山區(qū)高速高路堤設(shè)計(jì)方法探討

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摘要：本文通過對山區(qū)高速高路堤設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討，為今后烏丹至燈籠河子段公路經(jīng)常出現(xiàn)的路基沉陷、縱向開裂等災(zāi)害提供一定的指導(dǎo)。盡管在施工圖詳勘階段，對全路段作了大量勘探實(shí)驗(yàn)工作，但只限于條、點(diǎn)狀分布，難免有不完整、不明確的地方，本文提出一些合理化建議，也為同類項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供了一定的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速；改造；高路堤；路基設(shè)計(jì)

引言

目前，我國高路堤路段病害主要有路基整體沉陷或局部沉陷、路面縱向開裂和路基滑移等，嚴(yán)重時整段路堤整體垮坍，導(dǎo)致交通中斷，甚至生命財(cái)產(chǎn)損失，因此高路堤的建設(shè)應(yīng)引起足夠重視.出現(xiàn)病害的原因主要有：一是路基填料級配不合理。二是排水設(shè)施欠缺，未設(shè)置排水盲溝，排水溝、邊溝的縱向排水坡度設(shè)計(jì)不合理，排水質(zhì)量不好或失效。三是高路堤坡面太寬，雨水沖刷引起破壞。四是路堤與地基結(jié)合部處理不當(dāng)。本文結(jié)合烏丹至燈籠河子段公路（原烏燈線，2004年建設(shè)的三級公路，2014年改建為80Km/h的二級公路，全長109.6km）K559+872—K566+125高路堤段，著重從路基設(shè)計(jì)方案、路基橫斷面布設(shè)及加寬、路基路面處理三個方面進(jìn)行高路堤的方案設(shè)計(jì)。

1、工程概況

本段公路（原烏燈線）設(shè)計(jì)速度40公里/時，路基寬度8.5m，路面寬度7.0m全幅路面，2×0.75m土路肩。舊路路面結(jié)構(gòu)分為新建、補(bǔ)強(qiáng)路段，其中新建為4cm瀝青碎石面層+20cm石灰穩(wěn)定砂礫基層+20cm天然砂礫墊層；補(bǔ)強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)為4cm瀝青混凝土面層+18cm水泥石灰穩(wěn)定砂礫基層。原有路線設(shè)計(jì)按平原微丘區(qū)三級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)運(yùn)行速度40公里/小時，設(shè)計(jì)使用年限為10年，現(xiàn)已到達(dá)設(shè)計(jì)使用年限，因此部分路段存在網(wǎng)裂、脫粒等病害量大，由于重載車輛的增加部分路段車轍嚴(yán)重，局部路基沉陷現(xiàn)象明顯，橋頭跳車現(xiàn)象明顯，部分路面網(wǎng)裂、坑槽等破壞非常嚴(yán)重。

表1 烏丹至燈籠河子段公路舊路路面結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)構(gòu)層名稱新建路段路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)路段路面結(jié)構(gòu)

面層

基層

墊層、找平層

2、路基設(shè)計(jì)方案

在充分考慮地形、地質(zhì)等條件，結(jié)合積雪、地下（地表）水位和環(huán)境保護(hù)的要求，及路基穩(wěn)定性等因素，在滿足橋涵構(gòu)造物設(shè)置要求的前提下進(jìn)行路基設(shè)計(jì)。堅(jiān)持調(diào)查研究、因地制宜、就地取材的原則，采取經(jīng)濟(jì)有效的措施，進(jìn)行路基綜合設(shè)計(jì)，保證路基具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。根據(jù)沿線自然條件，結(jié)合本路段水文地質(zhì)特點(diǎn)以及路基臨界填土高度參考值確定路基填土高度，以確定其使用要求。

2.1路基橫斷面布設(shè)及加寬

本項(xiàng)目主線采用二級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為80Km/h，新建全幅路段采用雙向兩車道12m寬路基，其中行車道寬2×3.75m，，硬路肩寬2×1.5m，土路肩寬2×0.75m。

2.2設(shè)計(jì)及加寬

土路肩、硬路肩路拱橫坡均采用1.5%。為提高行車質(zhì)量及安全性，保證駕駛員視覺的連續(xù)性，設(shè)計(jì)時避免不利的平縱組合，使用路線透視圖對非一般情況的平縱組合進(jìn)行視覺檢驗(yàn)，達(dá)到了線型順暢、順適、連續(xù)和漸變要求。主線圓曲線半徑小于2500m時，在曲線上設(shè)置超高，整體式路基繞路線中線旋轉(zhuǎn)。土路肩：全線土路肩采用預(yù)制塊加固。當(dāng)路面水為集中排水時，由路面邊緣向內(nèi)設(shè)置攔水帶。

2.3填方路基

路基填土高度應(yīng)根據(jù)河流、水庫等水文觀測資料計(jì)算確定，設(shè)計(jì)洪水頻率為河流、水庫等百年一遇（1/100）洪水頻率，路基填土高度應(yīng)滿足1/100設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算水位+壅水高+波浪侵襲高+安全高（0.5m）的要求，此項(xiàng)在路線縱面設(shè)計(jì)中已考慮。路基填土高度除應(yīng)保證路基穩(wěn)定、橋涵高度、立交和通道凈空要求外，還綜合考慮了全線自然因素與地質(zhì)條件及工程造價(jià)等因素。對于低路堤設(shè)計(jì)，其最小填土高度應(yīng)滿足不同工程地質(zhì)路段地下水埋深、地表臨時積水深度、冰凍深度對路基的危害。原則上，控制路堤邊坡最大高度H≤20m范圍內(nèi)。

