路基工程設(shè)計(jì)思路探討

高 林

（河北省衡水市公路勘測(cè)設(shè)計(jì)所，河北 衡水 053000）

0 引言

路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，取決于土的性質(zhì)和當(dāng)?shù)氐淖匀灰蛩?，并與填土的高度和施工技術(shù)有關(guān)。路基是公路工程的重要組成部分，是路面的基礎(chǔ)，它和路面共同承擔(dān)著行車(chē)作用傳遞來(lái)的荷載，沒(méi)有堅(jiān)固、穩(wěn)定的路基，就沒(méi)有穩(wěn)固的路面。因而保證路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性是保證路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性以及增強(qiáng)公路整體強(qiáng)度的前提，反之，只有穩(wěn)固的路基，沒(méi)有結(jié)構(gòu)合理、密實(shí)、穩(wěn)定的路面也是不行的。理論和試驗(yàn)及工程實(shí)踐證明：技術(shù)方面的主要措施是對(duì)路基進(jìn)行必要的碾壓和技術(shù)處理，使其達(dá)到要求的密實(shí)度，路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性就有了可靠的保證，在這種路基上修筑路面就不會(huì)因路基而破壞，然后，對(duì)路面的礦料級(jí)配、路面的種類(lèi)等加以比較選擇、精心施工，才能使公路整體強(qiáng)度增加，整體穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)要求及實(shí)現(xiàn)其社會(huì)效益。

1 路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性分析

車(chē)輛是通過(guò)車(chē)輪把荷載傳給路面，由路面?zhèn)鹘o路基的。如果路基的強(qiáng)度不夠或抗變形能力不足以抵抗這些應(yīng)力、應(yīng)變及位移，路面會(huì)出現(xiàn)斷裂，路基路面結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)沉陷。因此要求路基路面結(jié)構(gòu)整體及各組成部分都具有與行車(chē)荷載相適應(yīng)的承載能力。

在天然地表面建造的道路結(jié)構(gòu)物改變了自然的平衡，在達(dá)到新的平衡之前，道路結(jié)構(gòu)物處于暫時(shí)的不穩(wěn)定狀態(tài)。新建的路基路面結(jié)構(gòu)在大氣中，經(jīng)常受到氣候、降雨與濕度變化的影響，結(jié)構(gòu)物的物理、力學(xué)性質(zhì)將隨之改變，處于另外一種不穩(wěn)定狀態(tài)。路基路面的穩(wěn)定性與以下因素有關(guān)：公路沿線的地形、地貌和海拔高度等地理地質(zhì)條件、氣溫、降水和濕度等氣候條件；地表排水、常水位、有無(wú)地表積水和積水時(shí)期的長(zhǎng)短等水文條件以及土的類(lèi)別等。

2 路基填土的選擇

填方路基應(yīng)優(yōu)先選用級(jí)配較好的礫類(lèi)土、砂類(lèi)土等粗粒土作為填料，填料最大粒徑應(yīng)小于150mm。泥炭、淤泥、凍土、強(qiáng)膨脹土、有機(jī)土及易溶鹽超過(guò)允許含量的土等，不得直接用于填筑路基。冰凍地區(qū)的路床及浸水部分的路堤不應(yīng)直接采用粉質(zhì)土填筑。液限大于50%、塑性指數(shù)大于26的細(xì)粒土，不得直接作為路堤填料。浸水路堤應(yīng)選用滲水性良好的材料填筑。當(dāng)采用細(xì)砂、粉砂作填料時(shí)，應(yīng)考慮振動(dòng)液化的影響。橋涵臺(tái)背和擋土墻墻背應(yīng)優(yōu)先選用滲水性良好的填料。在滲水材料缺乏的地區(qū)，采用細(xì)粒土填筑時(shí)，宜用石灰、水泥、粉煤灰等無(wú)機(jī)結(jié)合料進(jìn)行處治。

本設(shè)計(jì)填方路基采用土石混合料等填筑，優(yōu)先采用強(qiáng)度高、粒徑小、透水性良好的材料進(jìn)行填筑。填筑時(shí)分層填筑。透水性較小的土壤填于下層，透水性較好的土壤填于上層，以利于排水和路基分層壓實(shí)穩(wěn)定，以避免出現(xiàn)土壤雜亂填筑所導(dǎo)致的水囊與滑動(dòng)現(xiàn)象。路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，取決于土的性質(zhì)和當(dāng)?shù)氐淖匀灰蛩?。并與填土的高度和施工技術(shù)有關(guān)。在填土?xí)r應(yīng)綜合考慮，據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2004）可知，路基填料最小強(qiáng)度和最大粒徑如表1所示。

表1 路堤填料最小強(qiáng)度要求

對(duì)于公路路床填料應(yīng)均勻、密實(shí)，符合表1要求。同時(shí)要求路床填料最大粒徑應(yīng)小于100mm，路床頂面橫坡與路拱橫坡一致。路床加固應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、降水量、地下水類(lèi)型及埋藏深度、加固材料來(lái)源等采取相應(yīng)加固措施。路床土最小強(qiáng)度和壓實(shí)度要求見(jiàn)表2。

