公路工程设计中路线布设及路基设计分析

2023-01-20 23:35胡琼希
城市建设理论研究(电子版) 2022年36期
关键词:路线压实边坡

徐 斌 胡琼希

杭州萧山交通规划设计研究院有限公司 浙江 杭州 311200

公路路线布设是指针对公路的平面线型、纵断面线型以及方向走势等三维空间位置关系、公路工程构件的几何形状与尺寸等展开的一系列整体设计工作。公路工程的路线线型构成了公路的构造骨架,对后续部分路基、路面以及桥涵构造物等具体构建划分排布起到了重要的指导参考作用。设计公路的具体线路,既能够尽量避开各种复杂的地形地势导致的施工难度的增加,也能够减少公路本身的坡度和弯度,减少公路行车驾驶的不安全性,减少交通安全事故的发生概率。

1 公路路线布设的重要性

在进行公路工程修建时,公路设计通常都是其中的关键环节,路线是公路的主体部分,关系到路基、路面及桥洞设计质量[1]。所以,应先行保证路线设计专业、适宜、符合实际情况。路线设计应有曲线规划、网络对接,设施定位等,其中曲线规划最为重要。在曲线规划完好的基础上,才可正式进入其他设计环节。公路路线设计会涉及纵断面、横断面等内容。具体的路线设计应充分结合公路现场客观条件,参与物理及人机工程学等专业常识,在保证完全契合区域性交通要求的基础上,切实保证路线设计的科学性、适宜性。

2 公路路线布设的基本原则

2.1 以安全性为基础,提升路线设计质量

在进行路线设计的过程中,安全性是首先要考虑的问题,要以国家制定标准为依据,对路线内容进行规范且合理的设置,要适当选取直线和曲线路段,提升公路的安全性。在设计过程中,要对应控制好弯度(圆曲线)和坡度(纵曲线),(有弯度是为了防止驾驶员产生驾驶疲劳。有坡度是为了路面排水,没有完全水平的路的。)按照安全性标准予以合理化调整,让弯度和坡度值得到最大限度的降低,从而让车辆在行驶过程中减少因为路线造成的影响。据有关资料得知,公路中的弯度值和坡度值越小,则车辆行驶方向就越明确,也就具有越高的安全性[1]。

2.2 环保性作为重点,提升路线设计环保效益

公路设计人员在进行设计的过程中,其核心就是要具有环保性,公路路线要以路线周边环境实况来科学选取,施工过程中要尽可能的减少过度开垦及乱砍滥伐,避免公路环境遭到破坏[2]。特别是景区更要注重环保性,对景区路线进行环保设计。

2.3 以高效性为核心,提升路线设计经济效益

公路修建项目繁琐,所涉成本较高,并且对人员、经济和设备等方面也提出非常严格的要求,特别是对于山路及隧道等修建项目,路线设计都属于其中的必要项目,所涉成本标准的执行程度会关系到工程各方面发展目标能否达成。符合实际的路线设计,会着重强调成本的合理化、最小化设置,或者结合企业经济条件将各个路线区域予以设置,进而使施工体系得到优化。所以,在路线设计时,专业技术人员应对施工成本进行严格掌控,并对线形设计方案做出选择,使施工成本得以更加合理的设置,增加路线设计方面的经济效益[3]。

2.4 因地制宜,统筹兼顾

路线属于公路中的核心区域,其质量会影响到路网显著性能的体现,所以在具体的路线设计时,应当将所有影响因素作出现实性预测。例如,施工现场土质、路线走向的局限、公路修建的外在影响性等,应当采取所有可行措施将路线设计计划进行充分探讨,从而选择最具可行的路线设计计划,确保修建后路线与其周边路线充分、自然地衔接,不会涉及对农田的占用,维护生态系统及城区基本设施良好的状态,进一步合理化、最小化公路修建成本、管护成本。保证公路使用过程安全,有利于人员通行的稳定、顺畅、快捷,有利于地方经济的快速增长。

2.5 高效性原则

在所有公路修建过程中,盘山公路、穿山隧道、山间桥梁是财力、物力和时间投入最多的3种模式,专业技术人员应精准预测公路路线设计的合理性,根据既定的施工成本、公路等级等信息数据开展路线设计工作[4]。在合理范围内尽可能避开穿山、盘山、跨山的设计内容,严谨掌控工程成本,以提高工程经济效益,降低公路施工量,减少各方面资源的投入。

