公路设计的技术要素（公路设计的关键）

前言

设计这份工作很感性，没有确定的标准来判定你的对错，只有合理与否，而且很多时候我个人认为单靠一个人死想总有一天你会技穷。不论是从绘图技巧还是设计，行业内的前辈设计体会和经验是要时时看看的，开卷有益……

1路基

设计

路基是由填筑或开挖而形成的直接支承轨道的结构，也叫做线路下部结构。路基与桥梁、隧道相连，共同构成线路。路基依其所处的地形条件不同，有两种基本形式：路堤和路堑，俗称填方和挖方。

一、路床

指的是路槽底部一定深度的部分称路床。土质路床又称土基。路床是路面的基础，是指路面底面以下80cm范围内的路基部分。路床1路床分上、下两层：路面底面以下深度0～30cm范围内的路基称为上路床；路面底面以下深度30～80cm范围内的路基称为下路床。

二、路基横断面的型式

因线路设计标高与地面标高的差而不同，一般可归纳为四种类型：

1）路堤，全部用岩土填筑而成；

2）路堑，全部在天然地面开挖而成；

3）半填半挖，一侧开挖、另一侧填筑；

4）不填不挖，路基标高与原地面标高相同。

• 高度大于20米的填方原则上用桥梁。
• 中心挖深大于30米或挖方边坡高度大于1.6倍路基宽度值的，原则上用隧道。

三、路堤

按其填土高度可划分为矮路堤、高路堤和一般路堤：

矮路堤：填土高度低于1.0～1.5m→矮路堤→常在平坦地区取土困难时选用。

高路堤：填土高度大于规范规定的数值→即填方总高度超过18m（土质）或20m（石质）的路堤；

一般路堤：填土高度介于高、矮路堤两者之间→随其所处的条件和加固类型不同，主要有浸水路堤、陡坡路堤及挖沟填筑路堤等型式。

1、路堤填料

理想材料：

强度高、水稳定性好、压缩性小、施工方便以及运距短的岩土材料。

一般原则：

a、尽量移挖作填；

b、砾（角砾）类土、砂类土应优先选作路床填料；

c、含腐殖质、有机质土必须换填；

d、土含水量大，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。

2、一般路基：

一般工程地质、水文地质条件下，填方高度和挖方深度小于规范规定高度/深度的路基。

一般路基设计可以结合当地的地形、地质情况，直接套用典型横断面图或设计规定，而不必进行个别论证和验算。对于工程地质特殊路段和高度/深度超过规范规定的路基，应进行个别设计和稳定性验算。

3、路基设计的基本内容：

路基基身设计(断面型式/宽度与高度/边坡形状与坡度)

路基排水设计

坡面防护与加固设计

附属设施的设计

专项工程设计(特殊路基处理)

路基几何尺寸由宽度、高度和边坡坡度三者构成:

路基宽度，取决于公路技术等级；

路基高度，取决于地形和公路纵断面设计（包括路中心线的填挖高度、路基两侧的边坡高度）；

路基边坡坡度，取决于地质、水文条件、路基高度和横断面经济性等因素。

就路基的整体稳定性来说，路基的边坡坡度及相应采取的措施，是路基设计的主要内容。

3、路基宽度：

行车道路面及其两侧路肩宽度之和→高等级道路设有中间带、路缘带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带、慢行道或其它路上设施时。

4、路基高度

路堤填筑高度或路堑开挖深度，是路基设计标高与原地面标高之差→原地面横向有倾斜→中心高度或边坡高度；

中心高度：是指路中心线处的设计标高与原地面标高之差；

边坡高度：路基边坡高度，指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。

路基填挖高度：是在路线纵断面设计时，综合考虑路线纵坡要求、路基稳定性要求和工程经济要求等因素确定的。

规范规定：高速公路右侧硬路肩宽度小于2.50m时，应设置紧急停车带。紧急停车带宽度应为3.50m，有效长度不应小于30m，间距不宜大于500m。

路肩宽度

中间带宽度

5、注意：

1）尽量少用高路堤、深路堑；

2） 减小水的影响→考虑路基临界高度→确定路基最小填土高度→保证路基处于干燥或中湿状态；

3）填土高度受限制→不能达到规范的规定时→采取相应的处治措施，避免地面积水和地下水浸入路基； 沿河及受水浸淹的路基边缘标高，一般应高出根据规定的设计洪水频率计算的水位 壅水高度 波浪侵袭高度 0.5m安全高度；

