基于路线布设与路基设计的公路工程设计要点

马海鹏

（甘肃新方位工程咨询有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

为完善路网体系，我国公路总里程不断增长。在工程项目施工前，明确路线布设与路基设计要求，并将要求融入公路工程设计工作中，成为提升公路工程设计质量水平、保证公路工程项目施工质量达到预期目标的重要举措。

1 路线布设要点

1.1 选线

在开展公路工程设计工作时，需要结合施工区域的地形条件，分析路线的布局要求，然后在尽可能提高公路路线建设可行性的基础上，实现路线选型与自然环境的协调。考虑到当前不同区域的自然环境、地质条件存在一定的差异，公路施工单位的施工条件也存在一定不同，为了在尽可能保证工程整体设计水平、施工质量符合预期要求的基础上，实现工程项目设计、施工成本的有效管控，在选线工作开始前，设计人员需要对施工区域的实际情况进行详细的调查分析，制订多个路线方案，然后利用BIM 技术对不同选线方案的施工难度、施工成本以及施工活动对周边环境的影响等因素进行全面的分析，找出其中性价比最高的选线方案，为公路工程施工打下良好的基础[1]。

1.2 坡度控制

在公路工程设计过程中，不同环境下的公路应具备不同的坡度控制方案。具体而言，在开展城镇周边公路工程设计工作时，设计人员可以将公路与城镇规划区域的间距控制在2～5km 之间，并且这一宽度可以适当放宽，但最大宽度需小于8km。在开展山岭地区公路选线工作时，设计人员可以采用沿河线、山脊线、越岭线三种方式开展选线工作。并且在设计过程中，设计人员需要提高平均坡度控制的科学性，并预留一定的纵坡空间。同时，为了降低公路的行车难度，在选线过程中应保证路线布设区域的坡度变化情况较为平稳。此外，在设计过程中，设计人员需要实现工程建设成本、技术指标的有效控制。

1.3 平面线形设计

在公路工程设计过程中，平面线形设计的关键点在于保证公路的连续性与舒适性。设计人员可以以公路所在区域的地形为基础，通过加强立体线形设计的方式，在保证设计方案符合行驶力学要求的同时，提高行车人员的视觉质量，为后续公路投入使用后的安全性与舒适性提供支持。举例而言，在设计过程中，设计人员应避免在长直路段尽头使用小半径曲线设计，若必须使用小半径曲线设计时，必须在中间路段加设过渡性曲线，以保证公路行车安全。

2 路基设计要点

路基作为公路工程中的重要组成部分，其设计质量与公路工程的最终承载力、使用寿命等存在着直接的联系。

2.1 陡坡与高边坡

在公路工程的路基设计过程中，陡坡与高边坡路基在高差等因素的影响下，容易发生沉降问题，为了保证公路工程整体设计的可靠性，提高陡坡与高边坡路基的稳定性是一项必要的工作。具体而言，在陡坡与高边坡路段地基设计过程中，设计人员首先要在明确公路实际建设环境地基强弱的基础上，对该路段的基底进行加固设计。如果在实际考察过程中发现该路段的地基强度较弱，则可以通过换填或者对路基进行强夯处理的方式，提高该路段地基的承载力，降低沉降问题的出现概率。同时，考虑到在公路投入使用后，积水的侵蚀容易使路基沉降现象加重，为了保证公路后续使用过程中的安全性与可靠性，在设计过程中，设计人员需要提高对排水设计工作的关注度，通过为该路段配置排水沟的方式，降低积水对路段的侵蚀。此外，在进行陡坡与高边坡路段设计时，设计人员需要开展支护设计工作，尽可能避免出现滑坡的可能性，切实保障公路行车安全[2]。

2.2 路基宽度与高度

路基宽度指的是路基两侧边缘之间的宽度，其中包含绿化带与车行道的宽度。在实际设计过程中，为了保证路基宽度能够满足公路投入使用后的具体要求，设计人员需要对公路施工现场的实际情况进行详细考察，对实际的行车情况进行测量，然后以测量数据为基础开展路基宽度设计工作，从而达到提高设计工作实用性的目的。路基高度设计指的是在开展路基开挖工作前确定好地面标高与路基标高，然后依据不同的标高完成路基高度的设计工作，为后续路基填筑压实工作的开展提供有效的参考[3]。

2.3 路基断面选择

路基断面即垂直于线路中心线的路基横截面，为保证路基断面能够满足公路工程的实际需要，在开展路基断面设计时，需要在明确路基宽度与高度的基础上，选择合适的路基断面形式。在设计过程中，为了保证车道宽度能够满足车辆行驶需要，一般将车道宽度设置在3.5m 以上。在车道宽度确定后，可以结合公路的实际情况预留施工缓冲区，便于后续施工人员以相应技术等级标准对公路的宽度进行合理调整，从而达到提高公路畅通性、降低后续施工难度的目的[4]。

3 公路设计实例

3.1 工程概况

某公路全长94.14km，其中包括88.6km 的老路改建与5.54km 的新建公路。该公路施工区域位于高海拔地区，路线大致呈南北走向，总体地势呈南高北低的状态。公路所处区域全年降雨量偏少，气候较为干旱，境内地形相对高差较大，气候垂直分布较为明显。该工程的原有公路为简易公路，技术标准相对较低，约有47km 的路段路基宽度仅为7.5m，并且该路段的地形与地质条件较为复杂，部分区域的技术指标达不到三级公路标准，达不到二级公路标准的路段长度约为2.8km，占原有公路全长的33%。此外，原路段挖方边坡稳定性较差，泥石流、坍塌（见图1）以及溜滑病害极为突出。对原公路全线路段进行分析后发现，存在坍塌失稳、整体失稳隐患的路段共有25 段，长度约为2730m。此外，部分路段路面破损现象较为严重，路基边沟损坏、堵塞现象较为明显，公路整体缺乏完善的排水系统。原公路施工养护过程中，忽视了保护生态环境的重要性，现阶段该公路区域周边生态环境极为脆弱[5]。

