基于環(huán)境保護(hù)的公路工程路基設(shè)計方法

鞠 軍

(新疆交通建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

1 路基填挖的設(shè)計

1.1 路基的寬度

公路建設(shè)活動發(fā)生在戶外，現(xiàn)場地形條件相對較差，在路基的寬度控制中，若盲目套用路基寬度標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，易增加路基開挖量，部分地質(zhì)條件較差的地區(qū)將由于工程活動的開展而發(fā)生意外，例如滑坡、泥石流，嚴(yán)重破壞現(xiàn)場的環(huán)境。為此，需以更加靈活的方式設(shè)計路基的寬度。

某公路路段穿越山區(qū)地帶，現(xiàn)場地形條件較差，峽谷呈U型或V型，地勢陡峭。其中，K71+200～K71+380路段左側(cè)的地質(zhì)頗為破碎，右側(cè)溝窄、水流湍急，但該路段的自然條件良好，在公路設(shè)計時，需要充分考慮到對既有自然條件的保留，減少破壞。為此，路基寬度由原本的8.5 m減小至7.5 m，在縮小路基寬度后，減少路基開挖量，緩解對路基的破壞。另一路段的沿線氣候具有垂直變化的特點(diǎn)，局部氣候條件特殊，降雪量較大，陰坡積雪難溶化，會阻礙駕駛者的視線，因此適當(dāng)加大該段路基的寬度，以保證車輛通行的安全性。

1.2 路基的高度

高路堤與陡坡的地質(zhì)條件較差，可能有不穩(wěn)定、不均勻變形等問題，同時路基施工需占用大面積的耕地。路基施工中，挖方深度和填方高度必須得到有效的控制，否則會影響工程的安全性，周邊的生態(tài)環(huán)境也會因此而受到損傷。從生態(tài)效益的角度來看，高路堤和深路塹并非首選方案。路基的中心填高不大于20 m，若超過該值則需要建設(shè)橋梁，以此方式通過；路基中心的挖方深度不超過30 m，否則以隧道的形式通過；而對于局部路基挖方邊坡高度達(dá)到40 m以上的情況，較為合適的是橋隧、半橋半隧等方法。

2 邊坡的設(shè)計

2.1 填方路基的設(shè)計

隨著建筑工程理念的升級，在環(huán)境保護(hù)基本理念的引導(dǎo)下，現(xiàn)階段的路堤邊坡形式得以升級，例如流線型邊坡，此時路基斷面的綜合應(yīng)用效果較好：(1)可以減少邊坡的積雪，減小環(huán)境因素對公路的影響；(2)可以優(yōu)化路線的線形，通過與自然環(huán)境的結(jié)合，構(gòu)成有機(jī)的整體。

(1)路基填土高度在2 m以內(nèi)時，不采用護(hù)坡道，此時以漸變的方式控制邊坡坡率，邊坡具有明顯的自然特性；對于路基填方高度在2～8 m的情況，坡率為1∶1.5；填方高度在8 m以上時，較為合適的是臺階式邊坡的形式，每8m視為一個臺階，寬度為2 m，為了凸顯出公路的綠色環(huán)保特性，在臺階上采取綠化措施。

(2)土路肩與邊坡折線，兩部分設(shè)計為圓弧倒角的結(jié)構(gòu)形式。

(3)對邊坡坡腳做圓弧化處理，在此方式下，路基整體呈現(xiàn)出流線形的特征，能夠融合至周邊的自然環(huán)境中，打破公路設(shè)施過于“生硬”的僵局。

2.2 挖方路基的設(shè)計

在傳統(tǒng)路塹邊坡形狀設(shè)計中，設(shè)計人員高度重視路塹邊坡的穩(wěn)定性，未充分關(guān)注施工對環(huán)境以及周邊景觀的破壞，在該方式下，開挖的路基邊坡缺乏自然特性，給人以刀削一般的感覺。為了滿足環(huán)境保護(hù)的工程建設(shè)需求，需要優(yōu)化設(shè)計方法，具體做如下分析。

(1)邊坡形式的選取應(yīng)遵循因地制宜的原則，結(jié)合現(xiàn)場的地形、地質(zhì)等自然條件，選擇合適的邊坡形式。若為純土質(zhì)的挖方路基邊坡，較為合適的是采用流線形的邊坡，此時不宜設(shè)置坡頂?shù)恼劢且约捌履_，而是應(yīng)當(dāng)以圓弧或是其它形式達(dá)到自然過渡的效果；對于巖石邊坡，則可以設(shè)計為直線形邊坡，但此時應(yīng)充分保留巖石節(jié)理開挖的參差臺階，營造出自然錯落的視覺感。

(2)挖方路段的邊坡盡可能不采取單坡的形式，遇邊坡高度較小的路段邊坡時，適當(dāng)放緩，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步過渡至最大挖方邊坡高度的坡率。為了構(gòu)成縱向的弧形坡面，注重對過渡區(qū)處轉(zhuǎn)折點(diǎn)的優(yōu)化，將其設(shè)為寬展的弧形。

