简析公路工程设计中路线布设及路基设计

闫瑞峰

山西诚达公路勘察设计有限公司晋中分公司 山西晋中 030600

相关人员要想进行公路的建设，就是要在公路的建设过程中，在保证公路质量的前提下，结合经过的地形地质，进行公路的设计，还要详细地调查经过路线以及布局规划，保证公路建设方案的合理性，这样才能保证公路的质量。

从总体层面分析，公路路基的设计需要与现实环境相契合。我国国土面积广阔，设计人员需要做好实地勘察，分析公路工程所在地区的环境、水文、气候等多项因素，并分析土壤的结构和地下水情况。设计人员需要检测公路的宽、高以及具体坡度，针对不同地段，做好严格防护。

在设计原则中，还要体现环保特点。公路路基的设计不能牺牲和破坏环境，在路基设计当中，可能涉及一些环境改变，从而破坏植被或者影响动物的生存，这些都需要设计人员格外注意。在具体工作中，要最大限度保护环境，确保公路工程与环境相契合。

公路的路基会直接影响工程的整体荷载能力，并且关系到公路自身的稳定性与耐久性。因此，在路基设计中，设计人员需要注重安全原则，针对转弯、狭窄地段进行科学地规划设计，并做好材料的选择，对自然因素与车辆震动因素进行控制，提高路基的安全性。

2.1 尽可能以曲线为主

在公路工程的论证阶段，相关的政府部门就要安排专业人员对涉及地区的地形和地貌情况进行全面的调查，使专业人员能够深入现场进行考察，这样才能全面的考虑公路的路线布设问题。在对公路进行路线布设时，为了保证线形的科学合理，遇到坡度时要尽可能地采用曲线的形式来完成路线的布设，增加公路的平缓性，这样才能保证车辆的安全通过。把路线布设成以曲线为主，是为了降低地形给公路带来的影响，增加路线布设的灵活性，减少车辆因为公路地形跨度大而导致的行驶难度，这样就能增加公路路线的连贯性。同时，对设计成的曲线而言，设计人员还要调整曲线的设置，提高曲线的整体协调性，使车辆在行驶过程中更加的安全，提高公路工程的便捷性，更好地满足实际行车需要，提升地区之间的运输效率[1]。

2.2 合理设置超高部分

在对公路的路线进行布设时，不可避免会遇到超高的情况，设计人员要通过一系列的手段措施对超高部分进行适当的优化和完善，提高公路工程的整体质量，实现公路工程的顺利通车。在对公路工程超高部分进行合理设置时，设计人员还是要依靠具体的情况进行具体分析，对各个路段的地形情况进行比较，同时也要考虑公路整体性能，对各个路段的参数进行准确的计算，从而设计出完善的方案。假如公路是处在下坡的地形位置，设计人员应该考虑反超高的问题。在这些环节中，设计人员要明确超高部分的设置是否符合相关的要求，是否规范合理，是否会对驾驶人员的正常驾驶产生不利影响等问题，充分考虑对公路安全性的影响。如果是在下坡路段，设计人员要考虑驾驶人员的超速问题，这是影响驾驶安全的最大隐患，设计人员要对这些参数进行合理地设置，增加公路的安全性。

2.3 攀登设计

在进行公路设计的过程中，设计人员要积极考虑相关环境对公路造成的影响，并及时进行调整，这样才能保证公路设计的合理性和科学性。如果公路设计中涉及桥涵设计，就需要按照相关规定，进行人行通道的设计，方便行人通行。在设计边坡时，公路运营往往承受较大的交通压力和荷载压力，就需要结合公路的实际能力，对车辆的重量、坡道的坡度以及最大出流量产生的压力进行考虑，这样才能避免坡道承重出现问题。在设计时，就需要进行车道的增加，对车流进行分散，也可以进行爬坡车道的设计，减轻车辆的压力。并且在设计的过程中，相关人员要以通行车辆的安全为优先考虑对象[2]。

2.4 视距设计

车辆作为公路的主要通行装置，相关人员在进行公路设计时，就要将车辆的安全放在首位。公路的视距能够对车辆造成严重地影响，视距较大，就能避免很多事故的发生，所以，设计人员就要在设计环节尽量考虑视距的合理性，这样才能尽量减少车祸现象的发生。其次就是考虑车辆与路面产生的摩擦力，如果摩擦力不够，就很容易出现事故，相关人员在进行设计时，就要充分利用信息技术和设备，进行三维成像，提升公路布局的合理性。

