新建高速公路一般路段路基設(shè)計(jì)

收稿日期：2024-01-12

作者簡介：李為（1990—），男，碩士研究生，工程師，研究方向：公路邊坡穩(wěn)定性與防護(hù)。

摘要 新建高速公路一般路段路基設(shè)計(jì)的好壞，關(guān)系到后續(xù)施工和營運(yùn)質(zhì)量。以某新建高速公路為例，給出了一般路段路基的橫斷面布置形式，并對路基填土基本控制要素如填土高度等進(jìn)行了詳細(xì)論述。結(jié)合該高速公路一般路段基本情況，提出了低填淺挖處理和路床處理、陡坡、縱向填挖交界，以及半填半挖處理的控制要求，最后對填方路基和一般挖方路基的坡率進(jìn)行了控制。

關(guān)鍵詞 高速公路；一般路基設(shè)計(jì)；路基處理；坡率控制

中圖分類號 U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）09-0095-03

0 引言

新建高速公路一般路段路基橫斷面的設(shè)計(jì)[1]常常與主線的主要技術(shù)指標(biāo)息息相關(guān)。路基橫斷面可采用整體式路基和分離式路基[2]，整體式路基有中間帶，而分離式路基無中間帶。中央分隔帶不同形式的采用，通常結(jié)合具體高速公路的周邊環(huán)境、施工方法等，經(jīng)綜合對比后進(jìn)行確定。低填淺挖處理[3]和路床處理、陡坡、縱向填挖交界，以及半填半挖處理[4]也是一般路段路基設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。此外，一般填方[5]和挖方路段邊坡的坡率選用，也關(guān)系到路基工程量。因此，可結(jié)合工程地質(zhì)情況確定合適的坡率，在保證邊坡穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，減少開挖工程量和填方量[6]。

1 項(xiàng)目概況

以某高速公路為項(xiàng)目背景，全線采用設(shè)計(jì)速度

100 km/h的高速公路標(biāo)準(zhǔn)，為雙向四車道，路基寬26 m。主線的主要技術(shù)指標(biāo)見表1所示。

2 路基橫斷面布置

2.1 橫斷面布置

全線采用雙向四車道的高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度100 km/h，整體式路基寬為26 m，分離式路基寬為13 m。高速公路整體式路基的設(shè)計(jì)線位于中間帶中心，分離式路基的設(shè)計(jì)線位于路基左側(cè)邊緣（前進(jìn)方向）。路基橫斷面相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見表2所示。

整體式路基采用中央分隔帶外側(cè)邊緣處的標(biāo)高，分離式路基的設(shè)計(jì)標(biāo)高位于左側(cè)土路肩邊緣內(nèi)1.25 m處，對應(yīng)整體式路基中心線兩側(cè)各1.5 m處的標(biāo)高。

2.2 中央分隔帶

高速公路中的中央分隔帶一般具有以下四種形式，其優(yōu)缺點(diǎn)如下：

（1）凸起式中央分隔帶的視線引導(dǎo)效果較好。缺點(diǎn)是緣石會(huì)高出路面，對行車造成一定影響。

（2）平齊式中央分隔帶的緣石不會(huì)高出路面，能防止小型車輛的車輪沖撞緣石后引起的彈跳翻車，綠化后具有較好的景觀效果。缺點(diǎn)是視線引導(dǎo)效果不好，部分雨水流經(jīng)路面，對行車造成一定影響且對路面造成一定污染。

（3）淺碟式中央分隔帶具有美觀、視覺效果好等優(yōu)點(diǎn)，但占地面積較大。

（4）新澤西中央分隔帶的路面滿鋪，在路中設(shè)置混凝土護(hù)欄，其優(yōu)點(diǎn)是能增加路面的側(cè)向余寬，對公路行車安全有利。缺點(diǎn)是路中無綠化設(shè)施，從左、右幅分隔看上去效果稍差。

綜合比較，推薦采用平齊式中央分隔帶，同時(shí)采用一定的綠化手段，使得中央分隔帶景觀效果更佳。此外，為增加中央分隔帶的排水能力，可在分隔帶下面鋪設(shè)排水管。

