成冲击沟[3]。不同土质的抗冲刷能力存在一定差异，因此各地区需按照当地实际地理环境和天气条件，设定不同的边坡结构，特别是会出现暴雨的南方地区，路基边坡常常出现雨水腐蚀的情况。但设计人员在设计阶段并未考虑到边坡设计应与当地降水情况相符，造成公路使用寿命在原有基础上大幅缩短。对于沿河、沿湖、沿海设计的公路，极易因水流冲击而出现超出腐蚀承受范围的问题（见图1）。因此，对于公路边坡要进行具体的设计和思考，防止边坡塌垮对路面整体造成影响。

图1 水流冲击造成挡墙坍塌

2.2 路基填挖交界处稳定状况不符预期

公路路基填筑交界处容易出现路基不稳定的情况，其主要与建筑材料自身的质量问题和地基固结施工等因素有关，这些外界因素或是自身因素会在一定程度上导致路基稳定性受到严重影响，从而产生安全隐患，甚至还会导致路基因沉降问题而出现路面塌方的状况。塌方会导致路面不断开裂（见图2），从而扩大受裂面积，致使公路交通运输功能被破坏，因此在设计阶段要意识到维持路基填挖交界处稳定性的重要性，并对其进行强化，将其作为设计环节中的重要内容进行推进和落实。

图2 路面坍塌（图片来源：https://image.so.com/）

2.3 高度设计不够精准

公路自身的稳定程度及对外界灾害的预防能力，主要是由路基高度决定的，而路基高度又分为地面开发深度和路基填筑高度2个部分，即公路路基高度设计是建立在自然地理环境因素的基础上，契合公路自身实际需要。由于土壤成分坚固系数及自身粘度都会直接对公路路基设计高度产生影响，因此需要对公路建设的实际环境进行考虑分析。现阶段公路路基高度设计存在一定偏差，未能将地质环境纳入考虑范畴之内，容易导致公路路径设计的精确度不达标，致使公路出现坍塌、凹陷或者不均匀沉降等问题。在公路抵御自然灾害能力等方面，需考虑当地地形，其中平面地区公路高度设计若不合理，则易出现洪涝灾害，而山区设计不合理则容易受到山体滑坡或者泥石流等严重地质自然灾害的影响，并对人们的生命健康和财产安全造成严重威胁[4]。

2.4 路基旁植被破坏

在公路施工推进过程中，施工队伍若未考虑公路平坦性，则可能会扩大工程范围，导致公路一侧受到严重破坏，而路基旁的植被破坏不仅会造成周围土质松弛，还会造成土壤条件不稳定。植被破坏容易造成土壤含水量损失和路基压力发生变化，路边植被若是持续损坏，则容易造成道路崩塌和裂缝，因此在公路路基设计中不仅要兼顾材料、人工、技术及设计阶段的各项基本原则等内部因素，还需考量道路、含水量、天气因素等对路基设计造成的直接影响，防止路基受到多方面因素的直接作用，不断提高公路路基及辅助系统建设的稳定性、实用性和牢固性。

3 公路路基设计中存在问题的解决策略

3.1 增强路基边坡强度

在公路路基边坡建设推进过程中，路基填充材料自身质量及其在填充过程中的压实度和路基高度，是边坡在使用过程中受到破坏的关键因素。按照路基建设基本理论，以沙质土体为填充材料的路基，存在质量水平低的弊端，无法满足实际使用标准，遇到水的冲刷时容易受到破坏。实际上路基的最佳使用材料主要为粘性土体，其能有效抵挡水流冲击，使路基稳定性更强，工区各土层物理力学指标建议值见表1。路基边坡设计还需要重视土体压实度，具有高压实度的路基密度也会更大，能够保障路基边坡的稳定性，提高路基韧性，从而起到延长公路使用寿命和安全性能的作用。除此之外，路基边坡质量与路基高度息息相关，但高路基边坡容易受到破坏，因此在公路路基设计中需兼顾高度设置的科学性和合理性，以免受到不利影响。