3.1 严格进行材料选择

对于公路路基设计中的材料选择，设计人员需要根据具体的路基类型选择所要填充的沙土，并预先对沙土的粒径以及塑性等各项指标进行严格分析，结合公路路基设计的特点进行针对性较强的选择。从一般角度分析，砂性土的颗粒相对较大，黏性适宜，透水性也较好，在路基设计中的优势较为明显。而粉性土的特点与砂性土截然相反，其强度相对较低，且定型能力较差，可用于一定比例的添加，不适宜作为主要的填充材料。不同类型的土质在自身特性方面存在较大的差异，设计人员在进行路基设计的时候，需要结合公路项目的整体进行分析，并且结合土质特性、强度等进行材料的选择，选择最适合公路路基的材料，以实现公路路基稳定性的提高，在节约成本的同时，提高公路工程的整体质量。设计人员需要选择质量达标的材料，严格做好材料性能的检验，不符合公路路基要求的材料，一律不予选择[3]。

3.2 重视高度设计

在路基设计的环节，路基的高度也会对公路的质量造成很大的影响，所以，相关设计人员在进行路基设计时，也要注意路基的高度。在设计路基高度时，要在相关法律法规的制定下进行设计，相关设计人员要对公路的实际情况进行考虑，针对不同的路基等级，设计不同的高度。还要注意结合地势进行设计，让地基和周围环境相适应，这样就能保证其质量和寿命。

3.3 挖方路基和边坡设计

挖方路基设计需要以原地基材料等基本情况为依据分别进行，当原地基是能达到要求的土质，则只对原地基进行充分压实，使其压实度满足要求即可；
而当原地基无法满足路基土基本要求时，需要采用适宜的材料进行换填，换填的深度根据实际情况确定和控制，通常为80～100cm。当原地基是比较坚硬的石质时，理论上可将开挖作业面视作路基整体上表面，在开挖完成后，若含有可能产生崩解现象的岩石，则要采取有效的防风化方法。在开挖岩石的过程中，要注意不能超出设计规定的挖方范围，如果不能防止超挖导致表面不平整，应采用与底基层材料相同的不容易受到水的作用和影响的材料铺设整平层，同时予以碾压，保证平整度。当地基是容易发生崩解和风化的岩石时，要充分注意其在干湿交替情况下可能产生软化与强度降低，针对这种情况下，应在路基成型后尽快进行路面的施工。如果在时间上无法衔接，则在路基施工过程中要暂时不开挖至设计要求的标高，预留5cm左右的厚度采用人工清底，在底基层施工开始后，将这部分开挖掉。

对于挖方边坡，其病害和稳定性主要取决于岩石构造及基本性质，相较于填方边坡，挖方边坡可能会产生数量更多的病害，控制难度更大，包括破碎脱落、坍塌、落实和滑动。对此，在对挖方边坡进行设计的过程中，要做好综合分析，对包含施工性、稳定性与经济性等在内的各项要求予以全面考虑，特别是在地形较为复杂，可能产生崩塌现象的环境下，要使用地有一定富余宽度。当挖方边坡的高度相对较大时，需在挖方高度上按照5～10m的间隔设置1.5m宽护坡道，以此保证边坡整体稳定性。当边坡容易产生风化或被雨水冲刷侵蚀时，要考虑兼作碎落台。当土层土质有所不同时，由于会受到水的作用与影响，需将护坡道和排水沟都设置在透水和不透水层之间。当挖方边坡高度在20m以上，且地质均匀、质地坚硬时，

设计人员就要对路边坡道的稳定性进行研究，坡道的稳定性主要影响因素是地质条件和地下水的分布，相关人员就要对其进行分析，并结合用地方面存在的问题，设计出坡道保护设施。相关人员就要结合边坡高度，设置宽度在3～4m范围内的护坡道。设计中应做好修整安排，提出相应的设计要求，确保边坡顶部及两端都能形成平滑弧面，这样可以在减少或避免坍方产生的同时，保证美观性。

3.4 重点路段的路基路面设计

在进行公路设计时，遇到地势较为复杂的地形时，就要将其列入重点路段，并进行重点关注，避免在设计中出现差错。例如，相关公路如果会经过丘陵、山地以及地势起伏较大的地区时，该路段的地形起伏就会比较频繁，在公路设计时就要进行曲线路的设计。曲线路的设计难度较大，不仅要耗费大量的时间进行坡度和曲率进行研究，还要进行曲线的缓和。相关设计人员就要利用专业的设备，全面展示公路中直线与圆曲线之间的曲率变化，然后进行规划。

