公路路基路面設(shè)計(jì)中的軟基處理分析

文/封禹

1 路基邊坡常見(jiàn)問(wèn)題及防護(hù)設(shè)計(jì)原則

1.1 路基邊坡坍塌

根據(jù)邊坡坍塌體的各種類型，可將各種邊坡沖刷坍塌體劃分為邊坡沖刷型、溜塌型和滑塌型三種：

第一，公路下部降水區(qū)地帶的坡體由于受到降水沖刷影響，不斷沿著持續(xù)方向發(fā)展和迅速方向擴(kuò)延，導(dǎo)致最終突然坍塌形成的下部黏性土質(zhì)坍塌型山體坡陷病害,尤其是坡內(nèi)坍塌與坡腳坍塌居多，多數(shù)發(fā)生在邊坡積水、巖石裸露或者砂性較大且未及時(shí)進(jìn)行任何排水設(shè)施防護(hù)的大型坡體邊坡上。

第二，溜性坍塌型病害多發(fā)于新老路基或坡度低于邊坡原地而較陡的坡體邊坡結(jié)合部位，坍塌位置大多處于邊坡坡面從上至下部的斜肩及整個(gè)下部黏性坡體。

第三，當(dāng)路基下部邊坡含水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原地所能承受下部坡面整體液壓極限的含水量狀態(tài)中，公路路面邊坡土體結(jié)構(gòu)受到破壞或土體浸潤(rùn)，上下部之間強(qiáng)度不對(duì)等從而引起坍塌，由于坍塌邊坡上層土體在運(yùn)動(dòng)濕蝕作用下、上下部坡間黏性或硬土體坍陷邊坡坍塌含水量存在巨大差異，因此，在建筑邊坡的防護(hù)整體設(shè)計(jì)中，要從建筑實(shí)際情況出發(fā)，控制邊坡水流，做好公路路基的防護(hù)整體設(shè)計(jì)，在深入研究建筑地質(zhì)斷層地貌、巖體和變質(zhì)巖層的結(jié)構(gòu)性質(zhì)變化狀況與確定邊坡高度的重要基礎(chǔ)上，做好建筑邊坡的水和坡面防護(hù)設(shè)計(jì)[1]。

1.2 防護(hù)設(shè)計(jì)原則

綜合措施設(shè)計(jì)、就地取材和施工以防護(hù)性為主、確保工程施工安全是邊坡綜合排水防護(hù)措施設(shè)計(jì)工程應(yīng)必須遵守的基本設(shè)計(jì)原則。同時(shí)應(yīng)將綜合設(shè)計(jì)、施工與邊坡養(yǎng)護(hù)三者合理有效地緊密結(jié)合起來(lái)，用以進(jìn)行邊坡路基上的邊坡排水防護(hù)。為有效避免因容易取消或適當(dāng)減少必要的護(hù)坡設(shè)施工程設(shè)計(jì)措施而給護(hù)坡工程留下重大隱患的災(zāi)害頻繁發(fā)生，有必要在深入調(diào)查、分析和研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行因地制宜的研究，選擇適宜類型的防護(hù)工程設(shè)計(jì)材料，同時(shí)采取各種綜合護(hù)坡工程措施以及全面透徹地了解當(dāng)?shù)氐乃臍夂蚺潘h(huán)境、工程的整體地質(zhì)情況和防護(hù)材料的使用情況，最終確保邊坡路基的穩(wěn)定性。其中邊坡防護(hù)綜合措施的設(shè)計(jì)應(yīng)以當(dāng)?shù)夭牧蠟榛A(chǔ)，根據(jù)道路沿線不同地區(qū)的水文地質(zhì)氣候條件、土壤巖性和當(dāng)?shù)貧夂?，結(jié)合當(dāng)?shù)毓泛瓦吰屡潘雷o(hù)情況，選擇當(dāng)?shù)剡m宜的邊坡植物排水防護(hù)、工程地質(zhì)防護(hù)等綜合防護(hù)措施，并將其科學(xué)有效地結(jié)合起來(lái)[2]。

