公路高邊坡路堤設(shè)計(jì)探討

曾俊祥

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)高速公路的快速發(fā)展，高速公路已大規(guī)模進(jìn)入山區(qū)，山區(qū)高速公路的修建，不可避免的會(huì)遇到大量的高邊坡路堤。通過(guò)已有的工程經(jīng)驗(yàn)，高邊坡路堤的路基強(qiáng)度和路基穩(wěn)定性是保證路基整體質(zhì)量的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)時(shí)需要針對(duì)高邊坡路堤路段的地質(zhì)、水文、氣候等條件，采用合理的工程措施，確保路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：高邊坡路堤；路基強(qiáng)度；路基穩(wěn)定性

1 高邊坡路堤的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 地基處理

高邊坡路堤對(duì)于路基基底的要求較高，但是高邊坡路堤路段多處于低洼地帶，地表水相對(duì)較為豐富，部分路段由于排水不暢，會(huì)導(dǎo)致原狀土長(zhǎng)期處于浸泡狀態(tài)，形成軟弱地基，軟弱地基具有強(qiáng)度低、壓縮性大、厚度小、埋深淺等特點(diǎn)，在軟弱地基上直接進(jìn)行路堤填筑，當(dāng)路基填料不斷增加時(shí)，原狀土?xí)l(fā)生壓縮變形和擠壓位移，地基的壓縮變形致使路基開(kāi)裂或整體滑移。

1.2 開(kāi)挖臺(tái)階

地面橫坡是影響高填斜陡路堤穩(wěn)定性的外在因素，隨著地面橫坡的變陡，高邊坡路堤的穩(wěn)定性會(huì)降低。規(guī)范要求當(dāng)?shù)孛鏅M坡大于1：5時(shí)，原地面應(yīng)挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于2米，并設(shè)置3～4%的內(nèi)傾坡。

1.3 排水系統(tǒng)設(shè)置

水是路堤失穩(wěn)的一個(gè)重要因素，路基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐久性與水的關(guān)系十分密切，路基的多種病害都與地下水或地表水浸入路基有關(guān)。為保證高邊坡路堤的穩(wěn)定性，應(yīng)確保路基常年處于干燥狀態(tài)。

1.4 路基填筑材料

路基填筑材料的好壞，對(duì)高填方路堤的穩(wěn)定性有著直接的影響，在施工時(shí)應(yīng)對(duì)路基填料著重加以控制。路基填料一般應(yīng)為天然含水量低、易壓實(shí)、強(qiáng)度高的低液限粘土和粘土質(zhì)砂，但實(shí)際施工中采用不良填料的情況時(shí)有發(fā)生，而且現(xiàn)行規(guī)范和手冊(cè)中對(duì)填料的強(qiáng)度規(guī)定不明確，導(dǎo)致路基填料的強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)不到要求。

1.5 路基填筑補(bǔ)強(qiáng)

高邊坡路堤路基填筑高度較大，為保證路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，需要對(duì)路基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，主要的措施有分層碾壓、補(bǔ)強(qiáng)碾壓、設(shè)置土工格柵等。

（1）分層碾壓。分層填筑的控制，土方路堤，高速公路和一級(jí)公路最大松鋪厚度不應(yīng)超過(guò)30cm，其他公路最大松鋪厚度不宜超過(guò)50cm，且必須根據(jù)設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行分層填筑壓實(shí)；石方路堤，高速公路和一級(jí)公路最大松鋪厚度不應(yīng)超過(guò)50cm，且填料粒徑不宜超過(guò)最大松鋪厚度的2/3層厚，其他公路最大松鋪厚度不宜超過(guò)80cm，最大不超過(guò)100cm。

（2）補(bǔ)強(qiáng)碾壓。進(jìn)行高邊坡路堤路基填筑時(shí)，應(yīng)沿縱向每2～4米對(duì)路基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)碾壓，提高路堤整體性和強(qiáng)度。補(bǔ)強(qiáng)碾壓的方法包括沖擊碾壓、液壓式壓路機(jī)碾壓、強(qiáng)夯等。用沖擊式壓路機(jī)沖碾路基時(shí)應(yīng)大面積進(jìn)行，長(zhǎng)度至少應(yīng)大于100米，以便于壓路機(jī)沖擊時(shí)提高行駛速度，增加激震效果。當(dāng)碾壓長(zhǎng)度小于100米時(shí)，可采用液壓式壓路機(jī)或強(qiáng)夯進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

（3）路基加筋。土工合成材料應(yīng)用于路基加筋，主要作用在于提高路基的穩(wěn)定性，高邊坡路堤一般用土工格柵進(jìn)行路基加筋。土工格柵是聚合材料經(jīng)過(guò)特殊工藝定向拉伸形成的一種網(wǎng)狀土工合成材料，土工格柵設(shè)置于碾壓土層之間，主要通過(guò)與土的摩擦、抗阻、鎖定三種作用力限制土體的側(cè)向滑動(dòng)和變形，抑制大幅度不均勻沉降，增強(qiáng)土體的整體抗剪強(qiáng)度，從而保證路基的整體穩(wěn)定性。