4）大、中桥桥头引道的路基设计标高，应比设计洪水位加壅水高度高出至少0.5m。

四、路面

道路上供各种车辆行驶的行车道部分→宽度根据设计通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度3.50~3.75m

五、路肩

指行车道外缘到路基边缘，具有一定宽度的带状部分→包括有铺装的硬路肩和土路肩→路肩宽度由公路等级和混合交通情况而定。

1）路肩宽度应得到保证→最小每边0.5m/0.75m（四级/二、三级公路）→城镇近郊1~3m；

2）弯道半径R≤250m时→应在路基内侧按规定加宽；

3）路堑位于弯道上，注意开挖视距平台；

4）四级公路一般采用6.5m的路基，当交通量较大或有特殊需要时，可采用7.0m的路基。

5）工程特别艰巨路段及交通量很小的公路，可采用4.5m的路基，并应按规定设置错车道。

六、路堑

1）路堑基本型式：

全挖式路基

台口式路基

半山洞路基

2）注意事项：

少用深长路堑

合适的边坡坡率

加强排水

处治基底

3）边坡形状：

直线

折线

台阶形

4）路堑高度

坡度确定：

Ø设计时应参考当地稳定的自然山坡和人工坡（如已建成道路的边坡等）的坡度，并结合当地的工程地质和水文条件、采用的施工方法等因素综合考虑，参考规范中所列经验值进行确定。

Ø边坡高度超过表值或水文地质情况不良时→根据实际情况再进行边坡稳定性分析，综合比较后确定。

七、取土坑设置

为了确保路基稳定和行车安全，一般路基工程有关的附属设施除路基排水、防护加固外，还有取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。这些设施是路基设计的组成部分，应正确合理设置。