在进行缓和曲线的设计时，设计者要在了解到公路实际情况和设计要求的前提下进行长度的指标明确：首先就是对行驶轨迹进行分析，要求设计人员要利用相关设备，按照公路的弯曲轨迹进行车辆行驶轨迹的研究，然后根据模拟行驶结果详细分析该段路线离心率安全性，对曲线的长度进行调整。然后是对路段的通畅性进行研究，路段的通畅性是表示路段美观性地要求，相关设计人员要在保证车辆行驶安全的前提下，进行长度的调整。最后就是对回旋线进行分析，设计人员要根据线的状况分析上述的比例关系，然后根据环境对其的影响进行调整。

在进行公路设计的环节，相关人员要经过长时间的考量，路线和路基的每一处数据都会影响整条公路的质量，所以相关设计人员在进行公路的设计时，还要综合考虑公路质量和路基、路线的关系，避免这些因素对其的影响。

3.5 注重路基排水设计

在公路路基的设计工作当中，设计人员需要重视排水设计，确保路基的排水性能较强。设计人员在排水设计中，应着重考虑排水系统对于车辆产生的影响。如果路面排水性能较差，车辆在弯道处容易打滑而发生事故。因此，设计人员在排水设计当中应结合公路的具体走向、未来的车辆运载情况等，并对路基的静水压力进行严格的测量和分析，对坡度、水动力学参数等进行分析。设计人员还需要对自然水、地下水的路径以及具体冲击力等进行分析，科学设计公路边坡的排水渠，确保排水设计符合流水力学的各项因素，以提高路基的稳定性。相关人员需要结合洪灾等自然灾害进行分析，并加强路基的抗腐蚀能力，避免公路受到损害。此外，还需要针对隔离带积水情况进行分析，建立隔离带排水系统，将排水系统设置在隔离带的正下方，确保积水及时排出，避免腐蚀公路。

3.6 公路路基路面动力学分析

要想准确计算荷载作用之下的路面结构动态相应，比如位移、应变、应力等，就要研究时间变动规律。动力分析环节，首先应该创建路基路面与车辆变化的方程式，然后结合初始条件、边界条件展开计算分析，进而可以获取运动动态。该方面计算分析的原理就是非变分原理和变分原理两种。对于变分动力原理来说，可以模拟出真实运动关系，了解各个条件下运动特点；
变分动力原理优势明显，多种条件下都可以使用，通过计算分析确定运动规律，然后进行物理量作为坐标进行时间变化分析。时域法分析方法的重要方面就是进行时间的离散化分析，且各个时间范围内都可以作为静力分析进行使用，然后应用叠加之后可以获取总反应，这就是实际结构的阻力。从目前线性固体力学方面的原理进行分析，可以掌握的阻力资料方面是比较少的，

而在非线性方面的问题研究中，其相应的阻力在数据方面也不完善，这就导致设计人员在分析环节难以利用阻尼矩阵。所以，在进行公路设计时，线性问题可以通过线性阻尼假设的方式进行，利用阻力和速度以及应变速度的正比关系，进行阻力线性组合方式的确定。总之，利用公路路基路面动力学分析，了解其荷载变化下的趋势，对于分析确定公路路基路面性能有着重要影响。

综上所述，我国经济的增长离不开公路，公路对于地区之间的经济沟通和贸易交流有着至关重要的作用。因此，在对公路工程进行设计时，设计人员要结合其中的设计要点，提高公路的设计合理性。在进行路线布设时，

设计人员首先要进行考虑的就是曲线的设计，要保证曲线长度符合规范，然后就是要合理地对超高部分进行设计，避免其影响公路质量和公路的功能，其次是要对纵面线形设计及爬坡车道的设计以及对视距进行精准控制，避免这些隐患对车辆行驶造成影响。还要对路堑高边坡路堤以及陡坡路堤进行合理地安排，加强路基的排水功能，避免雨水残留。这样就能提升公路设计的质量，促进我国公路设计事业的发展。

猜你喜欢边坡路基公路水利工程施工中高边坡开挖与支护技术的应用建材发展导向(2022年20期)2022-11-03我国建成第三条穿越塔克拉玛干沙漠公路中国记者(2022年8期)2022-09-15公路自行车：追风赤子心中学生天地(A版)(2022年6期)2022-07-14市政道路路基质检与控制探析建材发展导向(2022年3期)2022-04-19建筑施工中的边坡支护技术探析建材发展导向(2022年4期)2022-03-16公路与桥梁中的路基工程特殊路基水泥搅拌桩施工技术建材发展导向(2022年2期)2022-03-08土木工程施工中的边坡支护技术分析建材发展导向(2021年22期)2022-01-18软弱路基加固处理设计探究建材发展导向(2021年6期)2021-06-09边坡控制爆破施工科学与财富(2021年36期)2021-05-10浅层换填技术在深厚软土路基中的应用建材发展导向(2021年24期)2021-02-12