簡析公路工程設計中路線布設及路基設計

閆瑞峰

山西誠達公路勘察設計有限公司晉中分公司 山西晉中 030600

相關人員要想進行公路的建設，就是要在公路的建設過程中，在保證公路質量的前提下，結合經過的地形地質，進行公路的設計，還要詳細地調查經過路線以及布局規劃，保證公路建設方案的合理性，這樣才能保證公路的質量。

1 公路路基設計原則分析

從總體層面分析，公路路基的設計需要與現實環境相契合。我國國土面積廣闊，設計人員需要做好實地勘察，分析公路工程所在地區的環境、水文、氣候等多項因素，并分析土壤的結構和地下水情況。設計人員需要檢測公路的寬、高以及具體坡度，針對不同地段，做好嚴格防護。

在設計原則中，還要體現環保特點。公路路基的設計不能犧牲和破壞環境，在路基設計當中，可能涉及一些環境改變，從而破壞植被或者影響動物的生存，這些都需要設計人員格外注意。在具體工作中，要最大限度保護環境，確保公路工程與環境相契合。

公路的路基會直接影響工程的整體荷載能力，并且關系到公路自身的穩定性與耐久性。因此，在路基設計中，設計人員需要注重安全原則，針對轉彎、狹窄地段進行科學地規劃設計，并做好材料的選擇，對自然因素與車輛震動因素進行控制，提高路基的安全性。

2 公路工程設計中路線布設的要點

2.1 盡可能以曲線為主

在公路工程的論證階段，相關的政府部門就要安排專業人員對涉及地區的地形和地貌情況進行全面的調查，使專業人員能夠深入現場進行考察，這樣才能全面的考慮公路的路線布設問題。在對公路進行路線布設時，為了保證線形的科學合理，遇到坡度時要盡可能地采用曲線的形式來完成路線的布設，增加公路的平緩性，這樣才能保證車輛的安全通過。把路線布設成以曲線為主，是為了降低地形給公路帶來的影響，增加路線布設的靈活性，減少車輛因為公路地形跨度大而導致的行駛難度，這樣就能增加公路路線的連貫性。同時，對設計成的曲線而言，設計人員還要調整曲線的設置，提高曲線的整體協調性，使車輛在行駛過程中更加的安全，提高公路工程的便捷性，更好地滿足實際行車需要，提升地區之間的運輸效率[1]。

2.2 合理設置超高部分

在對公路的路線進行布設時，不可避免會遇到超高的情況，設計人員要通過一系列的手段措施對超高部分進行適當的優化和完善，提高公路工程的整體質量，實現公路工程的順利通車。在對公路工程超高部分進行合理設置時，設計人員還是要依靠具體的情況進行具體分析，對各個路段的地形情況進行比較，同時也要考慮公路整體性能，對各個路段的參數進行準確的計算，從而設計出完善的方案。假如公路是處在下坡的地形位置，設計人員應該考慮反超高的問題。在這些環節中，設計人員要明確超高部分的設置是否符合相關的要求，是否規范合理，是否會對駕駛人員的正常駕駛產生不利影響等問題，充分考慮對公路安全性的影響。如果是在下坡路段，設計人員要考慮駕駛人員的超速問題，這是影響駕駛安全的最大隱患，設計人員要對這些參數進行合理地設置，增加公路的安全性。

2.3 攀登設計

在進行公路設計的過程中，設計人員要積極考慮相關環境對公路造成的影響，并及時進行調整，這樣才能保證公路設計的合理性和科學性。如果公路設計中涉及橋涵設計，就需要按照相關規定，進行人行通道的設計，方便行人通行。在設計邊坡時，公路運營往往承受較大的交通壓力和荷載壓力，就需要結合公路的實際能力，對車輛的重量、坡道的坡度以及最大出流量產生的壓力進行考慮，這樣才能避免坡道承重出現問題。在設計時，就需要進行車道的增加，對車流進行分散，也可以進行爬坡車道的設計，減輕車輛的壓力。并且在設計的過程中，相關人員要以通行車輛的安全為優先考慮對象[2]。

2.4 視距設計

車輛作為公路的主要通行裝置，相關人員在進行公路設計時，就要將車輛的安全放在首位。公路的視距能夠對車輛造成嚴重地影響，視距較大，就能避免很多事故的發生，所以，設計人員就要在設計環節盡量考慮視距的合理性，這樣才能盡量減少車禍現象的發生。其次就是考慮車輛與路面產生的摩擦力，如果摩擦力不夠，就很容易出現事故，相關人員在進行設計時，就要充分利用信息技術和設備，進行三維成像，提升公路布局的合理性。

