提高公路路基設(shè)計(jì)質(zhì)量的措施研究

王龍

摘 要：路基質(zhì)量直接影響公路路面的強(qiáng)度大小和穩(wěn)定性強(qiáng)弱。穩(wěn)固的路基能夠?yàn)楣肥褂脡勖於ɑA(chǔ)，在提高公路路基質(zhì)量的各種措施中，科學(xué)合理的路基設(shè)計(jì)方案是前提。本文分析了我國(guó)公路路基設(shè)計(jì)存在的主要問(wèn)題，然后提出提高公路路基設(shè)計(jì)質(zhì)量的針對(duì)性措施，以期滿足我國(guó)公路路基設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：公路路基設(shè)計(jì);路基質(zhì)量;提高

中圖分類號(hào)：U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）35-0113-03

Abstract： The quality of roadbed directly affects the strength and stability of the road surface. A stable subgrade can lay the foundation for the service life of the highway， in various measures to improve the quality of the highway subgrade， a scientific and reasonable subgrade design is the prerequisite. This paper analyzed the main problems existing in the design of highway subgrade in my country， and then proposed targeted measures to improve the design quality of highway subgrade， in order to meet the design requirements of highway subgrade in China.

Keywords： highway subgrade design;subgrade quality;improvement

公路路基設(shè)計(jì)至關(guān)重要，是提高公路路基質(zhì)量的基礎(chǔ)措施。當(dāng)前，我國(guó)公路路基設(shè)計(jì)存在部分問(wèn)題，嚴(yán)重影響公路路基質(zhì)量。因此，本文重點(diǎn)探討了提高公路路基設(shè)計(jì)質(zhì)量的措施。

1 我國(guó)公路路基設(shè)計(jì)存在的主要問(wèn)題

1.1 路基設(shè)計(jì)未重視地質(zhì)資料的收集

影響路基質(zhì)量的首要因素是地質(zhì)條件。為加快完成路基設(shè)計(jì)任務(wù)，在路基設(shè)計(jì)前，部分設(shè)計(jì)人員并未深入施工場(chǎng)地進(jìn)行準(zhǔn)確勘查，大多采用簡(jiǎn)單的土工試驗(yàn)資料。但是，以往的地質(zhì)資料并不能完整、全面、真實(shí)地反映現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況。此外，因地質(zhì)條件處于不斷變化中，設(shè)計(jì)人員對(duì)地質(zhì)條件掌握得不充分，為路基施工質(zhì)量埋下隱患。

1.2 路基設(shè)計(jì)承載力不足

車(chē)輛在路面上行駛時(shí)，把垂直力、水平力及汽車(chē)部件產(chǎn)生的震動(dòng)和負(fù)重的沖擊力通過(guò)車(chē)輪傳給路面，使路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移和應(yīng)變。目前，部分公路路基設(shè)計(jì)未合理計(jì)算路基路面受力情況，沒(méi)有選用性能優(yōu)良的施工材料，造成路基、路面結(jié)構(gòu)整體的強(qiáng)度和抵抗變形能力降低，路基出現(xiàn)沉陷、翻漿等病害，影響公路正常使用。

1.3 路基設(shè)計(jì)缺乏生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)

有些路基設(shè)計(jì)缺少對(duì)后期施工工序及施工條件的考慮。例如，路基開(kāi)挖會(huì)對(duì)原地表植被造成破壞，地質(zhì)施工產(chǎn)生的廢料會(huì)污染周邊環(huán)境，打破原有生態(tài)平衡，容易造成水土流失、地表坍塌，這些因素都會(huì)影響工程施工范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，為公路后續(xù)施工埋下隱患。此外，在路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)中，部分設(shè)計(jì)人員未分析施工地域的植被生長(zhǎng)狀況，盲目利用不適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻闹脖贿M(jìn)行邊坡防護(hù)，則會(huì)加重工程區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境破壞和水土流失[1]。

經(jīng)過(guò)對(duì)公路路基設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題分析，設(shè)計(jì)人員必須將設(shè)計(jì)質(zhì)量控制意識(shí)貫穿于設(shè)計(jì)工作全過(guò)程，重視工程區(qū)域的地質(zhì)勘察工作，搜集并科學(xué)分析各項(xiàng)設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)，從多方面提高路基的承載力及穩(wěn)定性，并將其對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的破壞降到最低。