表1 工区各土层物理力学指标建议值

3.2 强调公路路基填挖交界处设计科学性

由于公路路基填挖交界处的建筑材料质量存在一定的缺陷，且差异性较大，因此，公路交界处设计非常关键，若此处设计出现问题，则路基填挖部位会产生严重损害，发生大范围不均匀沉降问题。路基边缘塌方将会导致路面处于悬空状态，再加上路面开裂严重，公路的正常使用功能将会受到影响，因此需对该公路进行加固或返工，以免产生不必要的经济损失。对公路路基填挖交界处进行设计时，需从横向填挖交界和纵向填挖交界两个方向入手进行双向设计[5]。横向交界指对交界处路床进行超挖，其深度应控制在0.8 m以内，保障其安全性、稳固性及经济性。在回填时，可使用分层法回填材料，如沙砾石和碎石，按照相关设计标准对其进行碾压，同时在路床中部和底部铺设土工隔栅，实现接缝错位布置。土工格栅需要进行防护处理，协助纵向填挖交界处强化路基功能。而纵向交界处需要先进行适度超挖回填，沿着交界处的公路路程中部和底部铺设土工格栅，设置与之对应长度的过渡段路床，这一部分可使用透水性好的砂砾，填挖过渡段则使用碎石填筑。土工隔栅的关键作用是提高原地面和回填土体粘结力及约束力。除此之外，铺设土工格栅能够在一定程度上预测路堤沉降情况，使横断断面处产生均匀沉降，以控制在交界处出现的沉降问题，提高公路自身稳固性和安全性。

3.3 加强完善路基排水设计

在公路路基排水系统设计时，需对自然降水排水系统、合流排水系统等进行优化设计。其中自然降水排水系统及公路车辆运行安全会受到积水影响，若是路面排水能力较差，则车辆行驶过程中容易出现打滑现象，从而引发安全事故。因此，自然排水降水系统的设计区域应以公路实际情况为基础，在两侧修筑排水沟，同时适当增大路面中间路基层的高度，保障路面有一定坡度，确保雨水排流的同时，引导雨水进入排水沟。虽然排水降水系统较为简单，但是在设计过程中不能忽略路基坡度设置的细节[6]。除此之外，河流排水设计系统需在公路建设靠近河流段时，集合河流流水流量，选择合理的排流方式及涵管埋设方式，通过增加涵管数量，使得河流流水能够通过涵管排出，不断增强路基抗水能力，保障公路路基稳定性和安全性。对于路基隔离带的排水系统，在公路建设中应做好隔离带绿化工作，但路基隔离带进行基础性建设容易导致路基积水，使得路基质量受到严重影响，并对路基使用性能产生负面作用。因此，在公路路基隔离带排水系统设计时，要强调隔离带排水设计的重要性，将排水系统设置于隔离带下方，使得雨水积水能够通过防水层和排水管，从隔离带中排出。我国已明确提出山区建设相关要求和标准，因此施工建设人员在建造时需要对路基静水压力展开测评，强调坡度对水动力学的影响参数，遵从流水力学，加强路基边坡设计的稳定性。

3.4 路基弹软与沉陷防治设计

在工程施工推进过程中若是遇到软土地基，应第一时间进行处理，但若是地质情况较为复杂，例如地区排水不通畅、渗水性较差则会出现弹簧土、翻浆的地基软土现象，加之施工设计方案不合理会导致地基承载力不足。对于路基弹软问题需在路基范围内将需要挖掘的软土去除，使用专业碎石进行填埋，在完成填埋之后进行分层浇筑。其次，对于深度较大的软土地基工程，在施工操作过程中拥有较大开挖工程，可将粉体物质作为加固材料和原状土进行搅拌，在完成搅拌处理工作之后便会随之生成强度更高的混合柱体，这种混合柱体与原状土相比较而言更能达到预期施工效果，从而优化对工程的加固处理[7]。在处理公路路基沉陷问题时要秉承养护为主、治疗为辅的基本防治设计原则，对施工现场实际情况进行综合考量分析，结合分析结构选择恰当方式。首先在施工之前要对施工现场进行实地考察，通过考察形成系统认知，制定有针对性的施工对策，从而强化施工工程对气候的适应性。在公路施工建设时需针对当地特点采取有针对性的处理对策，如在雨水较多的公路路基需关注雨水疏导处理工作的落实状况，防止出现雨水累积对公路路基所产生的负面影响。最后，要通过填土巩固路基，其中填料选择对路基沉降会产生影响，在公路工程施工中，选择合适的填料方式能够保障路基稳定性，并使其在原有基础上进一步得到提升。

4 结语

在高速公路建设工作中需强调路基设计和施工，保障路基设计效果能够有效提高公路质量水平，应将其作为公路项目的重要环节落实。在开展路基设计和施工工作时，应在现有施工技术基础之上进行创新，严格遵守设计原则和标准。除此之外，要根据项目的具体情况进行统筹分析，立体化考量地质环境等因素，从而推进路基设计与施工向着高效化、合理化、科学化发展。