2 工程案例

2.1 工程概況

揭博高速是廣東省高速公路網(wǎng)“二橫”線——汕湛高速公路的重要組成部分，是廣東省十二五規(guī)劃建設(shè)的重點(diǎn)工程，起于揭陽(yáng)市揭西縣大溪鎮(zhèn)，與汕湛高速公路汕頭至揭西段相接，設(shè)大溪樞紐互通與潮州至惠州高速公路相交，經(jīng)梅州市五華縣、河源市紫金縣（河源段又稱(chēng)河紫高速公路）、跨東江至惠州市博羅縣石壩鎮(zhèn)，終點(diǎn)與廣河高速公路順接，設(shè)石壩樞紐互通與惠河高速公路相交。

揭博高速沿線山間多為谷地，V型谷發(fā)育，地面高程50～330m，線路相對(duì)高差20～150m，山體坡度一般10°～20°，局部為40°～50°，山間多為谷地。K212+580～K212+680段為高邊坡路堤路段，現(xiàn)就該路段進(jìn)行高邊坡路堤設(shè)計(jì)。

2.2 工程地質(zhì)條件

（1）地層巖性。沿線出露地層較多，地表為第四系全新統(tǒng)坡殘積層，山間凹地及河流階地分布沖洪積層堆積物。地層巖性變化較為復(fù)雜，按從新至老排列，所出露的地層有：新生界第四系地層（Q）、侏羅系下統(tǒng)藍(lán)塘群（J1ln）。出露巖漿巖有新生代晚第三紀(jì)（N）輝綠巖。

（2）地質(zhì)構(gòu)造、地震。據(jù)《汕頭至湛江高速公路揭西大溪至博羅石壩段工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告》，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)場(chǎng)地的基巖較完整，未發(fā)現(xiàn)有明顯的斷裂構(gòu)造跡象。從場(chǎng)地及附近主要斷裂構(gòu)造的分布來(lái)看，線路所穿越的斷裂在晚更新世以來(lái)無(wú)明顯的活動(dòng)，場(chǎng)地內(nèi)無(wú)地震斷層引起地表破裂問(wèn)題。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），本項(xiàng)目A4設(shè)計(jì)合同段的地震動(dòng)峰值加速度值為0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，抗震設(shè)防烈度為6度。

（3）水文地質(zhì)。地表水：路線走廊帶內(nèi)均屬東江水系，支流-秋香江和義容河流域，其次級(jí)支流較多，匯水面積大，匯排水系統(tǒng)呈“樹(shù)枝狀”或“雞爪狀”分布，同時(shí)區(qū)內(nèi)水庫(kù)、水塘、圍堰星羅棋布，地表水發(fā)育。地下水：沿線氣候潮濕，降水充沛，地表徑流豐富，為地下水的補(bǔ)給提供了良好的條件，各類(lèi)巖組裂隙較發(fā)育，為地下水的富集提供了條件，地下水類(lèi)型可劃分為第四系松散巖類(lèi)孔隙水和基巖裂隙水兩大類(lèi)。

2.3 高邊坡路堤處理措施

（1）路基底部較大范圍分布淺層軟土。鉆孔揭示為厚約1m的粉質(zhì)粘土，軟塑-可塑狀態(tài)；下覆強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，地表水系發(fā)達(dá)。設(shè)計(jì)考慮基底挖除粉質(zhì)粘土層，換填碎石土，坡腳設(shè)反壓護(hù)道。（2）原地面橫坡陡于1：5，在橫向上應(yīng)挖臺(tái)階填筑，臺(tái)階寬不小于2m，朝內(nèi)側(cè)傾斜3%。（3）為了避免水對(duì)路堤的影響，在填方臺(tái)階下設(shè)置縱向碎石盲溝，自路床向下垂直高度每4m設(shè)置一道盲溝，將地下水引至路堤邊坡急流槽。橫向排水管每30m設(shè)置一道，外部包裹10cm厚C15砼，橫向排水管與縱向盲溝中的多孔排水管通過(guò)三通管連接。橫向排水管的坡度宜與碾壓面坡度相同，當(dāng)碾壓面坡度小于1%或與橫向排水管坡度相反時(shí)，排水管坡度取1%。（4）路基中的土工格柵每4米設(shè)置一層，寬度為6米；在路床范圍設(shè)置2層雙向土工格柵。土工格柵采用雙向鋼塑土工格柵，縱橫向拉伸屈服力≥80KN/m，屈服伸長(zhǎng)率≤4%，開(kāi)孔尺寸172×172mm，幅寬≥2.0m。每層土工格柵均采用U型鋼釘加以固定，U型釘按照3m間距，梅花梅花形布設(shè)。（5）路堤填料優(yōu)先采用碎石土，碎石土的綜合內(nèi)摩擦角不小于40°。（6）在達(dá)到要求的壓實(shí)度基礎(chǔ)上在基底、基底至下路床底面之間采用采用80T大功率壓路機(jī)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)，每隔1m一次，每次5遍（每級(jí)邊坡中部、每一級(jí)平臺(tái)處必壓）。（7）橫向半填半挖、縱向填挖交界路段，應(yīng)向挖方段超挖8m長(zhǎng)、80cm深，然后采用線內(nèi)挖方石碴、碎石土等優(yōu)質(zhì)填料進(jìn)行填筑。

3 結(jié)束語(yǔ)

路基是公路的基礎(chǔ)，公路的使用壽命直接受到路基好壞的影響。高邊坡路堤設(shè)計(jì)是公路路基設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)狀況、水文、氣候等自然條件，確保地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性滿足要求，同時(shí)處理好路基排水，選用合適的路基填料并結(jié)合路基補(bǔ)強(qiáng)措施，保證高邊坡路堤的穩(wěn)定、安全。

參考文獻(xiàn)

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