復(fù)雜地質(zhì)條件下濱海高速路基設(shè)計(jì)分析

項(xiàng)目概況

赤道幾內(nèi)亞濱海高速路是赤道幾內(nèi)亞的重點(diǎn)工程，也是該國大陸地區(qū)第一條海濱快速路，連接了巴塔、博美、波隆多等沿海城市。

地理位置

該項(xiàng)目起點(diǎn)位于巴塔市，與在建快速路相接，向西南偏轉(zhuǎn)后繼續(xù)沿大西洋海岸向西南方向延伸，終點(diǎn)接姆比尼河北岸的波隆多，與現(xiàn)有通往巴塔的道路相交，全長約28.2km。

地形地貌

研究項(xiàng)目位于沿海地段，路線穿越的位置大部分是熱帶雨林區(qū)域，局部路段分布大面積沼澤及粉砂地，總體地形較平坦，局部有微丘。區(qū)內(nèi)主要地貌類型有濱海平原堆積地貌及第四紀(jì)沖洪積平原及微丘地貌。

地質(zhì)條件

工程地質(zhì)條件。項(xiàng)目線路沿線地層結(jié)構(gòu)單一，勘探范圍內(nèi)主要為第四紀(jì)沖洪積沉積地層、濱海相沉積的粉細(xì)砂地層及白堊系泥巖砂巖地層。其中第四系沖洪積（Qal+pl）：主要分布在全線的低洼地段、溪河地段，成分為褐黃色、灰黃色黏性土及砂土、紅土粒料等沖洪積堆積物；第四系殘坡積（Qel+dl）：主要分布在山坡、微丘地帶，多為殘坡積物；白堊系系沉積巖地層(K)：地層未揭穿，見泥巖及局部夾粉砂巖。

特殊性巖土。軟土：場區(qū)軟土主要為淤泥、淤泥質(zhì)粉砂，零星分布，埋藏淺，厚度0.3m～4m。分布于常年積水的沼澤中，調(diào)查發(fā)現(xiàn)水底淤泥普遍發(fā)育，厚度0.1m～2m。根據(jù)靜力觸探成果，淤泥及淤泥夾砂等軟弱土層，具有極高含水量、極高靈敏度、極高壓縮性、低滲透性，且含腐殖質(zhì)及未腐爛樹葉等特征，為軟弱土層，工程地質(zhì)性質(zhì)極差。

高液限土與膨脹土：線路經(jīng)過區(qū)域部分土層為風(fēng)化泥巖、紅土礫料的風(fēng)化土及殘積土，零星發(fā)現(xiàn)有高液限土分布，但自由膨脹率不超過40%。膨脹土多見于路塹邊坡段，邊坡應(yīng)采取放緩坡率、作好排水保濕、設(shè)置支擋等措施。

有機(jī)質(zhì)土：本工程局部地段淤泥及淤泥夾砂層中存在大量腐殖質(zhì)及腐爛植物根莖，有機(jī)質(zhì)含量較高，其含水量為80%～192%，平均大于110%，平均天然孔隙比2.0～4.0，平均壓縮系數(shù)1.55，工程性質(zhì)較差。

路基設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與原則

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。道路等級(jí)：主線為一級(jí)公路，雙向四車道；支路為三級(jí)公路，雙向兩車道。設(shè)計(jì)速度：主線80km/h，支路40km/h。路基寬度：主線24.5m，支路9m。

設(shè)計(jì)原則。根據(jù)道路的類別和等級(jí)，結(jié)合項(xiàng)目場地條件，以滿足新建路基具有足夠的整體穩(wěn)定性、強(qiáng)度及水穩(wěn)定性為原則，并結(jié)合沿線地質(zhì)、水文、氣候、筑路材料的分布情況進(jìn)行路基設(shè)計(jì)。

主線路基寬度24.5m，采用整體式路基斷面。主線路基由中央分隔帶、路緣帶、行車道、硬路肩及土路肩組成，如圖1所示。

一般路基設(shè)計(jì)

路基開挖、填筑貫徹“與沿線自然環(huán)境相協(xié)調(diào)”的原則，力爭采用“淺挖、低填、緩邊坡”的斷面形式，最大程度優(yōu)化主線土石方調(diào)配，節(jié)省筑路材料。

填方路堤。路堤邊坡高度H≤8m時(shí)，采用直線式邊坡，坡率取1∶1.5；邊坡高度8m＜H≤20m時(shí)，采用臺(tái)階式邊坡，上部8m坡率取1∶1.5，下部坡率取1∶1.75，平臺(tái)寬度為2m。路堤邊坡坡腳設(shè)置2.0m寬護(hù)坡道。

挖方路塹。根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)，路塹邊坡高度H≤4m時(shí)，采用直線式邊坡，不設(shè)邊坡平臺(tái)；當(dāng)邊坡高度H＞4m時(shí)，采用臺(tái)階式邊坡，每4m高設(shè)置一級(jí)寬3m的邊坡平臺(tái)，并設(shè)置平臺(tái)溝，各級(jí)坡率均為1：1。路塹邊坡坡腳設(shè)置2.0m寬碎落臺(tái)，實(shí)際施工時(shí)應(yīng)可根據(jù)邊坡開挖情況綜合選取。所有路塹邊坡坡頂、坡腳及平臺(tái)均采用圓弧過渡。

特殊路基設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目特殊路基主要包括沼澤地路基處理、低填淺挖段路基處理和填挖交界路基處理。

