侯峰
南京市市政设计研究院有限责任公司江苏省 南京市 210008
摘要：路基路面设计的重要性从项目中只能看到其中的一小部分，在具体项目设计中，我们要参照相关规范、规程和已建成的道路等作为参考，使设计作品即满足使用性、功能性要求，又能成为利民、为民的形象工程
关键词：外业勘测；路面路基；设计
1、道路外业勘测分工
设计一条道路，首先要进行现场勘测调查，现场勘测时一般分为路线组、路基路面组（有些地方也叫地调组）、桥涵组三个，路线组顾名思义是定下线位，然后现场放线，这样其他组才能进行勘测调查；桥涵组是根据线位确定需要设桥梁、涵洞的位置；而路基路面组和其他两组都有关联，在线位未定下来之前，它需要收集全当地的地质资料，用于确定路线线位设计是否合理，线位内是否有地质不良地段，如果能够避让尽量避开，若不能则需要对路线纵坡提出要求。而在外业调查排水时，需要和桥涵结合好，同时把因为排水需要增设的涵洞及时提供给桥涵组，便于桥涵组的外业调查。
2、路基路面外业调查内容
路基是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，也是路面的基础，其承受着由路面传递下来的行车荷载。路基在设计之前，应做好全面的调查研究，在外业调查阶段，路线位置定下来后，一是要收集路线所在地区的区域地质、水文、气象、地震等资料；对于改建公路，还应收集旧路路况资料及当地针对路基病害所做的方式、方法，这些资料在后期设计中是很重要的参考资料。二是，根据道路等级、地质条件、业主要求等选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。三是，沿线调查时，根据线路位置确定大致的填方、挖方段落及填挖高度；确定特殊路基、不良地质段落，便于给地质钻探提供增设钻孔的位置，而且要根据现场实际情况提出合理的处理方法；确定排水、防护的段落；确定平交、村屯段落；根据沿线的土质情况，选取土场、弃土堆、砂石料场的位置；根据地形、地貌、水文等选取施工驻地、拌和站、预制场等地方；调查沿线的水田、旱田、林地、旧路等段落，确定清除表土的深度；调查当地材料的造价信息等。
3、路基路面内业设计
外业资料齐全后就是内业设计，内业设计主要是根据路线的平、纵、横进行工程数量的计算。在计算前，首先要按照外业调查资料一一核实路线纵 断、横断设计是否合理，如果没问题了才可以进行下一步的计算。路基的横断面布置、超高、加宽、压实标准与压实度、填料强度要求、路面材料要求等均按照相关规范规定执行即可。路基设计主要是排水、特殊路基的处理、防护与支挡，对于改扩建公路还涉及新旧路结合处理等问题。
3.1 路基的排水设计
路基排水是根据地形、地势、沿线土质、地面纵坡、横坡等因素进行综合排水设计，路基排水设计应防、排、疏结合，并与路面排水、路基防护、地基处理以及特殊路基地区的其他处治措施相互协调，形成完善的排水系统。二级及二级以下公路路面排水一般采用散排方式，通过路拱坡度直接将路面上的水流排出，高速及一级公路路面排水主要根据分隔带宽度、绿化要求、交通安全设施的形式、分隔带表面的处理方式等因素选择不同的排水方案。
3.2 特殊路基的设计
特殊路基是道路设计中需重点考虑的问题，设计中应综合考虑地质和环境等因素对路基的影响，以及这些因素的发展，通过综合技术经济比较，因地制宜，采取合理的整治方案和有效的工程措施，如果分期整治，应保证在各种因素的变化过程中不降低路基的安全度。
目前工程常用的软土地基处理方法主要有浅层置换法、排水固结法、复合地基加固法、路堤处理等。
1）浅层置换法
当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层置换强度较大的砂、碎石、素土、灰土、粉煤灰、泡沫聚苯乙烯（EPS）或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度位置，这种地基处理方法称为浅层置换法。浅层置换法是一种处理软基的物理方法，其原理简单、明晰，施工技术难度小，适用于淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土地基和暗沟、暗塘等的浅层处理。处理深度一般宜控制在3m以内。
