关于某交通运输高速公路路基设计的探讨论文

分类：交通运输论文发表 时间：2012-03-07 16:01 关注：(1)

王莎 徐伟
摘要：结合某高速公路路基设计的一些特点，重点分析了路基不均匀沉降、软基设计存在的问题，介绍了一般路基和特殊路基设计方法，可为同类型公路路基设计提供参考。
关键词：高速公路；路基设计；
0论文前言
某市某高速是某省高速公路网规划中的“人字骨架，九横九环”的高速公路网的重要组成部分，某段至某段是路线主要组成部分，路线长度40.7km。
本项目具有山区高速公路独特的工程特点。路线分布地区主要为丘陵区及山地，主要分布有土洞、浅层软土、部分高边坡、红砂岩及高液限土。沿线软土呈零星分布，埋深浅、厚度小;土洞集中局部路段分布。本工程平均填土高度均较高，填挖频繁，沿线分布路堑高边坡。
1路基设计
1.1准6车道路基的应用
针对某高速公路走廊带狭窄的特点，为了节约造价、最大限度地减少用地，采用了准6车道，道路基宽29.0m，路基各部分组成为:行车道宽2m×3m×3.75m、右侧路缘带宽2m×0.75m、中间带宽3.50m(中央分隔带2.0m、左侧路缘带宽2m×0.75m)、土路肩宽2m×0.75m。
从道路安全的角度出发，每隔一定间距设置了宽5.0m、长200m的港湾式紧急停车带。港湾式紧急停车带按宽5.0m(考虑行车道右侧路缘带75cm，停车道宽4.25m和车辆左、右侧开关门的要求)、有效长度为50m、进出口渐变段为100m设置。
1.2路基边坡坡率
（1）一般填方路段的边坡坡率见表1
表1一般填方路段的边坡坡率
填方高度/m 边坡坡率
0~8 1：1.75
8~12 上面8m为1：1.5、下面1：1.75
12~20 上面8m为1:1.5、下面1:1.75，在距路面8m处设置2m的平台
﹥20 上面8m为1:1.5、下面1:1.75，在距路面8m和16m处设置2m的平台

(2)一般挖方路段边坡。按岩石风化情况、土质条件采用不同的坡率。全风化、土质边坡的坡率为1:1~1:1.5，强风化边坡坡率为1:0.75~1:1.25，弱风化边坡坡率为1:0.5~1:0.75，微风化边坡坡率为1：0.3~1：0.5。边坡高度均按8,10m控制，平台宽2.0m，平台内侧修筑40cm×40cm的拦水沟。碎落台宽2m。
1.3路基防护设计
路基防护设计体现了生态环保的理念，全线边坡均采用了植草、三维网植草、拱形骨架内植草的生态防护类型。对于洪水淹没路基，采用种植香根草防护加固的形式。
坡顶至截水沟范围内的植被尽量保持原生态，坡顶至截水沟之间种植矮灌木加以遮掩。
1.4路基、路面排水设计
路基、路面排水包括路基排水、中央分隔带排水、路面排水和路面结构内部排水设计。在满足水力的前提下，尽量采用生态型排水设施。
（1）路基纵向边沟、排水沟、截水沟、盲沟挖方路段根据不同情况分别采用不同形式的边沟，尽可能采用浅碟型边沟、隐式边沟。
在路堤段，立交、服务区、停车区范围内尽可能地做成浅碟型土质排水沟。汇水面积小及反坡时不设置截水沟。设置的截水沟在路堑坡口5m以外，拦截上边坡地表水。挖方路段在可能迎水面处的边沟底设置纵向排水碎石盲沟。
(2)高边坡排水设计。在边坡平台上设置40cm×40cm的平台拦水沟拦截坡面水，拦水沟与截水沟相接。对于地下水发育的边坡，设置仰斜式深层排水管。