原则：充分利用，借之有利。

1）支援农业，少占农田；

2）能兼顾农田、水利、鱼池建设和环境保护等；

3）在原地面横坡不大于1︰10的平坦地区，可在路基两侧设置取土坑；横坡大于1︰10的地区，应设置在路基上侧；

4）在洪水淹没地段的路堤（如河滩路堤或引道）的两旁，一般不准设置取土坑；

5）取土坑应有规则的形状及平整的底部，坑底纵坡一般应不小于0.3%，横向也应设置坡度(单坡/双坡)，以利排水；

6）取土坑深度建议不大于1.0m，宽度视借方量而定；

7）取土坑内缘至路堤坡脚应留一定宽度的护坡道，其外缘至用地边界的距离不小于0.5m，不大于1.0m。

八、护坡道 碎落台

护坡道：

保护路基边坡稳定的一种措施→其加宽路基边坡横距，减小了边坡的平均坡度→边坡稳定性↑。

特点：护坡道愈宽→边坡稳定性↑→填方数量↑。

设置：

一般设置在路堤坡脚或路堑坡脚处；

边坡较高时亦可设在边坡中部或边坡的变坡点处；

浸水路基的护坡道，可设在浸水线以上的边坡上。

宽度：最小为1m，视边坡高度h而定：

H≤3.0m，d=1.0m；

H=3.0~6.0m，d=2.0m；

H=6.0~12.0m，d=2.0~4.0m。

碎落台：

常设于土质或石质土的挖方边坡坡脚处，位于边沟的外缘，有时亦可设置在挖方边坡的中间。

目的：主要是供零星土石碎块下落时临时堆积，不致堵塞边沟，同时也起护坡道的作用。

要求：

碎落台宽度一般应大于1.0m；

如考虑同时起护坡作用，可适当加宽；

碎落台上的堆积物应定期清除。

单车道公路

由于会车和避让的需要，通常每隔200～500m设置错车道一处，供错车和停车用。

设置要求：

按规定错车道的长度不得短于30m，两端各有长度为10m的出入过渡段，中间10m供停车用；

单车道的路基宽度为4.5m，单车道的错车道处路基宽度6.5m。

错车道应选在有利地点，并使相邻两错车道之间能够通视，以便驾驶员能及时将车驶入错车道，避让来车；

错车道是单车道路基的一个组成部分，应与路基同时设计与施工。

九、路基防护

形式：自然挖坡、生态防护、圬工铺砌

圬工控制：6000方

绿化形式：草灌结合、散丛结合、宏观造型

铺砌形式：体现文化、贴近自然

大致分为植物防护、骨架植草防护、护面墙以及其它防护四种防护类型：

1、植物防护

1）草灌混植护坡：适用于边坡高度较小的土质填方路基及路堑边坡防护，其优点是施工方便、快捷、经济；但坡面防冲刷效果较差。

2）三维网喷播草（灌木）籽护坡：优点是利于环保、施工方便、快捷。其缺点是对于填高和挖深较大的路段防护效果不好，且造价相对于草灌混植护坡要高。

3）客土喷播植草：优点是对岩石路堑边坡绿化效果好。费用较高。

4）攀缘性植物：适用于有绿化要求的稳定硬质岩石边坡，防护景观效果好、施工快捷、费用较省，但初期景观效果差。

2、骨架植草防护

1）衬砌拱植草护坡：对于边坡高度较大的填方路基、土质和全～强风化岩质路堑边坡的防冲刷效果较好，排水较为顺畅。但施工工艺略显复杂。外观效果较差。

2）人字型植草护坡：对于边坡高度较大的填方路基、土质和全～强风化岩质路堑边坡的防冲刷效果较好，排水较为顺畅，景观效果较好。

3）预制砼六棱块植草：施工较便捷，抗冲刷效果较好，但圬工数量略大；绿化效果较差。

4）锚杆框架填土植草：对风化破碎岩石起主动加固作用，防止边坡局部楔形破坏。与环境协调较好，但施工工艺较复杂、造价较高。

5）SNS柔性网：适用于岩石易风化碎落但整体稳定的岩质边坡路段，能有效防止边坡岩体的局部碎落，使裸露的岩石边坡自然的融入环境，景观协调性好。

3、护面墙防护

适用于强风化岩质破碎且整体稳定的路堑边坡防护，其优点是防护效果好，能充分利用项目区丰富的片石，就地取材；窗孔内喷播植草后景观效果较差。其缺点是圬工量较大。

4、其它防护

1）挡土墙（护脚）：增加边坡稳定性、防冲刷效果好，减少公路用地和拆迁，但圬工数量较大，施工要求高，绿化效果差，造价较高。

2）浆砌片石护坡：施工工艺简单；防冲刷效果较好。但圬工数量较大，景观效果较差，造价较高。

十、路基边坡防护设计

通过上述方案比选，路基防护分不同路段推荐方案如下：

1）边坡高度H≤4.0m的填方和土质挖方路段采用喷播草籽 灌木籽防护。

2）边坡高度边坡4.0<H≤8.0m的填方路段和4.0<H≤6.0m路堑边坡采用三维网植草防护。

3）边坡高度H＞8.0m的填方路段，上部8m采用三维网植草防护，8m以下采用拱形型骨架植草防护；边坡高度H>20m路段下部边坡防护采用拱形型骨架植草防护或坡脚设置护脚墙。

4）边坡高度6.0＜H≤10.0m的土质（含全强风化软质岩）挖方路段，采用拱型骨架植草防护。

5）在泥质砂岩、页岩、片岩等各种软质岩（含风化较严重的硬质岩）挖方边坡，若边坡稳定，采用拱型骨架植草防护；若边坡存在小规模崩塌、碎落等，则采用锚杆框架梁植草防护。