2）排水固结法
排水固结法是对天然地基，或现在地基中设置等竖向排水体，然后利用路堤本身重量分级逐渐加载，或在填筑路堤前在场地上先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。该法常用于解决软土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，从而减少路堤在运营期的工后沉降或沉降差。同时，可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成，排水系统又分为竖向排水体和水平排水体，竖向排水体主要有砂井、袋装砂井、塑料排水板等，水平排水体有砂垫层、碎石垫层等；加压系统主要包括堆载法，真空法、电渗法、联合法等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆排水固结法处理软土路基施工工艺简单，施工方便，处理效果较好；但路基受扰动后沉降会加大，路基填筑过程中需要严格控制填土速率；同时，排水固结需要较长的预压期，施工周期较长，处理费用较高。
3）复合地基加固法
复合地基是指在天然地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，加固区由基体（天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。复合地基不同于桩基础，其基体和增强体共同承担荷载，其主要受力体在加固体内；桩体与基础之间一般不直接相连，而是通过碎石垫层或砂垫层来过渡。复合地基加固法采用的各类桩体主要包括，如粒料桩（碎石桩、砂桩等）、加固土桩（水泥粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩等）、预应力管桩等。
粒料桩是利用振动等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入已成的孔中，形成大直径的密实桩体，对地基土起到置换作用。粒料桩适用于松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土以及对变形控制要求不十分严格的饱和软粘土地基的加固或置换。粒料桩施工工艺较为复杂，采用振动方法施工噪音和振动较大，造价较高。另外，粒料桩需要大量砂石材料，宜用于砂石材料比较丰富的地区。
加固土桩是采用带有回转、翻松、喷粉（浆）与搅拌功能的机械，将软土地基局部范围的某一深度、某一直径内的软土用固化材料予以改良、加固，形成加固土桩体，从而与桩体间的地基土工程承担荷载的软基处理方法，常用的有水泥粉喷桩、水泥搅拌桩、高压旋喷桩等。水泥搅拌桩或粉喷桩最适宜于加固各种成因的饱和软粘土，如淤泥、淤泥质土等，可增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性。水泥搅拌桩或粉喷桩的加固深度一般不超过15m。水泥搅拌桩（粉喷桩）施工工艺成熟，造价相对较低；相对于水泥搅拌桩，粉喷桩施工过程中容易对场地环境造成污染，处理效果也不及水泥搅拌桩。高压旋喷桩处理深度大，可达30～40m，处理效果也较好，但旋喷桩需要专用设备，施工工艺较复杂，造价很高，目前在地基处理方面应用较少。
预应力混凝土管桩是一种刚性桩，一般采用静压方法压入软土地基，穿透软弱土层至承载力较高的持力层，处理深度可达30m以上。预应力混凝土管桩桩体为预制，施工工艺较为简单，施工速度快；一般采用静压方法，振动和噪声较小；可以有效提高地基承载力，减少工后沉降，但是预应力混凝土管桩造价高，一般适用于软弱土厚度较大，处理深度较深，施工周期短，对于工后沉降和差异沉降要求较高的拼宽路基或高路基填筑。
