公路路基設(shè)計(jì)分析

努爾買買提·木合塔爾

（新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊830006）

1 公路路基設(shè)計(jì)思路

路基承受行車荷載作用，試驗(yàn)結(jié)果表明，路基的主要作用深度一般在路基頂面以下0.8m 以內(nèi)。此部分路基按其作用可視為路面結(jié)構(gòu)的路床，其強(qiáng)度與穩(wěn)定性要求，可根據(jù)路基路面綜合設(shè)計(jì)的原則確定。鑒于天然地面的高低起伏、高程不同，路基設(shè)計(jì)需根據(jù)路線平、縱、橫設(shè)計(jì)，精心布置，確定高程，為路面結(jié)構(gòu)提供具有足夠?qū)挾鹊钠巾樆妗?/p>

為了確保路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，使路基在外界因素作用下，不致產(chǎn)生不允許的變形，在路基的整體結(jié)構(gòu)中還必需包括各項(xiàng)附屬設(shè)施，其中有路基排水、路基防護(hù)等。鑒于在實(shí)際路基設(shè)計(jì)中，路基高程與原地面高程有差異，且各路段巖土性質(zhì)變化，各處附屬設(shè)施布置不盡相同，因此各路段的路基橫斷面形狀差別很大。一般路基通常是指在正常的地質(zhì)與水文等條件下，填方高度和挖方深度小于規(guī)范規(guī)定高度和深度的路基。通常認(rèn)為一般路基可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦?、地質(zhì)情況，直接選用典型斷面或設(shè)計(jì)規(guī)定，不必進(jìn)行個(gè)別論證和驗(yàn)算。對(duì)于超過(guò)規(guī)范規(guī)定的高填、深挖路基，以及地質(zhì)和水文等條件特殊的路基，為確保其具有足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，需要進(jìn)行個(gè)別設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。

2 路基設(shè)計(jì)原則

（1）對(duì)于路基橫斷面形式，一級(jí)設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同地形地質(zhì)條件作合理的調(diào)整。根據(jù)公路沿線工程地質(zhì)條件，參照高速公路路基設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，路基設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)本著因地制宜、就地取材的原則，選擇合理的路基橫斷面形式和邊坡坡率，并結(jié)合設(shè)計(jì)完善的排水設(shè)施、防護(hù)工程，采取切實(shí)有效的地基處理和病害防治措施，避免各種不利因素對(duì)路基的危害，確保路基具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。

（2）原則同意對(duì)淺層軟土路段采用清除換填，對(duì)深層軟土路段采用礫石樁及加鋪砂礫墊層，鹽漬土路段采用換填礫類土及設(shè)置隔斷層的處治方案。結(jié)合工程地質(zhì)勘察成果，深化處治方案，確保路基穩(wěn)定。對(duì)特殊性巖土及不良地質(zhì)路段的地質(zhì)勘察，投入多種先進(jìn)儀器設(shè)備，加大勘察廣度和力度，確保地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性和典型性，為設(shè)計(jì)方案提供詳實(shí)的勘察資料；設(shè)計(jì)中，深入研究上述不良地質(zhì)路段的地質(zhì)類型、水文特點(diǎn)、氣候特征，廣泛利用成熟先進(jìn)、有針對(duì)性的處理措施，多方比選、多點(diǎn)論證，確保該段落內(nèi)路基的穩(wěn)定、工程的安全、行車的舒適、景觀的和諧。

（3）低填淺挖路基設(shè)計(jì)。為了提高路床的壓實(shí)度，當(dāng)清除表土之后路基填土高度仍小于路面和路床總厚度時(shí)，對(duì)路床0～50cm范圍內(nèi)地基土進(jìn)行超挖并分層回填碾壓，對(duì)路床50～80cm 范圍內(nèi)地基土進(jìn)行翻松碾壓，最終使0～80cm路床范圍內(nèi)地基土壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值。

（4）挖臺(tái)階處理設(shè)計(jì)。對(duì)于縱向或橫向地面自然坡度陡于1∶5的路段，對(duì)原地面開(kāi)挖臺(tái)階，分層臺(tái)階寬度不小于2m，并設(shè)向內(nèi)傾3%的橫坡。

（5）橋頭路基設(shè)計(jì)。橋頭路基的處理主要是解決橋頭跳車病害。高速公路橋頭跳車主要是由于路基填料質(zhì)量不合格、路基壓實(shí)度不夠、剛?cè)崧访嫱蛔儺a(chǎn)生振動(dòng)作用促使路基塑性變形過(guò)大、臺(tái)后填料受滲水侵蝕變形等引起橋臺(tái)與臺(tái)后路基過(guò)大的差異沉降。據(jù)此，采用以下綜合措施預(yù)防（或減小）橋頭過(guò)大差異沉降的產(chǎn)生。橋頭一定范圍內(nèi)地基和路基填土必須分層夯實(shí)，其壓實(shí)度不應(yīng)小于96%，并切實(shí)做好臺(tái)背填土防護(hù)工程，防止受水流侵蝕和沖刷。重型壓路機(jī)壓不到的地方要求用小型機(jī)具分層夯實(shí)。橋頭路基路床范圍壓實(shí)度（重型擊實(shí)試驗(yàn)法）不得小于97%。在橋頭設(shè)置搭板（搭板長(zhǎng)不小于6m），使橋頭路基頂面處剛度漸變過(guò)渡。臺(tái)背回填應(yīng)采用透水性好的材料，不得采用含有泥草、腐殖物或凍土塊的土。明涵兩側(cè)各設(shè)置水泥穩(wěn)定砂礫（加厚）作為剛?cè)徇^(guò)渡段，以防止跳車。對(duì)橋涵臺(tái)背回填處，縱向挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于1m，并設(shè)向內(nèi)傾3%橫坡。