圖1 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

沼澤、積水路段路基處理。本地區(qū)年降雨量豐富，雨季時(shí)間長，沼澤地區(qū)路段因地勢較低，雨水匯集無法排出，基底常年沉積草根、雜物等腐殖質(zhì)，沼澤區(qū)路段淤泥平均深度在0.5m～3m之間，大部分路段淤泥平均深度為0.6m～1.0m。路基處理時(shí)，需將沼澤區(qū)范圍內(nèi)的淤泥全部挖出，換填材料根據(jù)不同路段合理選擇，淤泥深度較淺、局部積水路段可選用一般路基填料換填，淤泥深度較深、積水較深路段應(yīng)優(yōu)先選用砂礫、片石、碎石等透水性材料。施工應(yīng)選擇在旱季進(jìn)行，根據(jù)不同路段的地形地貌及沼澤范圍選擇圍堰排水或臨時(shí)降水措施。

淤泥深度小于1.5m路段

淤泥深度小于1.5m路段，積水面積較小，水深較淺，施工時(shí)可采取排水、降水措施，挖除淤泥后換填一般路基填料。路基填筑時(shí)坡腳采用超寬填筑，防止地表徑流匯水對(duì)路基邊坡造成沖刷。

淤泥深度大于1.5m小于3m路段

淤泥深度大于1.5m小于3m路段，積水面積較大，水深較深，施工時(shí)可采取排水、降水措施，挖除淤泥后換填未篩分碎石。坡腳采用超寬填筑，防止現(xiàn)狀積水對(duì)路基邊坡長期浸泡和沖刷。

海水倒灌路段

該項(xiàng)目沿海路段路基局部位于入海口的沼澤區(qū)內(nèi)，沼澤區(qū)內(nèi)水位高度受海水潮汐影響較大，水位高度變化頻繁，本段路基挖除雜草樹根后應(yīng)采用塊石、碎石等填筑，碎石頂面鋪防水土工布，路基邊坡采用漿砌片石鋪砌防治沖刷。

低填、淺挖路基處理。路堤高度小于1.5m（0.7m路面結(jié)構(gòu)層＋0.8m路床）的低填路基，應(yīng)先開挖至路床底面，填前碾壓后以土方回填并分層壓實(shí)。淺挖路段為挖方路床仍為松散覆蓋層的挖方路基，通常挖方邊坡高度小于2m，路床全部挖除后回填土方分層壓實(shí)。對(duì)于地表潮濕、地下水位較高的低填淺挖段，路床底應(yīng)鋪設(shè)防水土工布，坡腳處采用粘土夯實(shí)處理，防止毛細(xì)水及降水浸入路基。

填挖交界路基處理。填挖交界挖方路基路槽以下超挖80cm，換填紅土粒料，填方路段縱向10m范圍內(nèi)采用紅土粒料填筑，填方基底進(jìn)行挖臺(tái)階處理，臺(tái)階寬度不小于2.0m。

臺(tái)后路基處理

為保證結(jié)構(gòu)物臺(tái)后的剛?cè)徇^渡，采用反開挖路基成臺(tái)階狀，換填透水性好、內(nèi)摩擦角較大的未篩分碎石。具體處理方案為：

橋頭段，從承臺(tái)頂4m外向上按1：1.5的坡向下開挖路基成臺(tái)階狀，臺(tái)階寬度大于2m，然后分層回填未篩分碎石至橋梁搭板底；涵洞段，從涵洞臺(tái)身基礎(chǔ)底2m外向上按1：1.5的坡開挖路基成臺(tái)階狀，然后分層回填未篩分碎石至涵洞頂。

路基材料技術(shù)要求

換填料應(yīng)選用水穩(wěn)性或透水性好的材料，應(yīng)分層回填填筑、壓實(shí)。

未篩分碎石壓碎值不大于35%，含泥量不大于5%。

工程用水：宜采用飲用水。使用非飲用水時(shí)須經(jīng)化驗(yàn)，其硫酸鹽（以三氧化硫計(jì)）含量不超過2700mg/L，含鹽量不得超過5000mg/L，PH值不得小于4。

防護(hù)設(shè)計(jì)

防護(hù)原則

以防治路基病害、保證路基穩(wěn)定、改善環(huán)境景觀為前提，根據(jù)不同地質(zhì)情況和邊坡高度，采取直接工程防護(hù)與植物防護(hù)相結(jié)合的辦法。

在適宜于植物生長的路基邊坡上，采用植草、灌防護(hù)措施，部分路段采用圬工防護(hù)。

受水浸淹或沖刷的路堤邊坡外側(cè)增加護(hù)坡寬度，原則采用植草防護(hù)，減少圬工防護(hù)工程數(shù)量。

邊坡防護(hù)

植草防護(hù)：用于填挖高度不大于4m的路段。

混凝土預(yù)制塊防護(hù)：用于填高大于4m或挖深大于4m的路段以及橋頭錐坡處。

動(dòng)態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)

對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件下的高邊坡防護(hù)應(yīng)進(jìn)行展開動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的理念是考慮到路塹邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)，尤其在復(fù)雜地質(zhì)條件下，尚有一些難以把握的不確定因素，當(dāng)坡體開挖以后，現(xiàn)場情況可能與設(shè)計(jì)時(shí)所掌握的情況有出入，甚至出入較大，為確保設(shè)計(jì)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，使用的安全性，避免盲目性，在施工過程中，由設(shè)計(jì)人員跟蹤施工現(xiàn)場，及時(shí)調(diào)整原設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更趨完善和合理。