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高速公路路基设计高度探讨

摘要:首先阐述了高速公路路基设计高度的影响因素,然后分析了高速公路路基设计高度的确定原则,如与自然环境相协调,体现以人为本的设计理念,综合考虑多方因素,高速公路路基设计高度不能过低,最后提出了高速公路路基设计的合理措施,主要内容包括合理设计纵断面,设计好跨越道路标高,尽量做到主线下穿,对水利设施和道路进行合理规划,设计好构造物的净空和间距等内容。

关键词:高速公路;路基;构造物

路基高度直接影响高速公路的造价,使用性能,附属设施布置形式和密度,填方数量和占地面积,是高速公路设计中非常重要的一个综合经济技术指标。路基设计高度越低,用地越少,工程投资越少,与自然环境越协调,但路基过低,地下水、气候环境对路基填料的影响越大,路基强度衰减越快,沉降变形越大,影响路基的排水等,容易引发路基出现早期变形破坏[1]。因此确定合理的路基设计高度是一个非常值得研究和急需解决的重要问题。

1高速公路路基设计高度影响因素

1.1规范和技术要求。高速公路路基设计高度必须满足路基设计规范和路基填筑技术标准规定[2]。高速公路的最小填筑高度应根据公路途径地区的水文地质、地理气候等条件,能保证满足车辆荷载作用产生的剪应力及变形要求,路基中央分隔带横向排水要求,路基的稳定性不受地下水影响的要求。路基纵坡设计必须满足相关规定要求,高速公路纵坡的大小直接影响路基的设计高度。1.2构造物要求。构造物形式及数量对高速公路路基设计高度有很大影响,特别是构造物的净高和形式直接影响高速公路路基设计高度。构造物的设置与高速公路沿线的气候、经济、人口等因素密切相关。经济发展水平高、道路网密集、村镇多、人口密度大的地方,农业发达的地区,多雨的地区,构造物设置数量就多,因为要满足通道净高、农田灌溉设施、水利设施等要求,路基设计高度一般要求也越高。人烟稀少的地方构造物间距大、数量少,路基设计高度一般也较低,如吐乌大高速公路,地处戈壁,人烟稀少,构造物间距较长,平均路基高度只有2.5m[3]。某高速公路平均每公里有桥涵构造物7.1座,在长44.5km范围内共有桥涵构造物315座,构造物多且密,线路高程很难降低,造成路基设计高度高。

2高速公路路基设计高度确定原则

2.1与自然环境相协调。高速公路路基设计高度的确定应考虑公路与环境的协调,尽量采用低路基,以减少大填大挖,避免对沿线自然环境造成很大的破坏,减小财力、人力、物力的消耗,与周边环境更协调。路基设计高度过高,高填深挖会减少耕地面积,引发水土流失,破坏掉地表植被,造成道路与自然环境的不协调。2.2体现以人为本的设计理念。高速公路路基设计高度的确定应尽可能满足沿线人民生活生产的需要,坚持以人为本的设计理念,充分考虑沿线通道的形式。密度和位置,保证设置的构造物能满足人们横向穿越、农田灌溉等要求,但又不能过密、过多,易造成路基设计高度过高,增加工程造价;也不能为降低工程造价,人为降低路基设计高度,大幅度降低或合并过人通道等构造物。2.3高速公路路基设计高度确定必须综合考虑多方因素。应对高速公路沿线的地质水文、地貌地形、社会环境、气候条件、风俗及文化习惯传统、同区域内外其他的运输方式等进行全面调查分析,对各个因素的影响进行综合分析,合理确定路基设计高度,减少设计的劣势。2.4高速公路路基设计高度不能过低。高速公路路基设计高度过低,会造成路基路面排水不畅引发路基路面出现水毁或翻浆破坏;路基设计高度过低,很容易在路基纵断面上产生驼峰竖曲线,影响到行车的舒适性;路基设计高度过低还会影响路基水稳定性,减弱路基对病害产生的抵抗能力[4]。

