井绪鹏
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【摘要】公路建设不仅有力助推了地区经济的发展，同时也大幅提高了人们出行的快捷性。目前，随着人们对于公路出行以及运输需求的日益增加，公路安全性越来越得到人们的重视。但在公路设计和建设过程中仍存在一些环境或人为因素引起的问题，阻碍了公路路线设计的科学合理性，导致公路运营阶段的安全性得不到保障。因此在公路路线设计工作开始之前，需要设计人员对环境、地形地质、人文等因素进行综合考虑，进而得到科学合理的设计方案。
【关键词】公路工程设计；路线布设；路基设计
随着城市群概念的提出，公路作为连接各个城市间的重要纽带，重要性不言而喻，这就对公路的设计提出了更高的要求。在公路实际设计当中，路线方案是否周全、方案比选是否严谨，将直接影响项目的合理性。合理的路线设计和方案优化能够起到控制造价，与生态环境协调的目的。因此，笔者依据公路路线设计和方案优化的基本原则，分析了在公路设计过程中，路线设计和方案优化的要点，为公路设计提供一些参考。
1、公路工程设计的意义
1.1是促进区域经济发展，加快扶贫工作进展的重要举措
“要致富、先修路”，交通是国民经济的先行官，更是促进山区扶贫工作深入开展的核心力量。公路的建设将极大地改善区域的交通运输条件，对促进区域扶贫开发工作的深入开展、带动广大人民群众脱贫致富具有积极的作用。
1.2是提升公路服务水平，完善区域骨架路网的重要基础
交通业是国民经济的先行产业，完善、发达的公路网是深入开展和实现共同富裕的重要基础保障。随着综合路网建设力度的不断加强，高速公路、干线公路、农村公路正形成有机统一的整体。以高速公路、干线公路、农村公路建设为重点，逐步完善路网布局，基本建成干支匹配、辐射周边的公路运输网络，所以做好公路工程设计是提升公路服务水平的基础。
1.3是区域和总体规划的需求
公路工程设计是应符合区域公路网规划，并考虑地方政治、经济、文化、工农业生产布局，交通现状、路网结构以及与其它不同运输方式的联系，合理布设路线，体现干线公路在路网规划中的作用，改善区域路网服务功能。为当地经济发展服务，力求与公路沿线产业布局的现状及发展规划相协调。
2、公路工程设计中的路线布设
2.1平面线性设计
首先，加强地质调查，根据沿线的地质条件进行地质选线，再拟定路线方案，对地质病害则采取避重就轻的原则，减少对病害治理的工程，提高路基工程的质量，是降低工程造价的最好途径。线位的布设应尽可能减少对沿线居民区的干扰，同时又能充分吸引客货运流量，为沿线车辆提供良好的上路服务，在城镇人口密集地区尽量避让大面积移民搬迁问题，降低造价、减少拆迁、缩短工期。
其次，尽量选择无加宽平曲线半径，适当提高平面指标，可有效增加行车安全与行车舒适性，避免C型曲线和同向曲线，并保证两曲线之间直线最小长度，注意指标的均衡性，减少大半径曲线与小半径曲线的衔接，同时在隧道进出口在尽可能选择不设超高的圆曲线半径，保证行车的3秒行程，降低安全事故的发生。
2.2纵断面线性设计
纵断面线性设计中，合理的运用技术指标，使其与沿线地形相适应，尽量减少高填深挖，降低工程造价。对于山区，要考虑到纵坡折减和综合坡率的等问题，及时验算综合坡率是否超标，对于积雪冰冻区，控制最大纵坡，设置好缓坡和大纵坡之间的过渡衔接，考虑车辆爬坡能力，根据坡道长度决定最大坡度。
针对沿河和受水浸淹路段，既要确保桥涵的泄洪能力，又不会过多地增加桥梁长度，以降低工程造价，设计标高按照相关规定的要求，根据洪水频率计算，保证设计标高在洪水位以上（设计标高要考虑充足的雍水高和结构厚度）。变坡点应结合平面与横断面综合考虑，保证工程量最小、线形最佳。在竖曲线设计中，在不增加工程量的条件下，宜选择大的竖曲线半径，提高视距，保证视觉流畅性。对于高挖方边坡路段，提前起坡，合理运用规范指标减少挖方数量降低工程造价，同时在纵断面设计中充分考虑路基的排水坡率，在连续小纵坡的路段，考虑对排水进行纵断面拉破设计。