2.4挖方路基

路基挖深主要受沿線地形條件、地質(zhì)條件及工程造價(jià)等因素影響，原則上控制土質(zhì)路塹邊坡最大挖深H≤20m（巖質(zhì)路塹H≤30m）范圍內(nèi)，由于受地形條件限制，本段公路設(shè)置了幾段巖質(zhì)深路塹。其段落為K525+675～K526+340、K551+635～K552+725、K569+575～K569+675。

1）深路塹邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算情況

K525+675～K526+340段深路塹最大邊坡高度為33.2m（單側(cè)）。其地質(zhì)情況為：路塹中段及路塹下部為弱風(fēng)化凝灰?guī)r，上部為中風(fēng)化巖石，青灰色，致密，巖芯較整體，裂隙發(fā)育較少，路塹前后段頂部覆蓋層為碎石土。深路塹坡腳設(shè)置矮墻防護(hù)，挖深大于6m時，路塹邊坡由下至上每隔6m設(shè)置一處邊坡平臺，平臺上設(shè)置排水溝，邊坡平臺寬度為2.0m；結(jié)合主動防護(hù)網(wǎng)防護(hù)。邊坡穩(wěn)定性較好。

2）加強(qiáng)高路堤穩(wěn)定性的措施

完善排水防護(hù)設(shè)施：深路塹路段邊坡平臺均采用現(xiàn)澆混凝土排水溝，匯集坡面水流排至線外安全區(qū)域；路塹坡頂橫坡較大時，設(shè)置M10漿砌片石截水溝；石質(zhì)坡面為防止落石危及行車安全，設(shè)置SNS主動防護(hù)網(wǎng)護(hù)坡；粉土坡面采用穴栽防護(hù)，防止坡面受雨水沖刷造成局部坍塌；要求深路塹開挖施工與排水防護(hù)施工同步進(jìn)行，以免坡面長期暴露，受雨水侵蝕后坡體坍塌。

2.5陡坡路基及填挖交界處理

對于地面自然坡度陡于1：5的段落，橫、縱向填挖交界處均應(yīng)將原地面開挖成臺階狀，并在交界處加鋪土工格柵，臺階寬度不小于2.0m，向內(nèi)傾2%。當(dāng)?shù)孛鏅M坡陡于1：2.5時，按陡坡路堤設(shè)計(jì)，驗(yàn)算路堤沿斜坡地基或軟弱層滑動的穩(wěn)定性。根據(jù)外業(yè)勘察，陡坡路堤段地基不存在軟弱層，因此，對于陡坡路堤，設(shè)計(jì)中主要考慮路堤沿斜坡地基的穩(wěn)定性，要求處理后的穩(wěn)定系數(shù)不小于1.3。陡坡路堤及填挖交界處理采取的主要處理措施如下：

1）清除地表草皮、松散覆蓋土，再將地面挖成寬度不小于2m、內(nèi)傾橫坡為2%的臺階。

2）半填半挖路基的挖方處應(yīng)在路槽下超挖0.8m后再全寬路床范圍換填天然砂礫或風(fēng)化碎石土，以減小路基橫向不均勻沉降。土工格柵的鋪設(shè)位置：第一層鋪設(shè)于路床底面，第二層鋪設(shè)于下路床的中央位置，第三層鋪設(shè)于下路床的頂面。

3）縱向填挖交界路基應(yīng)向挖方側(cè)超挖15m，再將填挖結(jié)合部30m范圍內(nèi)換填天然砂礫或風(fēng)化碎石土。土工格柵的鋪設(shè)位置：第一層鋪設(shè)于上路堤底面的填挖交界處，第二層鋪設(shè)于路床底面，第三層鋪設(shè)于下路床的中央位置，第四層鋪設(shè)于下路床的頂面。

4）土工格柵采用“中華人民共和國交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JT/T480-2002）”中雙向粘焊土格柵（GSZ60），要求格柵每延米縱、橫向極限抗拉強(qiáng)度均不小于60KN/m，縱、橫向標(biāo)稱抗拉強(qiáng)度下的伸長率不大于12%，縱、橫向2%伸長率時的拉伸力不小于22KN/m，縱、橫向5%伸長率時的拉伸力不小于40KN/m，粘、焊點(diǎn)極限剝離力不小于30N，當(dāng)進(jìn)行土工格柵搭接時，其搭接寬度不小于20cm，搭接處采用延伸率較小的尼龍繩呈“之”字連接；采用Φ8U型鋼筋釘橫向300cm*縱向300cm固定土工格柵，并將兩端回折反包，回折長度不宜小于1.5m，要求天然砂礫最大粒徑不大于10cm。

3、結(jié)束語

高路堤是山區(qū)高速公路路基設(shè)計(jì)中主要的控制工程之一。當(dāng)路線方案不能優(yōu)化而不得不形成高填方路基時，高路堤方案需與橋梁方案做安全、經(jīng)濟(jì)方面的比較，從而選擇最優(yōu)方案。當(dāng)高路堤方案較優(yōu)時，對其設(shè)計(jì)我們必須引起高度重視，因?yàn)楦呗返痰脑O(shè)計(jì)內(nèi)容并不是獨(dú)立的，而是相互聯(lián)系、制約的，任何一部分的設(shè)計(jì)錯誤或欠缺都會導(dǎo)致路基病害的發(fā)生，從而影響行車安全。目前，公路的路基主體部分已施工完畢，每處高路堤均未發(fā)生病害，可見上述設(shè)計(jì)是合理的。

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