2 提高公路路基設(shè)計(jì)質(zhì)量的措施

2.1 實(shí)行動(dòng)態(tài)跟蹤設(shè)計(jì)，確保公路路基整體穩(wěn)定性

為確保公路路基的穩(wěn)固性，設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)公路工程整體需求，科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)路基結(jié)構(gòu)中坡度、寬度、邊坡的比例，依據(jù)地勢(shì)合理設(shè)計(jì)路基結(jié)構(gòu)，并對(duì)擋墻形式、斷面形式、邊坡高度等進(jìn)行優(yōu)化。為了使公路路基強(qiáng)度提高，必須實(shí)行動(dòng)態(tài)跟蹤設(shè)計(jì)，在路線通過(guò)不良地質(zhì)的地段時(shí)，路線與路基要協(xié)調(diào)配合，合理選定線位，盡量避開(kāi)施工艱巨地段，降低施工成本;在涵洞和通道地區(qū)，路基強(qiáng)度需要與前后路段路基強(qiáng)度匹配，在滑坡等地質(zhì)災(zāi)害較重地段，對(duì)邊坡土質(zhì)等進(jìn)行勘察，并動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)路基邊坡穩(wěn)定系數(shù)，提高公路路基的整體穩(wěn)定性。

2.2 加強(qiáng)對(duì)路基填挖交界處設(shè)計(jì)的重視

在對(duì)公路路基填挖交界處進(jìn)行施工時(shí)，如果使用的材料質(zhì)量沒(méi)有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的規(guī)范，各類型材料差異較大，使用的材料質(zhì)量難以保證，就會(huì)造成填挖交界處發(fā)生沉降現(xiàn)象。因?yàn)樗幬恢玫奶厥庑?，一旦發(fā)生沉降，其波及范圍較廣，規(guī)模較大，容易引發(fā)塌方，給公路工程安全帶來(lái)隱患。因此，在公路路基填挖交界處，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是確保地基整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，處理好地基固結(jié)的沉降程度不一致問(wèn)題。下面從路基縱向、橫向的設(shè)計(jì)角度進(jìn)行分析。

2.2.1 公路路基填挖交界處的橫向設(shè)計(jì)技巧。公路路基填挖交界處的橫向設(shè)計(jì)指的是公路的路床施工采用超挖方式，超挖的深度保持在80 cm，在超挖完成后采用分層回填的方式，回填的物料選擇碎石、砂礫石;回填后利用重型壓路機(jī)及時(shí)進(jìn)行碾壓，使碾壓密實(shí)度至少達(dá)到96%。另外，路基填挖交界處的橫向設(shè)計(jì)還要考慮路床底部和路床中部的設(shè)計(jì)，為提高整體穩(wěn)定性，可在路床底部、中部鋪設(shè)土工格柵，在接縫處采取錯(cuò)位布置的技術(shù)手段，使錯(cuò)位距離控制在1 m以上，并留有3%的內(nèi)向反坡。在鋪設(shè)土工格柵時(shí)，可以考慮與縱向填挖交界同時(shí)進(jìn)行施工，以確保橫縱向施工質(zhì)量的一致性，預(yù)防路基沉降現(xiàn)象的出現(xiàn)[2]。

2.2.2 公路路基填挖交界的縱向設(shè)計(jì)技巧。公路路基填挖交界的縱向設(shè)計(jì)主要考慮的是公路路基路堤的設(shè)計(jì)，在橫向填挖交界設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)預(yù)測(cè)路基沉降發(fā)生率，保證橫縱向發(fā)生沉降現(xiàn)象時(shí)路基保持均勻，減少縱向坡度變化?？v向設(shè)計(jì)可借鑒橫向設(shè)計(jì)方法，采用超挖回填方法，鋪設(shè)土工格柵，提高公路路堤的穩(wěn)固性和安全性。

2.3 低填淺挖路基的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在清理地表土層后，再次對(duì)路基進(jìn)行填土，但填土后的路基仍比路面、路床厚度低，這時(shí)就需要進(jìn)行低填淺挖路基設(shè)計(jì)。首先對(duì)路床進(jìn)行分層，然后回填進(jìn)行碾壓，分層挖填碾壓的路床厚度要嚴(yán)格控制在0～50 cm。在50～80 cm范圍內(nèi)，路床地基必須先對(duì)土層進(jìn)行翻松，然后進(jìn)行碾壓。低填淺挖路基設(shè)計(jì)最終目的是確保地基的壓實(shí)指數(shù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 路基挖臺(tái)階處理的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在路基縱向、橫向坡度較陡地段，為保證施工的安全性，人們需要對(duì)路基進(jìn)行挖臺(tái)階處理。對(duì)于挖臺(tái)階處理，要對(duì)臺(tái)階寬度、橫坡進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，一般來(lái)說(shuō)，橫向或縱向坡度為1∶5時(shí)，臺(tái)階寬度設(shè)計(jì)應(yīng)保持在2 m以內(nèi)，橫坡坡度保持在3%左右。