表2 路床土最小強(qiáng)度和壓實(shí)度要求

3 路基設(shè)計(jì)的基本要求

設(shè)有中央分隔帶的高速公路,路基設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)為中央分隔帶的外側(cè)邊緣標(biāo)高。在設(shè)置超高加寬路段，則為設(shè)置超高加寬前的路基邊緣高度。路基應(yīng)根據(jù)其使用要求和當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，并結(jié)合施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，既有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，又要經(jīng)濟(jì)合理。影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定的地面水和地下水，必須采取攔截或排出路基以外的措施，做好綜合排水設(shè)計(jì)，形成完整的排水系統(tǒng)。

4 路基邊坡防護(hù)

坡面防護(hù)，主要是保護(hù)路基邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及濕度變化的影響，防止和延緩軟弱巖土表面的風(fēng)化、碎裂、剝蝕演變進(jìn)程，從而保護(hù)路基邊坡的整體穩(wěn)定性，在一定程度上還可以兼顧路基美化和協(xié)調(diào)自然環(huán)境。邊坡防護(hù)設(shè)施不承受外力作用，必須要求坡面巖土整體穩(wěn)定牢固，但護(hù)面墻可用于極限穩(wěn)定邊坡。對(duì)于土路堤的坡面鋪砌防護(hù)工程，最好待填土沉實(shí)或夯實(shí)后再施工，并根據(jù)填料的性質(zhì)及分層情況決定防護(hù)方式。鋪砌的坡面應(yīng)預(yù)先整平，坑洼處應(yīng)填平夯實(shí)。常用的坡面防護(hù)設(shè)施有植物防護(hù)和工程防護(hù)兩大類(lèi)。

4.1 植物防護(hù)

植物防護(hù)就是在邊坡上種植草叢或樹(shù)木或兩者兼有，以減緩邊坡的水流速度，利用植物根系固著邊坡表層土壤以減輕沖刷，調(diào)節(jié)邊坡土的濕溫，起到固結(jié)和穩(wěn)定邊坡的作用。植物防護(hù)還可以綠化環(huán)境，美化路容，易于和周?chē)坝^協(xié)調(diào)。它可視為有生命防護(hù)，這對(duì)于坡高不大，邊坡比較平緩且適合種植的土質(zhì)邊坡都是應(yīng)當(dāng)首先選用的防護(hù)設(shè)施，其方法有種草、鋪草皮和植樹(shù)。土質(zhì)邊坡防護(hù)也可采用拉伸網(wǎng)草皮、固定草種布和網(wǎng)格固定撒種，用土工合成材料進(jìn)行土質(zhì)邊坡防護(hù)的邊坡坡度宜在1:1.0～1:2.0之間。邊坡防護(hù)工程應(yīng)在穩(wěn)定的邊坡上設(shè)置。在適宜植物生長(zhǎng)的土質(zhì)邊坡上，應(yīng)優(yōu)先采用種草、鋪草皮和植樹(shù)等植物防護(hù)設(shè)施。由于本設(shè)計(jì)路段以粘性土為主，且路堤邊坡為1∶1.5，坡度較緩，因此在本設(shè)計(jì)中，對(duì)于一般路堤，植物防護(hù)設(shè)施主要采用種草和鋪草皮。

4.2 工程防護(hù)

對(duì)不適宜植物生長(zhǎng)的土質(zhì)填挖方邊坡或風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理發(fā)育的巖石路基邊坡，以及碎（礫）石上的挖方邊坡等，可采用工程防護(hù)措施即設(shè)置人工構(gòu)造物防護(hù)。工程防護(hù)的形式有砂漿抹面、勾縫或噴涂以及石砌護(hù)坡或護(hù)面墻等。它屬于無(wú)機(jī)物防護(hù)，以石質(zhì)路塹邊坡為主。本設(shè)計(jì)工程防護(hù)設(shè)施主要采用護(hù)面墻。

護(hù)面墻是采用漿砌片石結(jié)構(gòu)，用于封閉各種軟質(zhì)巖層和較破碎的挖方邊坡，使之免受大氣影響而修建的墻體，以防止坡面繼續(xù)風(fēng)化。在本設(shè)計(jì)中，部分路段因挖方邊坡為風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理發(fā)育的巖石邊坡，故采用漿砌片石護(hù)面墻進(jìn)行防護(hù)。上述路段均采用M7.5漿砌片石護(hù)面墻。面墻除自重外，不承受其它荷載，也不承擔(dān)墻后的土壓力，因此護(hù)面墻所建地段挖方邊坡自身保持穩(wěn)定。縱向每10m設(shè)一條伸縮縫或沉降縫，縫寬3cm，采用瀝青麻絮填塞，深入10~20cm，并每隔2～3m設(shè)直徑為10cm的泄水孔。

5 結(jié)語(yǔ)

文章結(jié)合公路路基設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)公路中路基設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)例分析，提出路基設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié)的考慮要點(diǎn)及其相關(guān)設(shè)計(jì)思路，可為道路路基設(shè)計(jì)提供實(shí)際參考。

[1]鄭佳楠，李昕昕．論東毛高速公路路基設(shè)計(jì)[J]．技術(shù)與市場(chǎng)， 2012， 28（5）： 118-119．

[2]毛玉頂．彭水至武隆高速公路的路基設(shè)計(jì)新理念[J]．路基工程， 2006， 31（12）： 31-33．

[3]周揚(yáng)，王華治，王燕．公路路基設(shè)計(jì)小議[J]．公路工程， 2007， 23（10）： 11-15．