3 公路工程設計中路基設計的要點

3.1 嚴格進行材料選擇

對于公路路基設計中的材料選擇，設計人員需要根據具體的路基類型選擇所要填充的沙土，并預先對沙土的粒徑以及塑性等各項指標進行嚴格分析，結合公路路基設計的特點進行針對性較強的選擇。從一般角度分析，砂性土的顆粒相對較大，黏性適宜，透水性也較好，在路基設計中的優勢較為明顯。而粉性土的特點與砂性土截然相反，其強度相對較低，且定型能力較差，可用于一定比例的添加，不適宜作為主要的填充材料。不同類型的土質在自身特性方面存在較大的差異，設計人員在進行路基設計的時候，需要結合公路項目的整體進行分析，并且結合土質特性、強度等進行材料的選擇，選擇最適合公路路基的材料，以實現公路路基穩定性的提高，在節約成本的同時，提高公路工程的整體質量。設計人員需要選擇質量達標的材料，嚴格做好材料性能的檢驗，不符合公路路基要求的材料，一律不予選擇[3]。

3.2 重視高度設計

在路基設計的環節，路基的高度也會對公路的質量造成很大的影響，所以，相關設計人員在進行路基設計時，也要注意路基的高度。在設計路基高度時，要在相關法律法規的制定下進行設計，相關設計人員要對公路的實際情況進行考慮，針對不同的路基等級，設計不同的高度。還要注意結合地勢進行設計，讓地基和周圍環境相適應，這樣就能保證其質量和壽命。

3.3 挖方路基和邊坡設計

挖方路基設計需要以原地基材料等基本情況為依據分別進行，當原地基是能達到要求的土質，則只對原地基進行充分壓實，使其壓實度滿足要求即可；而當原地基無法滿足路基土基本要求時，需要采用適宜的材料進行換填，換填的深度根據實際情況確定和控制，通常為80～100cm。當原地基是比較堅硬的石質時，理論上可將開挖作業面視作路基整體上表面，在開挖完成后，若含有可能產生崩解現象的巖石，則要采取有效的防風化方法。在開挖巖石的過程中，要注意不能超出設計規定的挖方范圍，如果不能防止超挖導致表面不平整，應采用與底基層材料相同的不容易受到水的作用和影響的材料鋪設整平層，同時予以碾壓，保證平整度。當地基是容易發生崩解和風化的巖石時，要充分注意其在干濕交替情況下可能產生軟化與強度降低，針對這種情況下，應在路基成型后盡快進行路面的施工。如果在時間上無法銜接，則在路基施工過程中要暫時不開挖至設計要求的標高，預留5cm左右的厚度采用人工清底，在底基層施工開始后，將這部分開挖掉。

對于挖方邊坡，其病害和穩定性主要取決于巖石構造及基本性質，相較于填方邊坡，挖方邊坡可能會產生數量更多的病害，控制難度更大，包括破碎脫落、坍塌、落實和滑動。對此，在對挖方邊坡進行設計的過程中，要做好綜合分析，對包含施工性、穩定性與經濟性等在內的各項要求予以全面考慮，特別是在地形較為復雜，可能產生崩塌現象的環境下，要使用地有一定富余寬度。當挖方邊坡的高度相對較大時，需在挖方高度上按照5～10m的間隔設置1.5m寬護坡道，以此保證邊坡整體穩定性。當邊坡容易產生風化或被雨水沖刷侵蝕時，要考慮兼作碎落臺。當土層土質有所不同時，由于會受到水的作用與影響，需將護坡道和排水溝都設置在透水和不透水層之間。當挖方邊坡高度在20m以上，且地質均勻、質地堅硬時，

設計人員就要對路邊坡道的穩定性進行研究，坡道的穩定性主要影響因素是地質條件和地下水的分布，相關人員就要對其進行分析，并結合用地方面存在的問題，設計出坡道保護設施。相關人員就要結合邊坡高度，設置寬度在3～4m范圍內的護坡道。設計中應做好修整安排，提出相應的設計要求，確保邊坡頂部及兩端都能形成平滑弧面，這樣可以在減少或避免坍方產生的同時，保證美觀性。