(3)若為二級及以上的土石邊坡，可采用臺階式的設(shè)計方式，平臺寬度統(tǒng)一控制在2～4 m，每8～10 m視為一級。

3 公路路基防護(hù)設(shè)計

3.1 工程防護(hù)

噴漿混凝土防護(hù)雖然能夠取得良好的防護(hù)效果，但對自然環(huán)境的破壞作用較強(qiáng)；主動防護(hù)網(wǎng)的方式常被應(yīng)用于局部碎落的邊坡巖體防護(hù)工作中，隨著使用時間的延長，裸露的邊坡可與自然環(huán)境相融合，凸顯出生態(tài)價值，因此是一種優(yōu)質(zhì)的防護(hù)方法；擋墻、抗滑樁等的靈活性較強(qiáng)，可以根據(jù)現(xiàn)場自然條件合理設(shè)計，也具有可行性。

3.2 植被防護(hù)

在種植植被后，根系可穩(wěn)固土壤，以免邊坡遭沖刷，除此之外還能夠綠化環(huán)境、點(diǎn)綴空間。隨著工程技術(shù)的發(fā)展，邊坡的植被防護(hù)方法趨于多樣化，包含挖溝綠化防護(hù)、直接噴播綠化防護(hù)、土工格室綠化防護(hù)等，具體根據(jù)現(xiàn)場情況做合理的選擇。而在挑選植被時，需考慮到土壤、水文、氣候等基礎(chǔ)條件，保證植被可茁壯生長。

3.3 綜合防護(hù)

綜合防護(hù)集工程防護(hù)、植被防護(hù)于一體，在保證路基邊坡穩(wěn)定性的同時，還可增強(qiáng)路基與周邊自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性，是一種綜合應(yīng)用效果較好的路基邊坡防護(hù)方法。綜合防護(hù)的主要類型、適用范圍以及特點(diǎn)，如表1所示。

表1 綜合防護(hù)分類

4 完善公路路基環(huán)保設(shè)計的建議

4.1 選擇科學(xué)合理的公路路基設(shè)計方案

在架構(gòu)公路路基的方案時，項目不僅要考慮施工所需材料和設(shè)備成本，設(shè)計出科學(xué)合理的方案，并且還應(yīng)具備環(huán)保意識，在環(huán)保管理的基礎(chǔ)上堅持材料環(huán)保性。為避免突發(fā)嚴(yán)重狀況，在設(shè)置路基斷面模式時，要對路基總體所呈現(xiàn)的形態(tài)進(jìn)行設(shè)計，夯實(shí)路基基礎(chǔ)，如果項目開展突發(fā)危機(jī)，嚴(yán)重可能會危及施工員工的生命安全。而且在架構(gòu)過程中需重視實(shí)地勘察地形地貌以及地質(zhì)狀況，評估出適應(yīng)當(dāng)?shù)芈范蔚捻椖克璨牧?。尤其在項目開展過程中，需要設(shè)置監(jiān)管人員進(jìn)行全面監(jiān)測，防止突發(fā)事故。

4.2 做好特殊路段的路基工作

在架構(gòu)公路路基相關(guān)方案時，設(shè)計人員具體分析當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛埠退烈蛩兀瑸樘厥獾牡囟卧O(shè)計適合的路基模式。方案架構(gòu)需與實(shí)地施工環(huán)境相吻合，在項目開展過程中，常常遇到地表土層較軟弱的情況，可利用開挖換填的措施置換軟弱土層，進(jìn)而開展路基建設(shè)項目。在建構(gòu)路基時，可引用實(shí)地所產(chǎn)透水性能的材質(zhì)推進(jìn)項目開展。在架構(gòu)設(shè)想中，也需考慮到保護(hù)、穩(wěn)固措施和地質(zhì)、地貌狀況，尤其是邊坡高度和地貌地形，這些措施的設(shè)計不僅可保護(hù)周邊植株，還可以保持生態(tài)系統(tǒng)的長期發(fā)展。在進(jìn)行挖掘邊坡步驟時，工程相關(guān)人員可在實(shí)地引入小灌木植株，能夠有效保護(hù)實(shí)地環(huán)境。在特殊地段，為保持生態(tài)，也可引入植物生態(tài)維持、三維網(wǎng)絡(luò)培土種植等措施。

4.3 制定好公路路基設(shè)計的取棄土方案

在開展路基項目時，項目可能會有所涉及挖方工程，需在方案架構(gòu)中對這方面情況有所考慮，架構(gòu)經(jīng)濟(jì)性、效益性較強(qiáng)的取土、棄土方案。取土、棄土是指在路基項目開展時，不可用來建構(gòu)路基的土方。在項目開展中采用就地原則，這一方案在方便施工人員的同時，也可達(dá)到成本效益和工作效率優(yōu)化的效果。但是實(shí)施取土、棄土需保障周邊生態(tài)的穩(wěn)定，不能以環(huán)境換取項目開展。而且在開展棄土步驟時，應(yīng)提前配備排水溝和支擋項目，步驟完備后要及時解決棄土，防止污染實(shí)地生態(tài)，損毀周邊植株。如經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)棄土質(zhì)量尚可，可對其進(jìn)行二次利用。在廢棄的土壤上種植馬尾松、濕地松等適當(dāng)植株，有益于棄土二次利用，防風(fēng)固沙，保持水土，且可以提高生態(tài)系統(tǒng)多樣性。

