公路路基路面设计安全检查问题分析
时间：2023-01-21 19:55:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
孙维
(上海市市政规划设计研究院有限公司，上海 200031)
路基是指按照路线位置和特定的技术要求，修建而成的作为路面基础的带状构造物。通常情况下，修建路基的原材料为土和石料，整体呈现线性结构。路面是指应用筑路材料摊铺在路基结构顶面，压实后供车辆、行人直接在其表面上经行的一层或多层道路结构层。对公路而言，路基路面的设计质量均至关重要。二者若分别具备各自的功能并良好地配合，则公路的质量和使用寿命均可得到保证，反之则会遗留大量安全隐患，必须予以重视。
2.1 路基厚度设计不达标
通过文献收集分析法得出，公路路基设计方面存在的常见问题为路基的厚度不达标。公路路基设计在路面之下，负责承载路面自重以及在路面上方通行的车辆和行人的重量[1]。如果路基厚度不达标，导致路基较薄，无法有效承载压力，则整条公路轻则出现裂缝，重则塌陷。公路路基越厚，从理论上来看，公路整体能够承受的载荷虽然会提升，但施工原材料、填埋用料的应用量必定会随之增加，公路建造的成本投入会超过预期。在是公路建设总预算有限的情况下，路基过厚，意味着路肩、路面设计建造时能够使用的材料量便会减少，对应位置的综合质量很可能无法达到要求。总体而言，公路路基较薄或较厚都违反设计原则，且是路基设计建造常出现的问题。
2.2 路基稳定性设计不达标
路基能够保证公路的质量，在一定程度上降低公路灾害的发生率。如果路基的稳定性不足，意味着在路基的设计阶段，设计人员在岩体力学、工程地质学、土力学等方面的知识应用出现了问题，甚至有可能在某些关键数据的计算方面出现错误。除了专业知识应用不佳导致路基稳定性设计不达标之外，公路沿线存在凹凸不平处、斜坡等均会影响路基的稳定性。正常情况下，设计人员必须重点考虑这些因素，而设计人员往往容易忽略这些问题，造成路基稳定性不佳。
2.3 路面设计不达标问题
2.3.1 基础设计不达标
我国公路的路面结构一般分为面层、联结层、基层、底基层、垫层等。公路路面类型有很多种，需根据公路的应用区域、经行的主要车辆类型、公路周边环境等因素进行选择。但无论选择哪一种类型，都要达到如下标准：(1）具有足够的强度，至少需要保证过往车辆通过时，路面不会因为车辆自重过大而发生形变，最终引发裂缝[2]。(2）与路基相同，路面的稳定性同样重要，投入使用期间不能因为常规的自然气候变化(如温度变化、降雨降水、风力强度变化等）而导致路面结构发生变形。(3）路面的平整度同样重要，该因素决定行驶在路面上的车辆是否安全。如果路面凹凸不平，甚至有明显的尖锐凸起物，则车辆经行过程中，一旦在速度过快的情况下与之接触，极有可能引发车辆侧翻等严重事故。
2.3.2 功能设计不达标
路面应该具备的功能包含：(1）防水抗滑能力。当出现雨雪天气，或是洒水车作业刚刚完成之后，路面表面不能有水积存。此外，车辆正常行驶、启动、制动期间，路面均应能提供一定的摩擦力，防止车辆出现滑溜危险。(2）路面应该具有一定的尘土吸附功能，避免有泥沙积存时，受过往车辆影响而导致尘土飞扬，最终对环境造成破坏[3]。
总体而言，很多公路的路面设计在不同程度上忽视了对路面基础、路面功能的要求，遗留很多隐患。
3.1 公路路基设计安全检查
3.1.1 路基横断面以及行车道方面的设计安全检查
公路的设计级别不同，投入使用后承载的交通量也存在差异。因此，不同级别的公路对应的性能存在一定的差异。比如，高速公路和一级公路，除了满足正常的车辆行驶要求外，还需按要求设置加速车道、减速车道、爬坡车道等。特别是高速公路，如果缺少了这些特定情况下使用的行车道，意味着公路的保护设施不到位。针对低级别的公路进行设计时，在路面宽度设计方面同样需要提高重视程度。比如，在我国很多城市中，为了防止出现交通堵塞问题，做好分流工作，要求一些主干道路旁边的临近公路采用“单向停车”的交通管理方法。但“单向行车”并不意味着“道路宽度同时只够单台车辆行驶”，而是在宽度设计时，至少应该预留充足的错车空间，保证两辆车能够“并排”通过。在一些地形条件比较复杂的区域，则在设计时必须重点考虑紧急避险车道。总体而言，针对不同位置、不同等级、不同用途的公路进行设计时，在满足上述基础要求之外，还应注重下列要点：(1）重点审查公路路基标准横断面以及典型横断面的设计图，必须首先指出其中存在的根本性错误；