(3)急流槽。边沟、排水沟、截水沟、自然沟、涵洞、桥梁、沟渠的相互连接均设置急流槽。急流槽统一用M7.5浆砌片石铺砌。在桥头两侧、凹曲线等不利于排水地段均特别设置急流槽，并加密了设置间距。
(4)中央分隔带排水。正常路段的中央分隔带采用微凸形式，超高段的中央分隔带采用下凹形式。中央分隔带排水系统由纵向碎石盲沟、集水槽、横向硬塑排水管、封闭层组成。
(5)路面排水。一般路段的排水形式有3种:①分散排水形式。路面水由路拱自然漫流排出土路肩外，经边沟或排水沟排出;②设置路肩墙路段。在挡墙护栏底部每隔5m设置直径10cm横向硬塑排水管将路面水排出;③呈"V”形状的凹曲线底部前后两端各30~90m、呈“L”形状的凹曲线底部来水方向30~90m、桥头路段、距桥台30m的范围内设置0.15cm×0.2cm的矩形路侧排水沟，矩形路侧排水沟采用C25混凝土预制。块与块之间用M7.5水泥砂浆砌筑。
超高段内侧与一般填方段排水方式一致。超高路段外侧路面水由路拱顺坡流向中间带，填方和短挖方路段通过设在中央分隔带内的纵、竖向PVC管汇人集水井，长挖方路段通过设在中央分隔带边缘(超高外侧)的纵向矩形集水沟汇人集水井，集水井汇水经横向PVC管排人排水沟;超高路段内侧路面排水系统同正常路段。集水井及横向排水管设置间距一般为30~40m，挖方段前后均须设置1~2道集水井及横向排水管。
中央分隔带内的集水井设置于中央分隔带内，采用C20混凝土现浇。长挖方路段的集水井采用C25混凝土现浇，纵向矩形集水沟采用C25混凝土预制。
(6)路面结构内部排水。对于路基段，在汇水一侧，路面边缘土路肩处设置无砂混凝土(主线)或碎石盲沟(匝道)和直径8cm软式透水管、横向塑料排水管(直径5cm)。路面下渗水通过无砂混凝土(主线)或碎石盲沟(匝道)和直径8cm软式透水管、横向塑料排水管(直径5cm)排出边坡，流入边沟。在挖方段，利用垫层和渗沟将下渗水排走。
设置路肩墙路段，横向塑料排水管孔位置需预留于挡墙护栏下部。
对于桥梁段，在单幅横桥向标高低的一侧的防撞栏内侧切割一道15cm×10cm的纵向排水沟，汇集水通过桥面泄水孔将水排出桥外。当桥中未设置桥梁泄水孔时，沿防撞栏纵向每隔5m设置一根直径5cmPVC管。
2特殊路基设计
某高速公路地处山区，特殊路基主要为泥岩、高液限土、软土、土洞及填挖交界路段。
2.1软土路基处治设计
项目区软基主要分布在山间洼地，埋藏一般较浅，最深不超过12m，大部分路段主要采用清淤换填处治。
(1)软基埋深及厚度不超过3m路段，且填土超过8m时，采用换填处治。
(2)填土不超过8m，且软基埋深及厚度不超过3m的路段，采用砂垫层堆载预压处治。
(3)填土高度大于8m，软土底部埋深大于6m的路段，采用CFG桩复合地基处治。
本项目实践证明，对于换填处治，一定要换填彻底，否则会出现路面或路基开裂的现象。同时处在半填半挖或软土倾斜面较大的路段，宜采取换填或复合地基的处治方式。
2.2高液限土路基处治设计
（1）填方路基处治措施。在路基两侧填筑合格的包边土(粘性土)，在路槽部分换填合格土，进行封顶。
(2)挖方路基处治措施。在路面结构下设20cm碎石垫层，并向下超挖80cm换填粗粒土。
2.3红砂岩处理设计。
根据勘察资料，本项目分布有大量的红砂岩，包括泥岩、泥质粉砂岩。从试验结果及施工情况看，泥岩、泥质粉砂岩具有强烈的崩解性。因此，设计时应考虑以下方面:
(1)利用条件。在弃方路段，泥岩首先作弃方处理，只有在土方不足或调配困难时，才用作路基填土，且只能用在93区以下(含93区)，其中软土路基、陡坡路堤、常水位上方50cm以下范围以及填土高度大于12m的路基不予利用。对于强度≥5MPa的泥质粉砂岩，按照填石路基处理，对于强度<5MPa的泥质粉砂岩，按照填土路基填筑。
(2)处治方案
①填方路段。路基顶面设150cm厚粗粒土的封层，底部设40cm砂砾排水垫层+100cm粗粒土封层，边部设200cm厚粗粒土包边，中间填料为泥岩，需采用羊角辗耙压。包边土和泥岩需同时填筑。
②挖方路段。泥岩挖方路基在开挖路槽后须超挖80cm并换填粗
粒土。
对于开挖基底表面抗压强度大于15MPa的泥质粉砂岩，按照岩石路基处理;对于开挖的基底表面抗压强度≤15MPa的泥质粉砂岩，需作崩解性试验，若岩石不崩解，按照一般路基处理，若岩石具有崩解性，需在路面结构层下超挖40cm并换填碎石。
2.4高液限土、红砂岩路堑边坡的设计
本项目存在较多高液限土、红砂岩路堑边坡，针对高液限土、红砂岩的不良特性，设计采用了缓坡率、宽平台、防水、封水的措施。从目前看，大部分高液限土、红砂岩路堑边坡处治得当，边坡处于稳定状态，局部出现了崩塌、滑塌，这也说明了高液限土、红砂岩路堑边坡的复杂性和特殊性。
2.5路基土洞的处治
由于局部为灰岩地区，详勘时未发现大的土洞，后在施工期间进行了物探勘察，发现局部路段存在较大的土洞。针对土洞的赋存特点，设计采用了预钻孔、注水泥浆的处治方案。目前效果良好。
2.6纵横向填挖交界处治设计
斜坡路基主要分布在沿山腰布设的地段，在路线纵向填挖及一般斜坡路基横向填挖交界处，容易出现路基开裂甚至滑移。主要采取挖台阶、超挖回填、设置土工格栅、增强补压的措施。
3高性能压路机在特殊路段增强补压的应用
本项目兼有平原区和丘陵山区的特点，高填、半填半挖的工点较多，而这些部位往往压实度难以保证，营运期间病害较多，为此，设计考虑采用液压式、冲击式等高性能压路机进行补压增强，确保路基质量。
对于涵台等构造物附近，由于冲击式压路机振动功率大，不宜采用，采用液压式高性能压路机增强补压。其他路段则采用“蓝派”冲击式压路机。从效果看，经过增强补压的路段，压实度可以提高100~300，路基沉降可消除10~40cm。
4结论
（1）设计结合地形、地貌、地质、环境等建设条件以及社会经济发展的需求重视生态环境保护着重考虑公路使用者的需求。
（2）采用生态排水设计和生态防护设计理念，可以为同类型的公路建设提供参考借鉴作用。
（3）对于红砂岩地区，泥岩、泥质粉砂岩具有独特的特点，崩解性很强。对于泥岩、泥质粉砂岩宜做专题设计、现场试验及动态施工。
（4）针对当地独特的地质特点，若设计、施工不当，极容易发生滑塌现象。对于此类边坡，应尽可能放缓边坡坡率、加宽边坡平冶、加强“防、排、封”三原则的排水设计和施工，并辅助边坡加固措施进行综合处治。
参考文献
【1】中交第一公路勘察设计研究院规范JTGD30—2004.公路路基设计规范[s].北京:人民交通出版社.
【2】JTJ018-97公路排水设计规范[s].北京:人民交通出版社.
【3】JTJo17-96公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S]北京:人民交通出版社.