4.4 防排水設(shè)計

在架構(gòu)路基的方案中應(yīng)涉及防水、排水措施。首先。針對挖方所在邊坡坡頂水和坡面水要進(jìn)行集中處理、收集并保證其在路基范疇之外，這有益于涵養(yǎng)坡面水源和土壤，更好地進(jìn)行坡面固化。如果不提前防備這種現(xiàn)象的發(fā)生，可能會導(dǎo)致邊坡穩(wěn)固性下降的嚴(yán)重后果。為避免沖刷現(xiàn)象的出現(xiàn)，可將截水溝設(shè)置在坡頂處和邊坡所在平臺處，再由急流槽實(shí)現(xiàn)泄水功能。在填方邊坡處，可在路肩所在地點(diǎn)架構(gòu)邊溝以避免沖刷現(xiàn)象發(fā)生。但當(dāng)水流量超過邊溝耐受范疇，聚集在路基范疇時，可利用蒸發(fā)池項目收集邊溝中的水，減緩邊溝所承載壓力，在開展項目時應(yīng)注意架構(gòu)蒸發(fā)池所可能引起的周圍土質(zhì)鹽漬化。

4.5 結(jié)合氣候條件選擇公路路基的材料

在進(jìn)行公路路基設(shè)計時，應(yīng)考慮氣候因素，根據(jù)施工場地的實(shí)際氣候選擇合適的路基材料和合適的施工方案。因為在下雨天，細(xì)粒土、砂土及卵石的抗沖壓能力不同，所以在設(shè)計公路路基應(yīng)考慮好上述問題，確保工程順利且安全的進(jìn)行。同時使剛性結(jié)構(gòu)與柔性結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，產(chǎn)生很好的互補(bǔ)效應(yīng)，并對周圍環(huán)境進(jìn)行多層防護(hù)處理。

4.6 設(shè)計與公路沿線風(fēng)景相協(xié)調(diào)的路基防護(hù)

實(shí)施公路路基防護(hù)措施前，需考慮好路基建設(shè)與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性，使修建的防護(hù)設(shè)施與景觀融合度較高，進(jìn)而提高美觀度。同時做好公路沿線風(fēng)景的觀察工作，使整條道路的風(fēng)景足夠協(xié)調(diào)。在修建的過程中，應(yīng)選擇建立一些隱蔽性較好、高度較低的防護(hù)墻，如果在一些特殊地質(zhì)的地帶，可選擇高度偏高且合適的防護(hù)墻。為提高沿路風(fēng)景的美感，可以在防護(hù)墻進(jìn)行繪畫及雕刻。此外，建設(shè)防護(hù)墻應(yīng)該將環(huán)境保護(hù)考慮在內(nèi)，進(jìn)行植被保護(hù)作業(yè)，提高綠化程度。

4.7 遵循動態(tài)防護(hù)原則

在進(jìn)行挖方邊坡的路基設(shè)計時，應(yīng)嚴(yán)格遵循動態(tài)性防護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)。由于施工時掌握的地質(zhì)資料不夠準(zhǔn)確，且所知范圍有限。所以在對情況較為復(fù)雜的路段進(jìn)行施工時，即使預(yù)先進(jìn)行了方案的設(shè)計及多次考量，并嚴(yán)格按照方案進(jìn)行作業(yè)，也會因為開挖以后裸露的邊坡地質(zhì)與設(shè)計方案中預(yù)期的有所差異而難以繼續(xù)施工。所以在這種復(fù)雜的路段按照原定方案進(jìn)行作業(yè)顯然是行不通的，所以相關(guān)人員應(yīng)該在進(jìn)行施工時，認(rèn)真觀察地質(zhì)的變化，根據(jù)實(shí)際情況對施工方式及時調(diào)整，選擇合適且有效的方法進(jìn)行作業(yè)，以提高工程質(zhì)量。此外，為防止邊坡出現(xiàn)下滑的情況，可以選擇傳統(tǒng)的漿砌片石進(jìn)行安裝或者修建擋土墻。

5 結(jié) 語

綜上所述，路基設(shè)計是公路工程中的重要基礎(chǔ)工作，在現(xiàn)階段的公路事業(yè)中，路基設(shè)計人員應(yīng)充分考慮到環(huán)境保護(hù)需求，除了保證路基本體的質(zhì)量外，還需兼顧路基工程結(jié)構(gòu)與周邊自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性，從而達(dá)到“剛?cè)岵?jì)”的效果。