2.3超高设计
超高缓和段长度以超高渐变率和不设超高的曲率半径两项指标控制，并满足路面排水所需最小合成坡度的要求。超高为路面为内侧低外侧高的单项横坡形式，超高路段外侧土路肩的路拱横坡度不变，车辆在弯道行驶中，会受到横向力影响，横向力数值为：μ，通过超高设计，可全部或部分抵消离心力，提高车辆在圆曲线行驶的稳定性与舒适性。在计算超高横坡度中，根据设计速度、圆曲线的半径、路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定，以公式：ih=V2/127R-μ进行计算，其中V为设计车速；R为曲线半径。结合不同路段各项指标，在开展超高设计中，设计人员要准确核算公路工程各项参数，明确路段设计速度、圆曲线半径等参数要求，为了避免发生车辆超速翻车的交通事故问题，要计算车辆运行速度和公路超高率，提高超高设计的合理性，提高公路工程的安全性和可靠性。
3、公路工程设计中的路基设计
3.1路堑及高填方路基设计
挖方边坡坡率根据边坡所在地形、地貌、地质、岩性以及边坡高度等情况，通过设计人员现场踏勘考察，在设计过程中，分别对不同路段采用不同边坡形式及边坡坡率。对于土质挖方边坡，在条件许可的情况下，适当放缓边坡并增加骨架护坡、窗孔护面墙等工程防护措施，确保公路工程的安全。深挖路基设计中，对深挖路堑边坡逐段进行了调查，对岩土体性质、风化程度、破碎程度进行详细的调查统计，根据高边坡所在路段的地质条件、边坡高度、规模及地下水发育状况对边坡进行了类型划分，选取典型断面进行力学分析、验算边坡的稳定性，确定合适的边坡稳定性，确定合适的边坡坡率，并采用相应的防护、排水型式。为确保边坡稳定，边坡开挖应采用“逆作法”，自上而下逐级开挖，开挖后应立即实施防护、排水工程，以防边坡长时间暴露或受雨水冲刷引起边坡失稳。
3.2高边坡及陡坡路基设计
高填路基，对于沟底宽阔纵坡平缓，地基承载力较好段，路基边坡宜采用台阶形，可在最下面一级边坡坡脚设置挡土墙防护，坡率宜采用自上而下逐级放缓，针对软弱地基或是承载力小的地基区域，要先运用加固或是换填等方式，改善地基条件，可利用山石渣或砂砾进行换填，也可以对不良地基区域进行强夯和冲击碾压，提高地基的承载力和强度，实现高路堤差异沉降问题的控制。同时优化排水设计，提高边坡结构的安全性和稳定性。陡坡路堤设计结合地形、地质条件、边坡高度等进行综合考虑，针对可能出现的下滑情况和不利条件对陡坡路堤进行稳定性分析，对稳定性不足的路段，结合地形和填土高度，因地制宜设置支挡构造物或采用灰土，换填碎石（砂砾）等形式改善基底条件。
3.3路基交界位置的设计
在路基交界位置设计中，路基开挖会呈现横纵线交叉区域，为了提高交叉区域中路基结构稳定性，填挖交界和半填半挖路段，可先清除坡面松散土，在交接处挖台阶处理，最后分层碾压回填路堤，要做好地基强夯处理，同时填方一侧压实度可提高一个百分点，路基填料采用挖余方和隧道弃渣，并优先选用石质弃渣。为减少工后沉降量，提高路基结构的承载力和强度。除此之外，针对不良地质路段，要设计实验计算土壤渗水能力，合理选用渗水性材料，结合具体的渗水量，控制地下水对路基工程的影响，对于挖方一侧可进行超挖采用换填等方式进行处理。
结语：
综上所述，在公路工程项目中，要加大对公路工程设计的重视程度，“科学设计，以人为本”，合理的公路路线布设和路基设计，可减低造价，加快工期，分散人流物流，缓解城市交通压力，减少交通拥堵的情况，进而发挥出城市公路工程的最大价值。
参考文献：
[1]温涛.公路工程路线布设及路基设计分析[J].交通世界，2020（11）：58-59. [2]李智.公路工程设计中的路线布设及路基设计[J].中国公路，2020（06）：102-103.