路基高度直接影响高速公路成本、使用性能、附属设施配置形式和密度、填充方数和占地面积,是高速公路设计中非常重要的综合经济技术指标。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,影响路基排水等,容易导致路基早期变形破坏[1]。因此,确定合理的路基设计高度是值得研究和解决的重要问题。
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应符合路基设计规范和路基填筑技术标准规定[2]。高速公路的最小填充高度应根据公路通道地区的水文地质、地理气候等条件,保证满足车辆负荷作用产生的剪切应力和变形要求,路基中央隔离带横向排水要求,路基稳定性不受地下水影响。路基纵坡设计应符合相关规定要求,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。结构物的形式和数量对高速公路基础设计的高度有很大影响,特别是结构物的净高度和形式直接影响高速公路基础设计的高度。结构物的安装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、农业发达地区、多雨地区、结构设置数量多,必须满足通道净高、田间灌溉设施、水利设施等要求,路基设计高度一般要求也高。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,高填充深度挖掘减少耕地面积,引起水土流失,破坏地表植被,道路与自然环境不协调。
2.2体现了以人为本的设计理念。高速公路路基设计高度的确定应尽量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结构物能够满足人们横穿、田间灌溉等要求,但不能过密、过多、路基设计高度过高、工程成本增加的工程成本也不能降低,人为降低路基设计高度,大幅降低或合并过人通道等结构物。
2.3高速公路路基设计高度确定应综合考虑多方面因素。应对高速公路沿线地质水文、地貌地貌、社会环境、气候条件、风俗及文化习惯传统、同区域内外其他运输方式等进行全面排查分析,综合分析各因素的影响,合理确定路基设计高度,减少设计劣势。
2.4高速公路路基设计高度不得过低。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高速公路路基设计断面的坡长和纵坡对高速公路路基设计的高度有重要影响。因此,在高速公路纵断面设计时,应根据高度控制点,合理选择坡度长度和纵向坡度,通过多,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。大中桥受通航和设计水文的限制,路基桥设计高度高,不应设计长纵坡,满足纵坡规定要求时,尽量采用短坡长。垂直曲线和平曲线的组合地区应考虑实际情况,在保证平曲线和垂直线组合要求的条件下,立即增加边坡点,改变坡度。设计时,首先确定结构物的位置,然后如图1所示,在结构物上设计凸形垂直曲线,相邻的纵坡圆滑连接,坡长控制在500~800m,满足通道设置的要求。
3.2设计高速公路跨越高速公路时,可以降低高速公路跨越高速公路和桥梁的高度,降低路基设计的高度。降低过路标高可以合理挖掘一定的深度,但要设计排水设施,保证过路积水能够立即排出。
3.3尽量在主线下通过设计高速公路的条件允许时,主线尽量从交通道路下通过,降低路基设计的高度。一条高速公路需要在一个城镇连接两条道路,通过设置车行天桥和分离立交,高速公路从下面通过,路基设计高度下降了1.7m。
3.4对水利设施和公路开展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、构造、跨越公路等开展合理规划,尽可能降低高速公路路基设计高度。对交叉路口进行调查预测交通量,保证立交和通道合理布局,通道和立交应交错布局,通道孔径大小应合理。对于道路过密的地区,可以改变道路、合并,水利设施也可以适当合并和改变线路,尽量减少横穿高速公路的结构物,达到降低高速公路路基设计水平的目的。如图2所示,通过辅助路合并相邻的多条支路,在高速公路下设置通道即可满足使用要求。
3.5设计构造物的净空间和间隔构造物的设置应根据沿线人口、村镇分布密度、网络分布密度、水文、工农业发展水平综合确定,满足沿线居民的生活、生产和交通要求,路基设计高度尽量低。设置合适的构造物间距和净空,构造物不增加尽量不增加,能够利用相邻的桥梁和通道,尽量合并利用,排水用涵洞增加孔径,排水、行人通道兼备的构造物尽量根据水文、地质和构造物的净空技术标准,合理设置
4结语
高速公路路基高度设计直接影响工程成本和质量,是目前路基设计中必须解决的重要问题。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,采取合理降低路基设计高度措施,保证设计高度确定的合理性。
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