2.5 加強(qiáng)公路路基邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)

加強(qiáng)公路路基坡面設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是優(yōu)化邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)。邊坡巖層中土質(zhì)復(fù)雜，巖層性質(zhì)不同，含有砂巖、泥巖等，長(zhǎng)期暴露在外，易風(fēng)化剝落。因此，當(dāng)邊坡高度大于3 m時(shí)，要結(jié)合邊坡實(shí)際情況，利用截水骨架技術(shù)對(duì)邊坡進(jìn)行護(hù)坡。截水骨架技術(shù)包括以下內(nèi)容：噴混植生，采用液壓技術(shù)進(jìn)行噴播植草，采用漿砌或干砌的技術(shù)建成石護(hù)坡、護(hù)墻和框架梁護(hù)坡。在建立截面護(hù)墻時(shí)，還應(yīng)區(qū)分單級(jí)變截面護(hù)墻高度，其高度需要小于12 m，若因?qū)嶋H需要，單級(jí)變截面護(hù)墻高度超過(guò)12 m，則應(yīng)加入平臺(tái)設(shè)計(jì)，平臺(tái)施工需要分級(jí)砌筑[3]。

公路路基坡面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)土質(zhì)路塹邊坡及土質(zhì)路堤邊坡。對(duì)于土質(zhì)路塹邊坡及土質(zhì)路堤邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)，主要考慮的因素是邊坡高度是在3 m以上，還是在3 m以下。當(dāng)邊坡高度大于3 m時(shí)，邊坡防護(hù)采用的技術(shù)方法是截水骨架內(nèi)撒草籽間種灌木;當(dāng)邊坡高度小于3 m時(shí)，為提高邊坡的防護(hù)性，可利用撒草籽間種灌木邊坡的技術(shù)方法。特殊情況下，路堤邊坡高度超過(guò)6 m且路堤填料材質(zhì)并不是硬塊石的地段，可使用鋪設(shè)土工格柵的技術(shù)方法加強(qiáng)邊坡防護(hù)[4]。

2.6 特殊土層的處理方法設(shè)計(jì)

不同土層的處理措施各不相同，特殊土層有軟土層、鹽漬土層、濕陷性土層等。因土質(zhì)物理強(qiáng)度低，含水量高，空隙多，易被壓縮，特殊土層不能采取常規(guī)地基處理的加固方法。設(shè)計(jì)人員應(yīng)采用專業(yè)機(jī)器設(shè)備對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘察，根據(jù)勘察結(jié)果，有針對(duì)性地對(duì)地基加固措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.6.1 提高軟土路基強(qiáng)度的設(shè)計(jì)。對(duì)于軟土厚度小于3 m的區(qū)域，可設(shè)計(jì)選用砂墊層、拋石擠淤等方法提升地基強(qiáng)度。利用砂墊層加速地基排水時(shí)，選用的砂礫以中粗砂為宜，并控制最佳含水量，在基底上分層鋪筑砂礫，分層鋪筑厚度控制在50～80 cm。鋪筑的砂礫層應(yīng)比路基邊腳寬1 m左右，并在兩側(cè)護(hù)砌片石，防止砂礫流失。若軟土厚度小于3 m，且軟土層是在水下，無(wú)法挖出淤泥的地段則可采用拋石擠淤法進(jìn)行加固。拋石料一般選用大于50 cm的片石，并在大塊片石縫隙間填筑不易被水浸軟化的小塊石料，直徑控制在20～50 cm。拋石料填筑高度必須高于水位50 cm，鋪筑找平后利用輪式壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)，使石塊之間相互嵌固得更緊密。若拋填厚度較深，可分層拋填分層壓實(shí)，每一層壓實(shí)都需要將淤泥排擠出路基坡腳外。整段排淤完成后，還應(yīng)在其上加鋪土工格柵，并在其上鋪設(shè)一層30 cm厚的砂墊層。石塊與土工格柵、砂墊層使路基的底部形成一個(gè)骨架結(jié)構(gòu)，增加路基的承載力[5]。

