复杂地质环境下的高速公路路面设计

复杂地质环境下的高速公路路面设计

童小艳

童小艳

航天建筑设计研究院有限公司湖北分公司湖北省武汉市430034

摘要：随着经济的高速发展，社会的不断进步，结合某高速公路北沟至某段高速公路复杂地质环境路基路面综合设计工程，首先介绍了工程总体设计原则和规范，详细探讨了项目路面设计与设计制度保证，结论证实，复杂地质环境下变更设计情况经常发生，导致设计与施工的矛盾也逐渐凸显，给业主增加管理难度。变更设计的处理也需要考虑合同工期和工程造价等问题。

关键词：复杂地质环境；高速公路工程；路面设计

引言：结合某高速公路北沟至某段高速公路复杂地质环境路基路面综合设计工程进行分析。工程总体概况如下：路线全长19.447km。同期建设辅道1条31.3km（其中新建、改建段长11.126km，旧路挖补罩面10.734km，完全利用旧路9.44km），连接线1条8.616km。全线采用四车道高速公路标准建设，设计速度80km/h（互通区主线设计速度60km/h）。路基宽度23m，中央分隔带宽2.0m，左侧路缘带宽0.5m，行车道宽2×3.75m。桥涵设计汽车荷载等级采用公路-I级。全线利用现有大桥1287m/4座，中桥80m/1座，小桥13座，涵洞97道。

1工程总体设计原则和规范

1.1工程项目难点

1.1.1地形资质条件复杂，工程规模较大

工程位于河北省平山县，工程部分路段位于太行山东麓，部分施工区域的地形条件复杂，存在较大的纵坡。工程是构建“大某”区域现代综合交通运输体系的重要组成部分，是省政府确定的推动大某红色旅游发展的重要基础设施项目，对工程质量要求较高。隧道区域岩层为深灰色砂岩、粉砂岩、炭质板岩，受断层影响，岩层发育较为破碎，工程整体海拔高，路程长，设计施工难度较大。1.1.2地形环境敏感点多，对环保、路线布局等施工干扰较大工程项目内经过多处旅游景区和自然保护区，区域内地表水级别较高，为重点水土流水预防保护区，弃土数量较大，但施工区域环保要求高，合适的弃土场数量有限。公路规划建设路段内有生态旅游区和革命老区，同时有正在开发建设的几处旅游景点。

1.2总体设计原则

1.2.1坚持多方案论证优选的原则

由于项目地形地质条件相对复杂，总体设计过程中要控制的因素比较多，需要对工程沿线的村庄、水库、电站、自然保护区、现有功能公路等进行综合考虑，因此在项目规划设计中需要对各线路设计方案进行严谨研究，在进行多方案对比论证时要统筹考虑项目本身和方案的可行性、经济合理性等特点，确保工程安全、环保、通畅。

1.2.2坚持技术指标与地形地质条件相协调

考虑到工程路段的复杂地质环境，应该使用高质量技术指标，提高车辆运营质量，高技术质量可以适用地形条件，降低工程造价，并且保证因地制宜，路线选择和地形地质条件相协调，工程经过区域地质结构复杂，设计时考虑可能引发的不良连锁反应，路线设计坚持地质选线。

1.2.3坚持生态设计原则

工程总体设计应该坚持工程与自然和谐原则，贯彻生态环保理念。考虑到项目工程是重要交通运输网的组成部分，是重要的施工路段，应该结合公路骨架的功能，对沿线的控制点进行合理规划，妥善处理公路项目与村镇、水电、景区、道路等的关系，路线选择应该与周围的环境相协调，尽量做到减少深挖、弃方和对地表植被的破坏，做好节能减排工作，注重施工过程中新技术工艺的应用，力求因地制宜。由于工程施工难度大，弃土困难，设计阶段应考虑综合利用，综合寻求弃土消化的设计方案，并做好防洪、植被恢复等工作。

1.3项目施工规范

复杂地质环境下公路路面设计工作应该严格遵循施工规范，本工程的设计方案各指标均应满足《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），《公路路线设计规范》（JTGD20-2006），《公路路基设计规范》（JTGD30-2004），《公路排水设计规范》（JTG018-97），《公路水泥混凝土设计规范》（JTGD40-2002），《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）的要求。

