太原市東峰路路基設(shè)計(jì)實(shí)例研究

尚書俠

1 東峰路工程簡(jiǎn)介

東峰路為太原市建設(shè)路以東約3 km處的一南北向城市Ⅰ級(jí)主干路，緊鄰東山過(guò)境高速公路東側(cè)的防護(hù)林帶，在東山過(guò)境高速東側(cè)約120 m～350 m，道路規(guī)劃紅線寬40 m，雙向六車道布置。本次設(shè)計(jì)范圍為龍城大街到南內(nèi)環(huán)東街段，線路長(zhǎng)度7.9 km。

依據(jù)東峰路道排工程地質(zhì)勘察報(bào)告:道路所處區(qū)域的場(chǎng)地土類型為Ⅲ類場(chǎng)地土。場(chǎng)地土在勘探深度范圍內(nèi)主要由第四系全新統(tǒng)早期沉積的濕陷性粉土、粉土構(gòu)成。具體為:

1)K0+000～K3+300段場(chǎng)地為自重濕陷性場(chǎng)地，地基的濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)(嚴(yán)重)。2)K3+800～K5+300段場(chǎng)地為非自重濕陷性場(chǎng)地，地基的濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)(輕微)。3)K5+800～K7+900段場(chǎng)地為自重濕陷性場(chǎng)地，地基的濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)(中等)。4)K3+300～K3+800段和K5+300～K5+800段分別為黑駝溝和馬莊溝，架設(shè)橋梁通過(guò)。

2 濕陷性黃土的工程特點(diǎn)

2.1 黃土的概念

黃土是一種以粉粒為主，具有大空隙，垂直節(jié)理發(fā)育，天然含水量小，富含碳酸鈣成分的粘質(zhì)土。具有滲水性、易沖刷、遇水膨脹干燥收縮性、濕陷性、各向異性等工程特性。

節(jié)理特別是構(gòu)造節(jié)理，對(duì)路基邊坡穩(wěn)定帶起控制作用。

濕陷性黃土通常指新黃土，即Q3，Q4黃土。黃土的濕陷等級(jí)劃分為輕微(Ⅰ級(jí))、中等(Ⅱ級(jí))、嚴(yán)重(Ⅲ級(jí))、很嚴(yán)重(Ⅳ級(jí))4個(gè)級(jí)別。

2.2 濕陷性黃土特點(diǎn)

濕陷性黃土的最大特點(diǎn)是:在土的自重或土的自重與附加壓力共同作用下受水浸濕時(shí)產(chǎn)生的急劇而大量的附加下沉。它與一般土受水浸濕時(shí)所表現(xiàn)的壓縮性稍有增加不同。壓縮變形和濕陷變形是完全不同的兩個(gè)概念，通常壓縮變形在荷載施加后立即產(chǎn)生，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸趨向穩(wěn)定。對(duì)于大多數(shù)濕陷性黃土地基來(lái)說(shuō)(飽和黃土和新近堆積黃土除外)，壓縮變形在施工期間就能完成一大部分，在構(gòu)造物竣工后半年即基本趨于穩(wěn)定。而濕陷變形的特點(diǎn)是地基浸水后才突然發(fā)生，一般受水浸濕后1 h～3 h就開(kāi)始濕陷，而且變形量大，常常超過(guò)正常壓縮變形的幾倍甚至幾十倍。就一般濕陷事故來(lái)說(shuō)，往往1 d～2 d時(shí)間內(nèi)就可能產(chǎn)生20 cm～30 cm的變形量，這種量大、速率快而又不均勻的變形，往往使構(gòu)造物產(chǎn)生嚴(yán)重變形，甚至破壞。濕陷的出現(xiàn)完全取決于是否受水浸濕，以及浸濕的范圍和程度。

2.3 濕陷性黃土地區(qū)路基的主要病害

2.3.1 路基變形

1)路堤下沉。黃土地基因濕陷產(chǎn)生的工后下沉，是路基特別是高路堤較普遍的嚴(yán)重病害，它常在地表形成平面為橢圓形或圓形的碟形濕陷坑，一般的濕陷坑直徑為15 m～30 m，中心沉陷30 cm～60 cm，最大濕陷坑直徑可達(dá)50 m～60 m，中心沉陷可達(dá)90 cm～100 cm。濕陷范圍內(nèi)的道路、橋梁、擋墻及其他構(gòu)筑物隨之下沉、變形、開(kāi)裂。

