关于优化平纵设计,降低路基填土高度的思考

关于优化平纵设计，降低路基填土高度的思考
作者：闫利峰练向平
来源：《中国科技纵横》2014年第08期
【摘要】针对高速公路路基填土高度问题，提出了如何进行平、纵面协调设计，以确定合理的填挖高度，达到减少路基土方量，减少占用土地，最大限度减少对环境的破坏，节省工程投资的目的。

【关键词】平面纵断面填挖高度
1 降低路基填土高度的意义
我国土地资源紧缺，合理利用土地和切实保护耕地是我国的基本国策。

为认真贯彻党中央、国务院关于“实行最严格的耕地保护制度”精神，在公路建设中进一步合理利用土地资源，引导节约用地，提高土地利用率，交通部在2004年四月印发《关于在公路建设中实行最严格的耕地保护制度的若干意见》的通知。

而降低路基填土高度则可有效减少对耕地的占用量。

不仅如此，路基的设计高度、边坡坡率、断面形式还是影响路基稳定和路基工程造价的直接因素。

路基工程是公路主体功能的主要载体，为了解决高边坡稳定性，在挖方高边坡防护支挡加固中大量采用了预应力锚索（杆）、抗滑桩或抗滑挡墙措施，高路堤的地基还采用诸如水泥加固土桩、刚性桩等地基加固措施，这些措施也是影响公路工程造价的重要因素。

是否采用高填深挖路基主要受路线总体设计控制，但如果过分地追求高标准的路线平面和纵面线形指标，或者单纯追求路基填挖平衡，就会造成大填大挖，破坏山坡的自然平衡，对周围环境产生不良影响，甚至将会影响到小区域的生态平衡和路基工程的造价。

高填土路基，由于其边坡高度大、坡率缓，占有土地面积和路基填料用量巨大，会对自然环境造成不良影响，加之高路堤对路基承载力要求较高，路基按规定的压实度压实后存在一定的工后残余变形，还会影响路面的平整度。

由以上可知，一条公路当路基宽度确定后，其路线长度和填、挖高度就成为控制投资和占用土地的决定因素。

降低路基填土高度和挖方深度对减少工程量、占地量、降低工程造价、提高边坡稳定性与行车的安全及舒适性都有重大的意义。

在软土地区，降低路基填土高度还可使路基沉降数值与缩短固结稳定期相对减少。

在地质不良地区，减少挖方深度还可减少塌方。

因此，想方设法消除高路基和深路堑的各种不利应成为路基设计的重点之一。

3.1 路线平面设计
在路线平面设计时，应严格合理执行有关规范，克服盲目追求高标准的倾向，应充分结合地形、地貌、地质、地物、水文气象及环境等条件进行合理设计，把公路平纵横三要素有机结合起来，使线形直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围人文、环境相协调。

平面线形不但应与纵坡密切配合，而且应注意大多数横断面的经济合理性，既要避免为了取直，使纵坡起伏过大或横断面填挖不合理，又要避免只求纵坡平顺，随弯就弯，造成线形过于弯曲，路线过长的现象。

3.2 路线纵断面设计
在路线纵断面设计时，纵面线形应与地形相适应，设计成视觉连续、平顺而圆滑的线形，避免在短距离内出现频繁起伏等。

设计人员总是希望采用规范中的理想值，这本是无可厚非的，因为如果路线处处都能满足理想纵坡，那么路线上各种车辆的相互干扰最小，运行状况最为良好。

但如引起路基填、挖方高度过高，对环境破坏过大，则值得商榷。

公路上汽车的行驶速度是驾驶者根据路上的实际情况而采取的。

根据日本的统计数字，现代高速公路中，85%～90%的车辆行驶低于设计速度，10%～15%的车辆行驶超出设计速度（见表2）。

总的来说，采用高速和低速行驶的车辆是少数，而采用中间速度的是多数。

据此，我们可以认为，适当采用较大纵坡对路线实际运行并不会造成很大影响，尤其在高速公路具有中央分隔带，分有快慢车道，车辆相互干扰较小的情况下更是如此。

因此，我们在进纵坡设计时，要灵活采用标准规范值，尽量降低填挖高度。

对地形平坦、且不受洪水影响的路段应采用低路堤（如双向六车道高速公路，路基平均填、挖降低1米，平均每公里土石方数量减少3.6万方左右、减少占地约4.5亩），这样不但可减少工程量，减少占用土地，对自然环境的保护也达到最大限度。

对地形复杂，相对高差大的路段，应充分结合平面设计，采用较大的坡率以尽量减小填挖方高度，这样，对减少工程量、路基边坡稳定及减少对自然环境的破坏都有很好的效果。

下面我们对某平原区互通立交范围内一段约3.4km的高速公路路基高度控制设计进行两方案比较：方案一，采用高标准即规范上限值方案，纵坡坡度、竖曲线半径、纵坡坡长均采用高标准值；方案二，采用适当标准即规范下限值方案，纵坡坡度、竖曲线半径、纵坡坡长均采用适当标准值。

具体方案比较见图1、图2及表3。

从两个方案的透视图来看差别不大，均满足车辆正常行驶的要求。

经比较，方案二工程造价低、路基方案最合理、占地也少。

在构造物较多的路段，适当加大纵坡、减短坡长、降低竖曲线半径，特别是在互通立交范围，通过合理运用规范值可以适当降低路基填土平均高度、降低工程造价。

4 结语
总之，路基平均填挖高度虽然受到诸多因素的影响，但通过平、纵面的综合协调设计，适当降低平纵面设计的几何指标，在保证采用指标的连续性和均衡性的前提下，对公路服务质量影响不大，但对降低路基平均填挖高度、减少路基土石方量、减少占用土地、保证路基边坡稳
定、最大限度减少对环境的破坏、节省工程投资等方面却有很好的效果。

作为工程建设的管理者和设计者，如何对平、纵面综合协调设计以降低路基平均填挖高度，是一个非常重要的问题，应该引起我们足够的重视。

参考文献：
[1]张雨化.公路勘测察设计.
[2]公路路线设计规范.
[3]降低造价公路设计指南（2005版）.。