2 路基高度設(shè)計(jì)的問(wèn)題分析

公路路基的高度通常由公路的縱坡設(shè)計(jì)以及地形進(jìn)行設(shè)計(jì)，即路基設(shè)計(jì)標(biāo)高和原地面標(biāo)高之差。公路路基的穩(wěn)定性、安全性、使用年限以及工程建設(shè)成本等，是影響路基高度設(shè)計(jì)的直接因素。當(dāng)下我國(guó)許多公路高填路基的使用穩(wěn)定性，很可能受到周邊不利的客觀物質(zhì)條件、地質(zhì)環(huán)境條件以及惡劣天氣等作用下而引發(fā)的泥石流、洪水等各種自然災(zāi)害的直接影響。在這種情況下，受自然災(zāi)害的影響，公路就很有可能因此不能正常經(jīng)營(yíng)運(yùn)行與通車。所以在公路路基高度設(shè)計(jì)的問(wèn)題上，一定要充分結(jié)合周邊的自然地質(zhì)與地理環(huán)境條件情況予以正確設(shè)計(jì)。給予上述實(shí)際情況，路基高度設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下因素：

第一，以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范作為設(shè)計(jì)依據(jù)。設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行公路路基設(shè)計(jì)時(shí)，為了保障公路工程能夠順利建成并實(shí)現(xiàn)通車，首先應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，甚至可以適當(dāng)提高相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并確保根據(jù)實(shí)際編制的地基設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工處理。

第二，應(yīng)與所處環(huán)境土質(zhì)的承受能力相適應(yīng)。如果公路路基的降低高度設(shè)計(jì)不合理，將導(dǎo)致公路路基凹陷和開裂等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，在基層中含有大量地下水且基層土壤相對(duì)較軟的環(huán)境下，需要適當(dāng)降低公路路基的設(shè)計(jì)高度，這樣可以避免路基的加速沉降[3]。

第三，與公路橋涵和管洞路基高度相協(xié)調(diào)適應(yīng)。為了充分保證新建公路隧道的舒適性、穩(wěn)定性和安全性，在設(shè)計(jì)新建公路隧道路基高度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡可能與公路涵洞、隧道的高度大致相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)。如果新的路基高度與公路涵洞和隧道的高度不相符合，會(huì)破壞行車穩(wěn)定性，降低舒適性。

3 路基排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

位于地表的地下水等因素對(duì)路基的正常運(yùn)行性能穩(wěn)定性和長(zhǎng)期使用壽命產(chǎn)生直接影響。因此，路基的后期養(yǎng)護(hù)和施工以及排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)非常重要。通常，基于地表水的路基排水系統(tǒng)是由河流的排水、中間隔離帶排水和邊坡排水等設(shè)計(jì)構(gòu)成。任意一條公路的路基，無(wú)論是建在熱帶地區(qū)，還是建在山地平原地區(qū)，路基所在區(qū)域地下水以及地表水的存在，都會(huì)對(duì)整條公路的路基產(chǎn)生一定的影響，尤其是在森林植被茂密的熱帶山地平原地區(qū)，公路路基受到地下水的影響程度非常大。這主要是因?yàn)檫@些山區(qū)森林植被茂盛，而且大部分熱帶森林覆蓋其中，使得蓄水能力非常強(qiáng)，所以山區(qū)的地下水蘊(yùn)藏資源極其豐富。同時(shí)，由于當(dāng)?shù)睾恿鞅姸?，地表水豐富，要求在公路路基施工過(guò)程中重視公路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，可根據(jù)不同情況采取以下措施設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)。

3.1 河流排水設(shè)計(jì)