6）沿河受洪水浸淹或水塘浸水路堤采用M7.5浆砌片石满铺护坡、挡土墙或护脚墙，基础埋置深度应满足冲刷要求；跨河流或沿河流纵向布置的桥梁桥头路段采用C25预制实心六棱块防护，一般桥梁桥头路段采用C25预制空心六棱块植草防护。

7）填方路基沿线为大片水田或房层密集地段，为节约土地，填方坡脚不设护坡道，设护脚矮墙或挡土墙。

边坡自然稳定下的植物防护或不防护

2路面

设计

路面是道路的重要工程结构物，它铺筑在路基顶面，是用不同材料或混合料分层铺筑而成的供车辆行驶的一种层状结构物。路面结构直接承受车轮荷载，其质量好坏直接影响到道路的使用品质。

在路基上按路面行车道及硬路肩设计宽度开挖路槽，保留土路肩，形成浅槽，在槽内铺筑路面。也可采用培槽方法，在路基两侧培槽，或半填半挖的方法培槽。

在路基全部宽度内部铺筑路面。在高等级公路建设中，有时为了将路面结构内部的水分迅速排出，在全宽范围内铺筑基层材料，保证水分由横向排入边沟。有时考虑到道路交通的迅速增长，为适应扩建的需要，将硬路肩及土路肩的位置全部按行车道标准铺筑面层。

一、路面结构

分层及层位功能：按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同，将路面分成若干层次。通常按各个层位功能的不同，划分为三个层次，即面层、基层和垫层，如图所示。

二、路拱横坡度

为了保证路面上雨水及时排出，减少雨水对路面的浸润和渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成直线形或抛物线形的路拱。

三、两种路面结构比选

四、常见路面病害与处治：

1、路面病害原因分析

(1)裂缝类

由于半刚性基层材料的特性，在温度和（或）湿度的影响下，会产生高于其他基层材料的干缩和（或）温缩应力，从而造成开裂。在温度和（或）湿度以及行车荷载的影响下，基层的裂缝逐渐发展，向上反射，最终导致沥青层的开裂。裂缝主要分为横向裂缝和纵向裂缝。

(2)唧浆

渗入路面中的雨水在行车荷载的作用下，顺着沥青路面空隙或裂缝被挤出路面，同时将基层甚至路基中的细料和泥粉一液浆的形式带出，这种现象即是路面唧浆。

唧浆是由水、行车荷载、路面材料、施工质量等综合作用的结果:

(3)坑槽

主要分两种。

第一种主要是面层空隙率过大，行车作用下水损害造成，或是由于局部龟裂松散，在行车载荷和雨水等自然因素作用下逐步形成坑槽，这种坑槽是沥青混凝土路面早期破坏中常见的坑槽。

第二种则是长纵坡路段的油污损坏，车辆大量的漏油，将原有沥青面层腐蚀，从而产生坑槽。

(4)龟裂

龟裂一般多发生在行车道轮迹下，与裂缝处沉陷伴随出现。通常是由于路面整体强度不足，基层软化，稳定性不良等原因引起的，沥青路面老化变脆，也会发展成网状裂缝。

2、沥青路面常见病害的维修：

1）裂缝的维修

(1)灌封处理采用热融沥青、沥青砂、沥青石屑：

(2)乳化沥青稀浆封层，加辅沥青混合料上封层、改性沥青薄层罩面、单层沥青表处。

2）拥包的维修

(1)铲除

(2)铲除——重铺沥青路面结构

3）沉陷的维修

(1)填补并压实整平

(2)挖补法。

4）车辙的维修

(1)清除——重铺面层结构

(2)找平、压实。

5）波浪与搓板的维修

(1)用沥青混合料找平

(2) 清除——重铺面层结构

6）坑槽的维修

(1)挖补法

(2)热补法修补。

7）麻面与松散的维修

(1)沥青表处

(2)挖除重铺。

来源：筑龙论坛

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