3高速公路路基设计的合理措施

3.1合理设计纵断面纵断面的坡长和纵坡对高速公路路基设计高度有重要影响。因此,在高速公路纵断面设计时,应根据高程控制点,合理选择坡长和纵坡,通过多方方案比较,确定尽可能小的路基设计高度。纵坡不大时,可适当增加坡长;纵坡较大时,可适当减小坡长。大中桥梁因受通航和设计水文限制,路基桥梁设计高度高,不宜设计长长纵坡,在满足纵坡规定要求的情况下,尽可能采用短的坡长。竖曲线和平曲线组合地段,应考虑实际情况,保证平曲线和竖向线组合要求的条件下,及时增加边坡点,变换坡度。设计时,先把构造物位置确定好,然后如图1所示在构造物上面设计凸形竖曲线[5],相邻纵坡采取圆顺地连,坡长控制在500~800m,以满足通道设置要求。3.2设计好跨越道路标高当高速公路跨越上跨道路时,可降低跨越道路标高,以减小高速公路跨越通道及桥梁高度,降低路基设计高程。降低跨越道路标高可采取合理下挖一定深度,但要设计好排水设施,保证跨越道路的积水能及时排出。3.3尽量做到主线下穿设计高速公路在条件许可时,主线尽量采用从被交道路下方穿过,以降低路基设计高度。某高速公路在某城镇需连跨两条公路,通过设置车行天桥和分离式立交,高速公路从下方穿过,路基设计高度降低了1.7m。3.4对水利设施和道路进行合理规划设计前搞好调查和预测,对水利设施等构造物间距、结构,跨越道路等进行合理规划,尽量降低高速公路路基设计高度。应对被交叉道路进行调查并预测好交通量,保证立交和通道合理布设,通道和立交宜交错布置,通道孔径大小应合理。对道路过密地段,可采取改路、合并,水利设施也可适当合并和改线,尽量减少横穿高速公路的构造物,达到降低高速公路路基设计标高的目的。如图2所示,用辅路将相邻多条支路合并,高速公路下只需设一条通道便可以满足使用要求。3.5设计好构造物的净空和间距构造物的设置应依据沿线的人口、村镇分布密度,路网分布密度,水文、工农业发展水平综合确定,以满足沿线居民生活、生产及交通要求,而路基设计高度尽量低为目标。设置适当的构造物间距和净空,构筑物能不增加尽量不增加,能利用相邻桥梁和通道的,尽可能合并利用,可以把排水用的涵洞增加孔径,兼做排水、行人通道;构造物尽量根据水文、地质和构造物净空技术标准,合理设置,不要随意提高标准。如果构筑物难以避免是,可采取构造物下挖方式,降低路基设计高度,但要做好构造物的排水。为减少进入构造物的水梁,可将构造物的出入口设置成反坡,在构造物内设置蒸发池、渗井等排水设施,如图3所示。对过人通道,可采取在通道内设台阶来排水,以不影响行人通行,如图4所示。还可以在通道周边设置集水井、低矮的拦水带等排水,如图5所示。

4结语

高速公路路基高度设计直接影响工程的造价和质量,是目前路基设计中必须解决的关键问题。高速公路路基设计高度应认真考虑各种影响因素,严格遵循设计原则,采取合理的降低路基设计高度措施,才能保证设计高度确定的合理性。

参考文献:

[1]邱建波.高速公路路基高度设计与影响因素分析[J].交通世界,2015(1):62-63.

[2]万晓东,薛东峰,张雪强.高速公路路基高度影响因素及降低对策[J].山西建筑,2007(1):338-339

[3]温学钧,王海燕.平微区高速公路合理路堤高度[J].长安大学学报(自然科学版),2002,22(2):9-10.

[4]肖克雄.公路路基高度的设计探讨[J].中小企业管理与科技,2011(5):158.

[5]刘超群.降低高速公路路基高度的几点措施[J].路基工程,2007(3):151-152.

作者:李雪姣 单位:河北省交通规划设计院

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