河流排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)根據(jù)整個(gè)流域的具體水源，嚴(yán)格科學(xué)地計(jì)算全河最大排水流量規(guī)模。如果要充分了解整個(gè)河流流域發(fā)生泥石流、滑坡等自然和地質(zhì)災(zāi)害的最大可能性，那就必須對(duì)整個(gè)河流流域水的具體來(lái)源情況進(jìn)行清晰的科學(xué)判斷和準(zhǔn)確掌握。設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)整個(gè)河流最大排水流量規(guī)模進(jìn)行分析研究與統(tǒng)計(jì)分析，合理正確選擇河流排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模，正確評(píng)價(jià)排水系統(tǒng)的抗災(zāi)能力，確定有效的控制指標(biāo)。

3.2 雨水的排水設(shè)計(jì)

雨季的到來(lái)會(huì)造成公路上大面積的雨水沖刷路基，如果排水系統(tǒng)不完善，積水排不出去會(huì)嚴(yán)重影響車輛行駛安全。在鋪設(shè)高速公路的路基兩側(cè)的排水溝時(shí)需要特別注意，合理鋪設(shè)從而確保路面的中間略高于兩側(cè)，同時(shí)還應(yīng)該維持穩(wěn)定且高度相應(yīng)的水平傾斜度以及坡度，可以使鋪設(shè)道路上的雨水順利無(wú)紊地平穩(wěn)流向兩側(cè)，并迅速排向排水溝中。

3.3 路基邊坡排水設(shè)計(jì)

路基、路面渠道排水綜合設(shè)計(jì)應(yīng)該在完全遵循一個(gè)自成體系的規(guī)劃原則的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，處理好當(dāng)?shù)毓非琅潘到y(tǒng)與農(nóng)田水利工程灌溉、魚塘、水田的銜接關(guān)系，此外還應(yīng)充分結(jié)合沿線自然資源灌溉水系、農(nóng)田水利灌溉工程渠道灌溉、橋涵等的具體位置等相關(guān)因素，綜合規(guī)劃渠道排水邊坡綜合工程規(guī)劃設(shè)計(jì)，以便于及時(shí)確保高速公路渠道排水暢通。同時(shí)，排水邊坡綜合規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合排水量進(jìn)行具體考慮，寬度應(yīng)該要達(dá)到現(xiàn)行國(guó)家土壤環(huán)境和水資源質(zhì)量保護(hù)法的相關(guān)要求，避免工程的渠道污水直接向外流入當(dāng)?shù)毓喔若~塘、水田、菜地及周圍的小區(qū)和村莊，做到使高速公路工程渠道以及現(xiàn)有工程渠道的兩側(cè)排灌各自形成一個(gè)不同體系。因工程渠道兩側(cè)排水量的不同，排水綜合規(guī)劃設(shè)計(jì)之前的分類可以細(xì)分成大中小三種不同流量的排水設(shè)計(jì)。

3.4 路基中間隔離帶的排水設(shè)計(jì)

路基排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，為使路基地下水含量盡可能降到最低，在設(shè)計(jì)過(guò)程中務(wù)必做好中間隔離帶的排水設(shè)計(jì)。常規(guī)情況下設(shè)計(jì)公路路基中間隔離帶的排水系統(tǒng)時(shí)，需額外鋪設(shè)防滲漏材料作為防滲層。不僅如此,還需要對(duì)匯聚在防滲層上的水進(jìn)行排放，為此需在防滲層兩側(cè)間隔一定距離后設(shè)置排水管道，從而將隔離帶的水及時(shí)排出。

4 結(jié)語(yǔ)

路基設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量關(guān)系到新公路建設(shè)的整體質(zhì)量。然而對(duì)于每一個(gè)新型公路基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)者必須靈活、創(chuàng)造性地進(jìn)行設(shè)計(jì)，推出各種公路基礎(chǔ)防護(hù)設(shè)計(jì)方案，才能夠保證所進(jìn)行設(shè)計(jì)的整條公路充分融入公路周圍環(huán)境，使得整條公路實(shí)現(xiàn)行車正常安全。因此，在路基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，應(yīng)在系統(tǒng)分析和深入研究公路邊坡排水防護(hù)等共性技術(shù)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，優(yōu)先采用符合實(shí)際的路基高度、排水系統(tǒng)等新型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。