(2）应该检查横断面中各个组成部分对应的功能，应确保完备，没有任何遗漏；
(3）应该检查各种功能对应的附加车道的长度、宽度、坡角度等参数是否满足要求；
(4）还应重点检查一些道路中的附加车道设计方案与主线干道之间的衔接协调性问题。
3.1.2 公路紧急避险车道路基性能设计相关参数检验
为了尽量保证车辆的行车安全，需要设计紧急避险车道。如果避险车道本身存在设计缺陷，则会大幅度提高车辆遇险的概率。基于此，在设计完成之后，技术人员需要对避险车道的路基性能，相关参数进行全方位审查。图1为某条新建公路避险车道制动床示意图。设计人员在看到设计图和相关数据之后，应该首先检查相关公式的应用是否准确，并代入相关参数进行计算，确定结果是否准确。如制动床的设置长度应按式(1）计算：
式中，L′为制动床的设置长度，m；
L 为制动床的计算长度，m
制动床计算长度L 的计算公式如式(2）：
式中，V 为制动床入口处的车辆行驶速度，km/h；
R 为制动床面层的阻力系数，需根据使用材料的不同对应具体值(可经由实车试验确定）；
G 为应急避险车道制动床的坡度，%。
安全检验人员需要根据对应的公式，代入相关数据进行计算，将求得的数据与设计方案中给出的原始数据进行比对。如果多次计算结果与设计方案一致，则表明相关参数的结果计算正确，如果多次计算结果均与设计方案不符，则需请第三方机构或个人进行计算，并再次比对结果，得出结论。总体而言，这类具有特殊功能的公路路基相关参数计算结果必须保证准确性和精确程度。
3.1.3 路基稳定性检验
在一些常规路段，如果公路路堤边坡高度超过20 m，或是地面的斜坡陡峭比率超过1∶2.5，公路路基一旦受到较为恶劣的水文地质条件影响，极有可能出现道路整体下陷、部分道路区段滑移等现象。面对此种情况，设计安全检验人员的工作重点为：(1）对公路高路堤的边坡坡率进行检查；
(2）对高路堤的整体稳定性进行计算，并就相关结果与设计方案进行比对；
(3）对设计方案中是否给出有效防止公路失稳的保护、补救措施等进行检查。如果缺少上述内容中的任何一项，应该视为设计方案不合格，需退回修改。
3.2 公路路面设计安全检查——路面沥青混合料和多种集料的设计应用检查
目前，我国公路路面构成主料为沥青，辅以多种混合材料。这样的路面经过压实作业之后，平整度及观感均较强，能够满足社会公众的需求。但为了降低路面因强度等性能不足，有车辆经过后因发生形变进而引发裂缝的概率，需要对路面的沥青混合料以及其他集料混合后形成的路面整体结构的性能、强度等进行检测，确保公路路面符合要求。根据公路的分类，同一类指标对应的参数设计要求如表1所示。
表1 公路路面沥青面层设计性能检测对应标准
具体用于测量公路路面设计方案是否达到相关标准的方法为：(1）按照表1中所示的数据，对设计方案中给出的公路路面沥青面层相关集料的配比情况进行调查。在条件允许的情况下，可进行实验室检验——按照设计方案中给出的材料配比方案，制作成路面面层混合料之后，模拟小规模施工过程，之后检验混合料的性能是否符合相关标准。(2）通过文献收集法，查找设计方案中给出的混合料配比方法的实际应用效果。
针对公路路基路面设计安全性进行检查时，首先应该围绕公路的级别、修建位置、对应功能的设计是否完善进行检查。理论上，缺少任何一项都应视为公路路基路面设计不合格。基本功能、基本条件均满足相关标准后，技术人员还需对公路路基路面设计方案中给出的相关参数的计算方法、适用标准等进行查验、计算、比对，若二者相互符合，意味着有关参数的结果较为准确；
如果不符，则表明计算有误，连带着很多参数可能存在错误，需进行全面检查，保证设计方案的完善性，确保后续施工期间不出现差错。