3 公路工程设计中路线布设

3.1 选线

路线设计是工程质控和成本控制的重要环节,应做好勘测工作,促进科学选线,合理节约成本,综合多方因素,路线布设从宏观到微观,逐步精细化,科学分设阶段设计。应行多方案设计,筛选最优计划。路线布设中,应明确起点与终点情况,定位中间控制点,以宏观路网设计为前提,还应与城市规划相一致。应分析公路路段所处环境,对于靠近城镇或者重要交通枢纽;如立交、客运站等环境公路设计,不仅应考虑公路本身性质,而且应了解城市发展布局,根据设计要求采用支线连接布线、绕行布线或者穿越布线等设计总方案。

3.2 坡度控制

针对沿线城镇进行路线布设时,通常公路与城镇规划区间隔应设置为(2-5)km,可适当放宽,但应≤8km。当针对地势复杂的山岭地区进行选线时,可采用三种方式进行选线。其一为沿河线,其二为山脊线,其三为越岭线。在选线时应科学控制长度,控制平均坡度,预留纵坡空间。路线布设从难到易推进,非特殊要求路段不针对展线路段设计反向坡度。布线时应考虑行车平稳性,以保证高速行驶安全,提高行车舒适度。应减少非必要工程量以控制建设成本,设计中技术指标尽量不触底,也避免过度追求高技术指标增加施工难度和建设成本。

3.3 平面线形设计

平面线形应保证连续和舒适,尽量采用直线设计。路线应适应所在地地物、地形,和工程建设环境协调一致。应符合行驶力学要求,加强立体线形设计,保证指标均衡,提升视觉质量,促进公路安全舒适。在长直线路段尽头,应避免使用小半径曲线设计,下坡方向路线尽头重点进行设计。在公路的平面线型设计中,缓和曲线设计是指对直线公路与圆曲线公路搭接节点之间的缓和路段展开的设计工作,缓和曲线的设计主要包括了曲线路段的长度设计以及曲率变化设计。当地形具有局限性,必须使用小半径曲线时,可在其中间路段加设过渡性曲线,控制纵坡规格,并应避免连续性急弯设计。

3.4 爬坡道

在设计爬坡道时,应综合纵坡总长度,使其满足路况要求。此外,应结合荷载车辆类型,结合车辆载重等要求控制坡度。应分析纵断面线形,设计行程图,对车速曲线进行绘制,定位最低速以下路段,进而设计爬坡路段。路线起点与终点应具有良好通视条件,保证过度顺适且驾驶人员方便辨认。

3.5 超高设计

对公路桥梁的标高和载重进行设置,是能够有效保证公路桥梁质量和稳定性的重要措施。在对公路路线进行设计时,也需要考虑到公路桥梁超高会对公路路线合理性造成的影响,主要目的是要尽可能的减少发生交通安全事故的概率,对现有的超高设置进行优化。在对公路桥梁的超高设置进行优化时,需要将桥梁的段部设置为超高点,以缓冲桥梁的扭曲压力为主要目标,在让公路桥梁保障稳定性及安全性的基础上,也能够尽量延长公路桥梁的使用寿命,进而有效保证公路工程整体的质量和安全。

4 公路工程设计中路线布设及路基设计主要内容

公路工程设计中布设路线和建设路基是重点内容,与公路通行安全性与服役周期长度密切相关。公路路线较长,建设环境较多元,应针对不同建设环境进行差异化设计。科学布设路线可降低工程预算,促进高效率通行。路基设计合理性则会影响公路使用舒适度,影响交通安全。在规划设计时,应基于地质水文条件,对农田、河流等特殊环境进行对应设计,优化设计方案。

4.1 关于路基基础处理方案设计

在公路工程的路基施工阶段,路基设计尤为关键,对于周边实况要清楚,把路基设计做好,从而让路基的稳定性得以提升。如要充分调研和分析周围的土层地质及地下环境等,对于当地的真实情况,尤其是涉及到重点区域的路段,要进行合理化、科学化的分析。当软土层是难处理的类型还要选取合理的工艺进行处理,从而让软土地层的强度和整体稳定性得以提高。

4.2 关于路基分层填筑压实工艺设计

填筑和压实在路基设计中是重点,因此,对于工艺技术流程要熟练掌握,施工效果要高度重视,避免出现影响整体地基稳定性的问题出现。要结合现场的实际情况,进行科学化的设计,让每一道流程的工艺都达到施工要求,压实度、每层的分层厚度都要控制好,从而保证有更好的碾压效果。