2)黃土陷穴。黃土陷穴是黃土經(jīng)水的沖蝕和溶蝕，形成的暗溝、暗洞和暗穴等的統(tǒng)稱，在地形起伏多變，地表徑流匯集，且土質(zhì)松散、垂直節(jié)理發(fā)育的新黃土中，最易形成漏斗狀、豎井狀、串珠狀等各種形態(tài)的陷穴和暗穴。隨著陷穴的進(jìn)一步發(fā)育或因道路填土及車輛荷載的作用，陷穴塌陷，致使其上的道路、橋梁、擋墻等遭受破壞。

2.3.2 邊坡破壞

1)坡面沖刷與滑塌。用黃土填筑的高路堤易受雨水沖刷，形成溝槽，或因浸水崩解發(fā)生滑塌。

2)路塹邊坡的崩塌與滑坡。黃土因其大孔隙和垂直裂隙等特殊結(jié)構(gòu)，其垂直方向滲透性較水平方向大，且黃土具有一定脹縮性，多次脹縮形成裂隙，加之原狀黃土垂直方向的抗剪強(qiáng)度較小，峰值強(qiáng)度與殘余強(qiáng)度差值較大，因而黃土地區(qū)的路塹邊坡常見(jiàn)坍塌和高速滑坡。

3 東峰路路基設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

1)針對(duì)濕陷性黃土的上述特點(diǎn)及濕陷性黃土路基的破壞形式，濕陷性黃土地區(qū)路基設(shè)計(jì)中須特別注意路基防水、排水、引水措施，須按照攔截、分散、防沖、防滲、遠(yuǎn)接遠(yuǎn)送的處理原則做好路基的綜合排水設(shè)計(jì)。

2)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐哪昶骄邓考斑吰峦临|(zhì)密實(shí)程度、坡率、高度采用適宜的邊坡形式及坡率，必要時(shí)對(duì)坡面進(jìn)行防護(hù)和加固。

3.2 路基處理方法

濕陷性黃土路基常用的處理方法見(jiàn)表1。

3.3 邊坡設(shè)計(jì)及防護(hù)

1)填方路基:

道路填方路基高度不大于8 m以內(nèi)采用 1∶1.5邊坡坡率，8 m處設(shè)置2 m寬護(hù)坡道，大于8 m邊坡坡率采用1∶1.75，坡腳設(shè)混凝土排水溝，將水引至坡腳以外;坡面高度不大于8 m，采用聚乙烯HP1106型三維土工網(wǎng)植草防護(hù)，坡面高度大于8 m，采用拱形骨架植草護(hù)坡。

2)挖方路基:

每10 m為一級(jí)段，采用1∶1的邊坡坡率，坡頂按相應(yīng)規(guī)范設(shè)置漿砌片石截水溝，在人行道外側(cè)2 m處設(shè)置漿砌片石邊溝并與城市雨水系統(tǒng)連接，以便及時(shí)將坡面水排入城市雨水系統(tǒng);坡面高度H≤3 m，采用聚乙烯HP1106型三維土工網(wǎng)植草防護(hù)，坡面高度3 m≤H≤8 m，邊坡采用護(hù)面墻防護(hù)。

表1 濕陷性黃土路基常用的處理方法

4 結(jié)語(yǔ)

濕陷性黃土在我國(guó)分布較廣，積累的工程經(jīng)驗(yàn)也比較豐富，以上是本人結(jié)合太原市東峰路的路基設(shè)計(jì)實(shí)踐，總結(jié)的一些常用的路基設(shè)計(jì)方法，以期能對(duì)類似工程提供參考。

[1]JTG D30-2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50025-2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[3]JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范釋義手冊(cè)[S].

[4]董育初，謝 雄.公路工程路基質(zhì)量控制分析[J].山西建筑，2011，37(9):144-145.