對(duì)于軟土厚度較深、大于3 m的區(qū)域，應(yīng)采取深層處治加固法。較常用的加固措施有鉆孔灌注樁等。鉆孔灌注樁是在軟土地段鉆孔，利用高壓設(shè)備將泥漿噴射進(jìn)土體，使泥漿與土體發(fā)生反應(yīng)形成固結(jié)體。設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)施工中易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的環(huán)節(jié)進(jìn)行特別標(biāo)注，比如，在鉆工施工階段，為保障成孔質(zhì)量，鉆孔深度必須進(jìn)入軟土層至少0.5 m，孔內(nèi)的靜水壓要始終大于孔外水壓，防止孔壁發(fā)生坍塌。在鉆進(jìn)達(dá)到孔深要求后，要保持沖錘沖程在0.5 m，并持續(xù)上下抽動(dòng)沖錘。在制漿環(huán)節(jié)中，要注意施工場(chǎng)地土質(zhì)條件，若有黏土，則可以添加適量的火堿直接制備漿液，若沒(méi)有黏土，則可用一定比例的膨潤(rùn)土、火堿和纖維素制備漿液。在安裝鋼筋籠過(guò)程中，為防止鋼筋籠變形，必須用起吊機(jī)分節(jié)吊放，安裝合格后及時(shí)二次清孔。灌注混凝土過(guò)程中，為了避免導(dǎo)管接頭鉤掛到鋼筋，要將導(dǎo)管放置在孔的中心，導(dǎo)管下口與孔底保持25～40 cm。在灌注混凝土中，常出現(xiàn)鋼筋籠上浮情況，為避免發(fā)生此種情況，必須在混凝土灌注到鋼筋籠底1 m時(shí)降低灌注速度，并增大導(dǎo)管的埋深。若發(fā)生鋼筋籠上浮，應(yīng)立即將導(dǎo)管拆除一節(jié)，并連續(xù)上下提放導(dǎo)管，使鋼筋籠回落[6]。

2.6.2 鹽漬土路基的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。鹽漬土指的是土質(zhì)中含有角礫、粉土、粉質(zhì)黏土和細(xì)砂等混合物，土層里有硫酸鹽、亞硫酸鹽、氯化物等。鹽漬土的主要特點(diǎn)是土質(zhì)呈鹽堿性，土質(zhì)過(guò)硬，不利于施工，不利于植被生存。處理鹽漬土的主要方法是直接清理土質(zhì)表面的鹽漬土，表面鹽漬土清理完畢后，路床仍有鹽漬土的需要先挖除鹽漬土后換填非鹽漬土，完成清理、挖填作業(yè)后，路基的全斷面要鋪設(shè)復(fù)合土工布，同時(shí)進(jìn)行隔斷層處理。復(fù)合土工布鋪設(shè)要根據(jù)路基設(shè)計(jì)高度，一般以路基高程小于120 cm為界限，鋪設(shè)復(fù)合土工布的坡度要保持在1.5%以內(nèi)，以利于路基順暢排水。若鋪設(shè)的復(fù)合土工布與路基坡度距離較小（未超過(guò)40 cm），則需要通過(guò)開(kāi)挖技術(shù)來(lái)加深路基邊溝，保證排水系統(tǒng)完善。另外，在進(jìn)行鹽漬土開(kāi)挖時(shí)，要在路基兩側(cè)設(shè)計(jì)邊溝進(jìn)行處理，加快路基表面雨水流動(dòng)[7]。

2.6.3 濕陷性土路基的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。濕陷性土主要是低洼路段常出現(xiàn)的土層，黏土較大，濕陷性土因濕陷程度不同，分為輕微、一般、嚴(yán)重三種等級(jí)。針對(duì)不同等級(jí)的濕陷性土，可采用不同的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于嚴(yán)重的濕陷土地基，可采用強(qiáng)夯置換的施工方法，通過(guò)機(jī)器設(shè)備對(duì)土層進(jìn)行強(qiáng)夯，強(qiáng)夯后在該土層上加設(shè)6 cm左右的排水砂礫墊層，在排水砂礫墊層上再加鋪一層復(fù)合土工布，最后用礫類土對(duì)路基進(jìn)行填筑。為有效解決濕陷土的濕黏性，根據(jù)路基上游、路基兩側(cè)土層情況，還可設(shè)計(jì)護(hù)坡道及隔水槽，有效達(dá)到排水效果。

3 結(jié)語(yǔ)

公路路基設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)公路工程整個(gè)設(shè)計(jì)水平、設(shè)計(jì)安全、施工安全和運(yùn)行安全都有直接影響，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)提高對(duì)路基設(shè)計(jì)的重視度。不同的地貌地質(zhì)對(duì)公路路基施工質(zhì)量的影響各不相同，因此，設(shè)計(jì)者需要因地制宜，結(jié)合地質(zhì)情況確定路基縱橫斷面的合理性，并結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、施工經(jīng)驗(yàn)、公路路基常見(jiàn)病害等，合理設(shè)計(jì)路基結(jié)構(gòu)及施工工序，提高公路路基工程的穩(wěn)固性和安全性，最大限度地發(fā)揮公路工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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