4.3 关于路基边坡的防护设计

我国目前公路路基设计不断完善,尤其是对于细节有更加科学化的处理,从而保证了边坡的质量,避免出现边坡失衡的问题。在进行边坡的设计过程中,在让基本稳定得到保证的同时,还要对美观性进行考虑,按照相关标准规范来进行设计选择,且要把当地的特征结合起来,对植被防护及截排水防护进行合理使用,最终发挥出最佳的综合作用。

5 公路路基设计要点

在对公路路基进行设计时,为了能够更好的保证公路工程建设的实用效果,需要充分发挥先进科学技术的作用,通过各种硬件和软件的应用来精确公路路基的测量和计算数据,为后续的公路施工提供更加科学准确的依据。

5.1 选择路基断面的形式

进行路基断面的形式选择时,首先要把路基宽度和高度计算出来,再以垂直线路中心路基断面的具体要求为依据进行横断面的基本设计。进行断面设计时必须要进行周全的考虑,让综合性因素能够得到控制,要保证车道宽度最终的使用功能,通常为3.5m以上。精准计算好每个车道的宽度以后,再结合实际使用情况来进行施工区和缓冲区的预留,可按照技术等级标准来对整体的公路宽度进行合理的调整,从而让高公路的畅通性和后期的通行效果及质量得到提升。

5.2 选择路基填料

在路基的施工过程中,填料极其重要,因此必须要做好填料选择工作,要结合路基的实际要求、地形、水文地质等条件来选择填料,要达到整体承载力要求,并且要做好填料性能、密实度的检测工作,从而让整个路基综合质量比有保障。

5.3 边坡形状和坡度的修正

路基的形状取决于公路的形状,因此要进行形状的修正,路基的边坡形状要根据选用的填料,且对整体性能进行了解,以形状和坡度控制为基础来进行整体修正[5]。进行路基设计时还要按照地貌、地质要求、当地的路况特点为前提,让稳定性得以提高为原则,让坡度设计水平得以提升。差异化的设计也要做好,路基不同其边坡形状也不一样,因此要在满足边坡特点及土质水文等要求的基础上来进行边坡的宽度和高度的调整,让路基的稳定性有保证,从而让质量和安全性得到提升。在挖方施工阶段,要结合周围植被及山体破坏情况来对高度进行合理化的确定,避免发生滑坡和崩塌等安全事故。

5.4 路基高度及宽度

路基宽度是指路基两边缘之间的宽度,其包含绿化带和行车道宽度。要进行路基宽度的确定就必须以现场实况为准,以实际的行车来进行实际测量,从而让路基的稳定性有保证[6]。路基填筑高度和开挖路堑之前,要确定好标高和地面标高,根据不同的标高把路基的总宽度和总高度设计出来。填筑路床区域是重中之重,对于每层填筑的压实度要掌控好,保证整体压实效果高,并检测最终的压实效果。

5.5 路基压实

路基干密度是否达到要求取决于路基压实作业效果,通常路基和基层要保证压实效果需要压实8次,石料铺筑层要压实10次,沥青混合料要压实10次以上。因此,具体的压实次数要根据基层材料来选择,且把过程测量做好,让压实质量提高,确保路基耐久性和稳定性良好。

5.6 路基附属设施的设计

为了保证后期使用的效果,施工前就要把路基附属设施设计做好,主要包括人行道、错车道和交叉口等,这样就能让后期施工的开展更加顺利,且合理的设计也是保证附属设施作用得到充分发挥。

5.7 路基排水设计

路基排水不同于其他的排水,一定要以路段特点为基础把排水设计做好,地段不同排水特点也不一样,一般情况,原公路采用边沟排水法,对路面的地面水进行收集,对道路上方边坡的坡面水进行拦截,然后快速汇集并引入到排水通道中,水再通过桥涵等泄放到道路的下方。随着新型管道的不断应用,排水最主要的方式采用管道排水,就是通过安装管道来引导水流的走向,让公路避免出现积水现象。安装管道时要结合现场实况,合理设计管道本身的走向,要保证管道材质优良,管道安装接口要进行检测保证其密封性和通畅性,进而保证排水效果良好。

6 结语

在公路建设中工程设计是第一环节。在此环节中,应科学布设路线,保证路线分布科学高效,合理压缩设计成本。应对路基进行重点设计,保证路基和公路稳定性,促进行车安全。在设计中,应结合建设环境完善相应设计,做好边坡支护、路基挖填、排水和夯实,提升路基强度,并调整科学的行车视觉间距,降低交通事故风险。

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