2项目路面设计

2.1综合考量设计因素，确定设计参数

路面设计要满足工程的设计交通量要求，有无特殊任务，工程性质，并充分考虑区域气象条件、水文、地质条件、技术、材料等综合因素，设计合理的路面等级和结构。由于项目规划线路中有同等级的公路路段，应结合早期工程病害经验，总结经验教训，积极探索新的路面设计理念。在广泛调查数据的支持下，结合当地部门的指导意见和专家意见，对路面材料的来源、运输条件、运输价格和材料性能进行考量，做好施工材料和技术方法的试验工作。考虑路面施工材料在复杂条件下的可能波动，确定合理的设计参数。

2.2新进路面结构设计

首先根据工程任务书，确定路面等级和面层类型，计算出一年内车道的累计当量轴次、路面结构层基层与面层疲劳开裂值与沥青混合料永久形变值。其次根据路基土类和干湿类型，结合施工路段划分不同路基，一般长度为500m为宜，并确定不同路段土基的回弹模量。然后根据已有的经验和设计规范确定路面结构，根据路面结构的厚度设计多种备选方案，通过材料配比试验和不同材料的试验性能，确定多个结构层材料的设计参数。由于公路沥青路面对混凝土面层和半刚性基层材料基层对拉应力有一定的设计要求，因此，对不满足实际要求的方案进行路面结构调整或者变更路面结构设计组合，或者进一步调整材料配比，进行试验提高材料的极限抗拉强度，直到满足设计要求。由于本项目设计施工路段经过季节性冰冻地区，高级路面或者次高级路面的设计应该做好防冻厚度设计。

3设计制度保证

3.1设计资质和经验

复杂地质环境下对设计单位的资质和经验具有一定的要求，本工程区域所经过的地形、地质结构相对复杂，对工程的施工要求较高，因此，设计单位需要经过严格地资质审查，最好选用具有类似工程地质施工经验的设计团队，对相关的技术指标进行设计，进行不断地改进。防止无设计资质的小单位，或者挂靠资质的设计院出具设计图。工程设计图的质量好坏直接影响后续各项工作，若牵扯到变更设计，施工工作将会更加繁杂，因此，设计环节要保证质量。

3.2准确的勘测资料是设计的保证

工程设计前要对区域的地形、地质、水文、气象、村落等不同资料进行研究，尤其是设计资料的数据要经过科学仪器的准确测量，地质勘探资料的准确性能够帮助设计单位对潜在的地质问题作出合理分析和判断，帮助合理工程选址，尽量避免次生灾害。准确的勘探资料是精确设计的基础，避免在施工后期进行变更设计，造成不可估量的损失，浪费资源和精力，导致工程延期。

3.3施工前做好技术交底工作

施工设计图纸在经过现场审查，确定不存在设计漏洞和错误后，可以进行施工前的技术交底。按照技术交底制度，在设计图正式确定后，设计单位向工程投资方和施工单位进行技术交底。将工程的设计理念、设计意图、设计中所采用的技术、等级、规范等进行详细解释说明，保证施工单位明白设计者的意图。

3.4落实施工过程中的设计代表全权负责制

实施动态设计管理原则，根据施工现场的作业状态调整设计，也就是所谓的变更设计，这种设计是微调，因此，需要现场设计代表具有一定的设计和施工经验，对变更设计结合施工现场灵活变更，及时处理。尽量避免由于变更设计导致的工程成本和投资乱象，出现延误工期的情况。

3.5重大设计变更实施专家评估制度

工程设计定稿后会由于不可抗力等原因导致发生特大工程变化，因此一旦发生此类重大设计变更需要审慎对待，应该调动专家组对造成设计变动的地质情况作出勘探和评估，进行设计变更，并对变更设计采取动态的管理、追踪，以便应对新情况。

结语

高速公路扩建项目在在原有老路的基础上进行拼寬，需要面对老路检测、评价，新老路基、路面的拼接等问题，为了有针对性地对扩建工程进行设计，本文重点分析探讨了扩建工程中路基路面设计中存在的关键问题，并提出处理方案，在充分利用原有老路路基路面的基础上优化设计，以提高公路质量。

参考文献：

[1]王茂.复杂山区高速公路总体设计浅谈[J].城市道桥与防洪，2017（11）：21-24.

[2]刘光辉.复杂地形地质条件下高等级公路总体设计[J].公路交通技术，2014（1）：29-33，40.