3.3 路基改建设计
对于公路路基改建设计，应注意路基路面综合设计，拓宽的路基与原有公路路基之间保持良好的衔接，并采取必要的工程措施减少拓宽路基与原有公路路基之间的差异沉降，防止产生纵向裂缝。
4 项目举例
4.1 三级公路升级改造为一级公路
某高速公路，依安至四方台公路望奎至四方台互通段，是连接绥北高速、四方台铁路的重要通道，也是我省区域公路网的重要组成部分。原有公路为 2003 年改建的三级公路，路基宽8.5m，路面宽7.0m，沥青表处路面，设计速度 60km/h。经过多年的运营，目前旧路面使用状况较差。旧路为两侧取土填筑，路基边坡坡脚外即为取土坑，路肩大部分亏坡，宽度不足，边坡松散压实度不足。全部为填方路基，无挖方边坡坍塌现象。填方边坡坡面长草，全部为粘质土路基，边坡无雨水冲刷形成的冲沟。全线旧路无路基构造物及路缘石，路基处于桥头及涵位处有不均匀沉降。路基技术状况按路基技术状况指数（SCI）评价，SCI = 67.5。路基使用状况 “中”，除翻浆路段及潮湿路段外，路基基本稳定。
4.2 新建三级公路
某项目位于黑龙江省西北部大兴安岭地区境内，是中俄原油管道伴行路瓦拉干至兴安的最后一段，该路段属于新建，项目等级为三级公路。
4.2.1 特殊路基设计
（1）对路线所经过的软土路段：淤泥、泥炭 层深度小于2.0m的路段，应将淤泥、泥炭层全部挖除，换填砂砾等水稳性好的透水性粗颗粒材料，并高出地表或长期积水水位20cm，若清基后基底为砂性土，则不计入沉降工程量，若清基后基底为粘性土，可考虑计入8cm的沉降工程量，清基土方弃于路基两侧做护坡道。
（2）对于涎流冰路段，根据新建路基高度、最大雍冰高度、聚冰量，采用布设聚冰坑和增设涵 洞的措施进行路基处理。
（3）多年冻土路基设计：通过地质钻探及试验成果，确定多年冻土的名称后，设计处理原则如下：①少冰冻土、多冰冻土可按正常路基处理方案，不需特殊设计。②富冰冻土、饱冰冻土、多年冻土≤3.0m，采取全部挖除冻土的处理方法。③富冰冻土、饱冰冻土 ＞ 3.0m、≤8.0m 采取保护冻土的措施，原冻土段的塔头、草炭土不清除，两侧均设置2m宽、1m高的保温护道，土质采用填挖方清除的土方或粘性土。④低填、挖方段为富冰冻土、饱冰冻土路段≤ 3.0m，按第②条原则处理，＞3.0m以上路段按第③条原则处理。
4.2.2 路基支挡与防护
（1）填方路基高度h＜6m 时，或挖方高度小于4m时，路基边坡采用植草（或紫穗槐）防护；填方高度大于 6m 时或挖方大于 4m 时，采用六边形空心混凝土预制块配合植草（或紫穗槐）防护。
（2）桥头河滩路基，迎水面采用浆砌片石护坡防护，防护高度为路基设计洪水频率对应的设计水位加壅水高、波浪侵袭高、安全高。
4.2.3 路基排水设计
（1）填方路段：路基范围外有汇水路段，纵 坡大于3%采用梯形浆砌片石边沟，纵坡小于3% 采用梯形土质边沟。对于排水纵坡大于10% 的路段设置急流槽；路基范围外无汇水，植被稳定路段，采用散排形式。（2）挖方路段：采用矩形浆砌片石边沟。
结束语
本文结合实例，从比选合理的路线方案考虑出发，详细分析了公路在总体设计、路基设计的常用方法以及对土地的集约节约利用，充分印证和诠释了道路设计和建设过程中如何实现经济合理、及其因地制宜的道路设计方法。公路与土地集约节约利用的研究，将对我国未来的公路建设起到一定的指导作用
参考文献：
[1]黄锦秋.高速公路设计与土地集约节约利用关系的研究[D]． 西安：长安大学，2011．
[2]孔鑫.基于公路因地制宜灵活性设计的探讨[J]．黑龙江交通科技，2008，27（6）：31－33．
论文作者:侯峰
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：路基论文; 地基论文; 路面论文; 公路论文; 挖方论文; 路段论文; 方法论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;