3.4 重點路段的路基路面設計

在進行公路設計時，遇到地勢較為復雜的地形時，就要將其列入重點路段，并進行重點關注，避免在設計中出現差錯。例如，相關公路如果會經過丘陵、山地以及地勢起伏較大的地區時，該路段的地形起伏就會比較頻繁，在公路設計時就要進行曲線路的設計。曲線路的設計難度較大，不僅要耗費大量的時間進行坡度和曲率進行研究，還要進行曲線的緩和。相關設計人員就要利用專業的設備，全面展示公路中直線與圓曲線之間的曲率變化，然后進行規劃。

在進行緩和曲線的設計時，設計者要在了解到公路實際情況和設計要求的前提下進行長度的指標明確：首先就是對行駛軌跡進行分析，要求設計人員要利用相關設備，按照公路的彎曲軌跡進行車輛行駛軌跡的研究，然后根據模擬行駛結果詳細分析該段路線離心率安全性，對曲線的長度進行調整。然后是對路段的通暢性進行研究，路段的通暢性是表示路段美觀性地要求，相關設計人員要在保證車輛行駛安全的前提下，進行長度的調整。最后就是對回旋線進行分析，設計人員要根據線的狀況分析上述的比例關系，然后根據環境對其的影響進行調整。

在進行公路設計的環節，相關人員要經過長時間的考量，路線和路基的每一處數據都會影響整條公路的質量，所以相關設計人員在進行公路的設計時，還要綜合考慮公路質量和路基、路線的關系，避免這些因素對其的影響。

3.5 注重路基排水設計

在公路路基的設計工作當中，設計人員需要重視排水設計，確保路基的排水性能較強。設計人員在排水設計中，應著重考慮排水系統對于車輛產生的影響。如果路面排水性能較差，車輛在彎道處容易打滑而發生事故。因此，設計人員在排水設計當中應結合公路的具體走向、未來的車輛運載情況等，并對路基的靜水壓力進行嚴格的測量和分析，對坡度、水動力學參數等進行分析。設計人員還需要對自然水、地下水的路徑以及具體沖擊力等進行分析，科學設計公路邊坡的排水渠，確保排水設計符合流水力學的各項因素，以提高路基的穩定性。相關人員需要結合洪災等自然災害進行分析，并加強路基的抗腐蝕能力，避免公路受到損害。此外，還需要針對隔離帶積水情況進行分析，建立隔離帶排水系統，將排水系統設置在隔離帶的正下方，確保積水及時排出，避免腐蝕公路。

3.6 公路路基路面動力學分析

要想準確計算荷載作用之下的路面結構動態相應，比如位移、應變、應力等，就要研究時間變動規律。動力分析環節，首先應該創建路基路面與車輛變化的方程式，然后結合初始條件、邊界條件展開計算分析，進而可以獲取運動動態。該方面計算分析的原理就是非變分原理和變分原理兩種。對于變分動力原理來說，可以模擬出真實運動關系，了解各個條件下運動特點；變分動力原理優勢明顯，多種條件下都可以使用，通過計算分析確定運動規律，然后進行物理量作為坐標進行時間變化分析。時域法分析方法的重要方面就是進行時間的離散化分析，且各個時間范圍內都可以作為靜力分析進行使用，然后應用疊加之后可以獲取總反應，這就是實際結構的阻力。從目前線性固體力學方面的原理進行分析，可以掌握的阻力資料方面是比較少的，

而在非線性方面的問題研究中，其相應的阻力在數據方面也不完善，這就導致設計人員在分析環節難以利用阻尼矩陣。所以，在進行公路設計時，線性問題可以通過線性阻尼假設的方式進行，利用阻力和速度以及應變速度的正比關系，進行阻力線性組合方式的確定?？傊?，利用公路路基路面動力學分析，了解其荷載變化下的趨勢，對于分析確定公路路基路面性能有著重要影響。

4 結語

綜上所述，我國經濟的增長離不開公路，公路對于地區之間的經濟溝通和貿易交流有著至關重要的作用。因此，在對公路工程進行設計時，設計人員要結合其中的設計要點，提高公路的設計合理性。在進行路線布設時，

設計人員首先要進行考慮的就是曲線的設計，要保證曲線長度符合規范，然后就是要合理地對超高部分進行設計，避免其影響公路質量和公路的功能，其次是要對縱面線形設計及爬坡車道的設計以及對視距進行精準控制，避免這些隱患對車輛行駛造成影響。還要對路塹高邊坡路堤以及陡坡路堤進行合理地安排，加強路基的排水功能，避免雨水殘留。這樣就能提升公路設計的質量，促進我國公路設計事業的發展。