3 工程實(shí)例

本標(biāo)段路線全線甩開(kāi)老路（G314線），另辟新線，老路作為輔道利用。老路于1997～2004 年分別通過(guò)實(shí)施路網(wǎng)工程和改建工程達(dá)到了目前的二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)車速為80km/h，路基寬度12.00m，路面寬度11.50m，行車道寬度2×4.50m，硬化路肩寬度2×1.25m，土路肩寬度2×0.25m。

3.1 橫斷面布置

全線主線采用整體式路基，路基寬度28.00m=0.75m（土路肩）+3.50m（硬路肩）+2×3.75m（行車道）+0.75m（路緣帶）+3.00m（中央分隔帶）+0.75m（路緣帶）+2×3.75m（行車道）+3.50m（硬路肩）+0.75m（土路肩）。橋涵與路基同寬。

3.2 路基設(shè)計(jì)高程及路拱橫坡

設(shè)計(jì)高程為中央分隔帶外側(cè)邊緣路面高程。行車道、硬路肩橫坡采用1.5%，土路肩采用3.0%。

3.3 路基超高和加寬

主線按高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度為120km/h，當(dāng)平曲線半徑小于5500m 時(shí)，設(shè)置超高緩和曲線，路基超高繞中央分隔帶邊緣線旋轉(zhuǎn)；其余互通式立體交叉和分離式立體交叉匝道、被交線及改移老路段等，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)速度及平曲線半徑，對(duì)應(yīng)采取不同的超高值。設(shè)置超高路段路拱橫坡從-1.5%～1.5%的超高漸變率均大于1/330，最大超高值采用非冰凍地區(qū)8%。當(dāng)平曲線半徑小于250m時(shí)，按照《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2006）第7.6和第11.3.6條的相關(guān)要求，對(duì)平曲線進(jìn)行加寬。

3.4 特殊路基設(shè)計(jì)

（1）鹽漬土

針對(duì)本工程沿線局部路段分布有鹽漬土，土體含硫酸鹽、亞硫酸鹽、氯化物及亞氯化物，呈弱～過(guò)鹽漬土，土質(zhì)成分有角礫、粉土、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂等，設(shè)計(jì)中根據(jù)鹽漬化情況采取了清除表層鹽漬土、挖除鹽漬土地基換填非鹽漬土、全斷面設(shè)置復(fù)合土工布做隔斷層等處理方案。對(duì)于清除表層鹽漬土后，路床頂面以下一定范圍內(nèi)（礫類土地基為0～80cm，粉黏土地基為0～100cm）地基土仍為鹽漬土的路段，挖除該范圍內(nèi)的鹽漬土換填非鹽漬土；對(duì)于鹽漬化較嚴(yán)重的路段，按以上原則清除表土或挖除換填后全斷面設(shè)置復(fù)合土工布做隔斷層。根據(jù)路基填挖及地基土情況，復(fù)合土工布在填方路段分別鋪設(shè)在路基設(shè)計(jì)高程以下120cm和150cm處，挖方路段鋪設(shè)在路床頂面以下80cm 處，為保證路基內(nèi)部排水，土工布鋪設(shè)坡度應(yīng)外傾不小于1.5%或同路拱橫坡。

設(shè)置復(fù)合土工布的鹽漬土路基處理填方路段，當(dāng)復(fù)合土工布距路基坡腳高度小于40cm 時(shí)，路基坡腳需開(kāi)挖加深邊溝，使復(fù)合土工布高出路基坡腳或加深邊溝流水位20cm 以上，在迎水面一側(cè)設(shè)擋水埝；設(shè)置復(fù)合土工布的鹽漬土路基處理挖方路段，路基兩側(cè)設(shè)置邊溝，排除路面水流，對(duì)于滲入路基內(nèi)的小部分水流，采取設(shè)置盲溝的方式，將水流沿縱向排除。

（2）濕陷性土

在路線經(jīng)過(guò)洪積平原的低洼路段，地基為粉土及粉質(zhì)黏土，一般呈濕陷性，濕陷等級(jí)為輕微～嚴(yán)重。其中K1271+920～K1272+820段為自重濕陷性，濕陷性等級(jí)為嚴(yán)重（Ⅲ），地基土孔隙比較大（一般皆大于1.0），承載能力也較低（100～110kPa），且3.0m以下存在飽和軟弱土層，針對(duì)該路段設(shè)計(jì)中采取強(qiáng)夯置換措施加固地基，強(qiáng)夯整平后設(shè)置0.60m厚排水砂礫墊層，其上設(shè)置一層復(fù)合土工布，用礫類土填筑路基，并在路基兩側(cè)設(shè)置蒸發(fā)溝。針對(duì)其余濕陷地基路段設(shè)計(jì)，采取先清除表土（如清除表土后路床頂面以下0～100cm范圍內(nèi)仍有濕陷性土的應(yīng)予以清除），對(duì)清除表土后的地基進(jìn)行沖擊碾壓，設(shè)置復(fù)合土工布防滲（同時(shí)路基兩側(cè)坡腳設(shè)置隔水槽，路基上游或路基兩側(cè)設(shè)置護(hù)坡道），再用礫類土填筑路基的處理措施。隔水槽利用礫類土填筑，護(hù)坡道利用挖除的粉黏土填筑（壓實(shí)度不應(yīng)小于93%），土工布鋪設(shè)坡度應(yīng)外傾不小于1.5%或同路拱橫坡。

5 結(jié)語(yǔ)

堅(jiān)固的路基，不僅是路面強(qiáng)度與穩(wěn)定性的重要保證，而且能為延長(zhǎng)路面使用壽命創(chuàng)造有利條件，應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同的地質(zhì)水文條件等對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

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