图1 公路塌方

3.2 设计目的

为了满足该地区的正常通行需要，设计人员在明确当前公路所在区域实际情况的基础上，开展了公路的路线布设与路基设计工作，尽可能降低公路工程设计施工活动的难度，降低后续施工活动对周围环境所造成的不利影响。

3.3 路线设计

公路线形作为公路的骨架，其设计方案是开展整个公路设计与建设工作的重要基础，其设计质量与公路路基、路面构造物等实体质量之间存在着直接的联系。具体而言，在公路工程施工建设过程中，一旦确定公路线形，将长期限制后续车辆的行驶情况。在公路设计工作中提升路线设计质量，不仅可以提高公路的行车安全性，还能强化汽车行驶的舒适度。由于此次公路工程主要为改建工程，路线布设过程中主要沿用老路线形，在此背景下，为了尽可能提高线形的连续性、行车的舒适性以及与环境之间的协调性，在实际设计过程中，大量采用不对称平曲线、卵形、“C”形、复合型平曲线等线形的方式，在增大公路曲线比例的同时，实现公路平面线形的有效优化。同时，为了实现该公路工程纵面线形的有效优化，设计人员灵活地通过加大竖曲线半径、合理衔接短坡长与相邻竖曲线、平纵面组合等方式改善了公路视距不良的状况，提高了公路行车的安全性与舒适性[6]。

3.4 路基设计

3.4.1 路基边坡设计

为了尽可能降低塌方、滑坡等问题的出现概率，第一，在开展填方路基设计时，设计人员以填料类别、边坡高度为基础，在明确施工区域原有地面植被覆盖、填挖土方情况的基础上，通过放缓坡度、利用绿植、开展坡面防护等方式，既保证了边坡的整体安全性，又实现了公路周边生态环境的有效优化。具体而言，在该工程项目的边坡施工过程中，对于较矮的边坡，设计人员将其放缓至1∶2～1∶5 区间，并通过在该区域合理安置绿植的方式，实现了坡面生态环境的有效保护。对于较高的边坡，设计人员分级设置了边坡平台，并设计绿植生态防护区间，提高了边坡设计的质量水平。第二，在开展挖方边坡设计工作时，设计人员结合施工区域地质构造、地层岩性、密实状态、边坡高度、原路边坡稳定性等情况，综合开展了边坡坡比的设计拟定工作。同时，为了实现挖方边坡所在区域的有效防护，设计人员结合原公路路边植被覆盖情况，在植被覆盖较差的地段将边坡放缓至1∶1～1∶2区间，提高了边坡与地形的协调性，便于后续植被绿化的健康生长。对于地形较为陡峭，植被覆盖较好的地段，则在明确原有植被所需生长条件的基础上，尽可能地将边坡坡度放缓至1∶0.75，并分级设置边坡平台，在降低安全风险的同时，为植物生态防护工作的顺利开展提供助力[7]。

3.4.2 路基排水构造物设计

为了实现公路所在区域路面积水的有效排放，设计人员提高了对路基排水构造物的关注度，在设计过程中，通过在填方路基内侧边坡处设置路基排水沟的方式，确保路面、坡面以及地面的积水能够从排水沟中流出。在设计排水沟的过程中，考虑到该公路施工区域的降水量较为稀少，为了提高排水沟与周边环境的协调性，设计人员在明确周围环境实际情况的基础上，灵活应用了土质边沟、矩形盖板边沟、浅碟形边沟、截水沟等多种形式的排水构造物。具体而言，在开展边沟设计工作时，设计人员通过将土质边沟与填挖方边坡相互配合并在该区域植草的方式，加强边沟与周边环境的联系，降低工程施工难度。矩形盖板边沟主要出现在公路与村庄较为靠近的区域以及存在高陡边坡的区域。浅碟形边沟主要出现在长流水地段，在实际设计过程中，这种边沟与宽敞的路基边坡能够形成良好的协调效果。在挖方路基边坡坡顶上侧汇水面积较大时，需要在距离挖方坡口5m 以外的区域设置截水沟，拦截地表径流，降低积水对公路造成的损坏[8]。

3.4.3 临河路基整治

沿线路段存在部分临河路基，为了避免水流冲刷对路基的稳定性产生不利影响，在路基占用河道、河滩较为宽敞的情况下，可以改移河道，避免河水对路基的侵蚀。当河道较为狭窄时，可以在路基临河部分设置浸水挡土墙，保证路基的安全。

4 结语

本文在分析路线布设要点、路基设计要点后，以实例介绍的方式，对路线布设与路基设计工作的具体方法进行介绍。同时，通过对案例投入使用后的效果进行调查的方式，可以了解到，提高路线布设与路基设计的质量水平，不仅可以切实提高公路工程设计工作的整体质量，还能为后续公路施工及运营的顺利开展提供有力的支持。因此，在未来的公路工程施工设计工作中，提升对路线布设、路基设计工作的关注度，成了一项必要的工作。