中央分隔帶應(yīng)設(shè)置開口，開口最小間距一般不小于2 km，開口端部為子彈頭形，開口長度為36 m。

3 路基填土的控制要素

路基最小填土高度：填土高度除受洪水位控制的路段外，還應(yīng)考慮地下水位的影響。通過沿線地下水位調(diào)查，該地區(qū)地下水埋深較大，一般大于5 m，對路基基本無影響。考慮排水的需要及路面橫坡的影響，路基最小填土高度應(yīng)為2 m；若無其他因素控制，路基填方高度應(yīng)盡量大于該值；當(dāng)受其他因素限制、路基填高較小時(shí)，可通過設(shè)置縱向盲溝降低地下水位、路面底基層采用級配碎石排水等措施，盡量減少零填路基的出現(xiàn)。

路基最大填土高度：對于地質(zhì)條件好的丘陵區(qū)地段，設(shè)計(jì)最大填土高度一般不大于20 m。局部路段為回填棄方、節(jié)約造價(jià)并避免堆放棄方破壞環(huán)境，采用了高填路基方案。

對于起伏較大的路線地面，路線縱面設(shè)計(jì)原則應(yīng)避免過多大填、大挖對自然坡體的破壞，將工程造價(jià)控制在合理范圍，做到填挖相對平衡，以減少水土流失和棄土造成的地質(zhì)災(zāi)害。此外，路基填料、邊坡和基底處理等關(guān)鍵要素應(yīng)進(jìn)行以下控制：

3.1 路基填料

填方利用路基挖方的巖石作為填料，粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等軟質(zhì)巖可直接作為填料。

有機(jī)質(zhì)的耕植土和濕度過大的黏土等Ⅰ類土、冰水堆積土等不能用作填料，可用于邊坡生態(tài)防護(hù)的植被恢復(fù)工程。

3.2 填方邊坡

當(dāng)路堤填筑高度＜8 m時(shí)，邊坡坡度采用1∶1.5；當(dāng)填筑高度＞8 m時(shí)，則在其高度6～8 m處設(shè)置不小于2.0 m寬度的邊坡平臺。第一級邊坡坡度采用1∶1.5，第二級邊坡坡度采用1∶1.75，第三級邊坡坡度采用1∶2.0。

填方邊坡坡腳與邊溝之間設(shè)置1.0 m寬護(hù)坡道，護(hù)坡道設(shè)3%的外傾橫坡。

3.3 基底處理

路堤填筑前應(yīng)清除腐質(zhì)土及耕植土，清除厚度一般為0.2～0.3 m，并采用路基填料予以回填和壓實(shí)，該部分工程量計(jì)入路基土石方數(shù)量。

4 一般路基處理

4.1 低填淺挖處理及路床處理

凡填方高度小于2.0 m的路段視為低填路基，必須認(rèn)真處理路床范圍（即路面底面以下0～120 cm）的填料或表土。當(dāng)土層最小強(qiáng)度CBR滿足規(guī)范要求且含水量適度時(shí)，可采取翻挖后壓實(shí)處理；當(dāng)土層含水量較大時(shí)，可通過換填砂礫石或碎礫石進(jìn)行處理。處理后的壓實(shí)度不得小于96%。

當(dāng)挖方路基路床強(qiáng)度指標(biāo)CBR不符合要求或路床含水量過大不能達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度時(shí)，必須對路面結(jié)構(gòu)層以下土基進(jìn)行處理，處理方式及壓實(shí)度、填料最小強(qiáng)度要求和零填路堤保持一致。對于地下水較為豐富的土質(zhì)路塹，則需查明地下水狀況進(jìn)行防排水設(shè)計(jì)，如設(shè)置必要的縱向或橫向截排水滲溝。

對于路面結(jié)構(gòu)層底部至地面高程小于120 cm的路基，應(yīng)進(jìn)行個(gè)別處置。當(dāng)最小強(qiáng)度CBR不能滿足要求時(shí)，則應(yīng)采用換填加固進(jìn)行處理。

4.1.1 一般填方路段

當(dāng)一般填方路段的路堤高出路面總結(jié)構(gòu)厚度的1.2 m時(shí)，可先壓實(shí)后進(jìn)行路基填筑。

4.1.2 低填路段

當(dāng)H＜（120+A）時(shí)，土質(zhì)路塹路床下120 cm可采用換填砂礫石等透水性材料。

式中，H——路堤填筑高度；A——路面結(jié)構(gòu)層厚度。

4.1.3 淺挖路段或土質(zhì)挖方路段

淺挖路段先挖至路面底標(biāo)高（含碎石墊層）后，路床頂面以下0～120 cm則采用砂礫石進(jìn)行換填壓實(shí)。

淺挖或土質(zhì)路塹地段，應(yīng)根據(jù)地下水埋藏深度對路床的影響、路塹邊坡的防護(hù)難易程度等，對挖方深度進(jìn)行控制。

4.2 陡坡、縱向填挖交界及半填半挖處理

該高速公路填挖頻繁，沿線存在較多的陡坡路基。因此，針對陡坡和縱向填挖交界及半填半挖路段的處理（如圖1所示），應(yīng)滿足以下要求：

（1）在縱向填挖交界處，應(yīng)對挖方區(qū)的路床部分進(jìn)行超挖處理，土質(zhì)地段超挖長度（短邊）不小于10 m，且應(yīng)超挖過坡積層，石質(zhì)地段的超挖長度（短邊）不小于4 m。半填半挖路基，應(yīng)對挖方區(qū)路床部分進(jìn)行超挖處理，土質(zhì)地段超挖至邊溝內(nèi)側(cè)，石質(zhì)地段超挖寬度不小于第二層土工格柵在挖方區(qū)的鋪設(shè)長度。

（2）對于陡坡、縱向填挖交界處以及半填半挖路段的排水問題，首先應(yīng)每30 m設(shè)置一道橫向排水管，然后通過三通管將橫向排水管與縱向盲溝中的多孔排水管進(jìn)行連接。填方區(qū)邊坡高度大于8 m時(shí)，對于縱向填挖交界處的過渡段及半填半挖路基的填方部分，宜采用沖擊壓實(shí)或大噸位壓路機(jī)進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)壓，以消減路基填挖間的差異變形。

（3）除了要設(shè)置上述排水設(shè)施外，為進(jìn)一步提高上述路基強(qiáng)度和干濕度，可在填挖交界處增設(shè)滲溝、盲溝等設(shè)施，將交界處的積水、滲水等排至道路范圍外。

圖1 土質(zhì)填挖交界路基挖方段處理（cm）

5 路基坡率控制

5.1 填方路基

填方路段的邊坡坡率如表3所示。

5.2 一般挖方路基

對于挖方路基，需結(jié)合工程地質(zhì)情況，在合理設(shè)計(jì)邊坡坡率的條件下，以防護(hù)為主、少加固或不加固的原則設(shè)計(jì)[7]。而針對不良地質(zhì)路段，可參照該地區(qū)其他公路挖方的邊坡坡率及邊坡形式，按以下原則設(shè)計(jì)：

（1）邊坡設(shè)一級或多級平臺，各級邊坡高度一般為8～10 m。

（2）每級之間設(shè)平臺，其寬度一般為2.0 m。碎落臺寬度為1.0 m。

（3）邊坡坡率：對于土質(zhì)挖方邊坡，邊坡坡率取1∶1～1∶1.25；對于坡積層較厚或巖石裂隙發(fā)育、強(qiáng)度低且爆破后多呈碎石土狀的全風(fēng)化層，一般采用1∶1～1∶1.25；強(qiáng)風(fēng)化的巖石挖方邊坡坡率選用1∶0.75～1∶1，破碎程度較嚴(yán)重時(shí)采用1∶1。對于邊坡穩(wěn)定性較差路段，通過安全穩(wěn)定性分析計(jì)算以及工程類比方法，綜合確定其坡率。

挖方路段根據(jù)巖土性質(zhì)、構(gòu)造特征、裂隙發(fā)育程度、水文地質(zhì)條件等，對不同巖性、高度采用不同的挖方邊坡坡率，見表4所示。

6 結(jié)語

以某高速公路為例，探究了一般路段路基橫斷面的布置形式，并對路基填土基本控制要素如填土高度等進(jìn)行了詳細(xì)論述。結(jié)合該高速公路一般路段基本情況，提出了低填淺挖處理和路床處理、陡坡、縱向填挖交界，以及半填半挖處理的控制要求，最后對填方路基和一般挖方路基的坡率進(jìn)行了控制。

參考文獻(xiàn)

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