高等級(jí)公路路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

劉杰

摘 要：在高等級(jí)道路設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)要點(diǎn)就是路基的設(shè)計(jì)。路基設(shè)計(jì)的合理性不僅關(guān)系到整個(gè)道路的設(shè)計(jì)合理性，還關(guān)系到行車(chē)的安全問(wèn)題。本文以某二級(jí)公路路基設(shè)計(jì)為例，闡述了路基主體以及附屬設(shè)施設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：路基；公路；路塹；路堤；路寬；壓實(shí)

引 言

公路路面的基礎(chǔ)是路基，路基不僅承受著來(lái)自路面的重量以及行車(chē)的荷載，還需要承受來(lái)自自身土體的重量。在二級(jí)公路路基設(shè)計(jì)中，必須保證路基的穩(wěn)定性以及強(qiáng)度，并且保證路基不會(huì)產(chǎn)生變形的現(xiàn)象。以下主要結(jié)合某工程實(shí)例闡述了高等級(jí)公路路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 工程概況

本工程路基設(shè)計(jì)為某二級(jí)公路K00+0.000～K03+340.954范圍內(nèi)的道路路基設(shè)。該二級(jí)公路未山嶺重丘區(qū)二級(jí)公路，該公路的設(shè)計(jì)車(chē)速為60km/h，道路全長(zhǎng)3340.954m，起點(diǎn)樁號(hào)為K00+0.000，終點(diǎn)樁號(hào)為K03+340.954。路基寬度為10m，其中行車(chē)道寬7.0m，兩邊土路肩各0.75m，硬路肩各0.75m。工程路基主要是根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚匚锖侠淼脑O(shè)計(jì)出路基的類(lèi)型和構(gòu)造。必須嚴(yán)格保證路基的壓實(shí)。壓實(shí)時(shí)采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)控制，土方要求分層碾壓，按道路路基施工規(guī)范要求進(jìn)行施工。填方路段路堤在路槽以下0～80cm深度范圍內(nèi)壓實(shí)度為>95%，80～150cm深度范圍內(nèi)壓實(shí)度為>93%，挖方路段路塹在0～30cm深度范圍內(nèi)壓實(shí)度為>95%。

2 路基類(lèi)型與構(gòu)造

根據(jù)路基填挖情況的不同，可以將路基橫斷面形式分成以下三種類(lèi)型。

2.1 路 塹

路塹是全部在天然地面開(kāi)挖而成的路基。圖1是幾種常見(jiàn)的橫斷面形式，有全挖路基、臺(tái)口式路基及半山洞路基。

根據(jù)本次公路情況，路塹形式主要采用的是圖1（a）圖所示的形式，在挖方較大的地方設(shè)置截水溝，并設(shè)置邊溝和坡面防護(hù)。

2.2 路 堤

路堤指的是全部利用巖土填筑成為的路基，本次設(shè)計(jì)中的路堤均屬于一般路堤，其橫斷面形式如圖2所示。

2.3 半天半挖路基

半填半挖路基是指當(dāng)天然地面橫坡較大，且路基較寬，需要一側(cè)開(kāi)挖而另一側(cè)填筑時(shí)而行程的路基。半填半挖路基若處理的得當(dāng)，可以保持土石方數(shù)量平衡，路基穩(wěn)定可靠，是一種比較經(jīng)濟(jì)的斷面形式。

3 路基設(shè)計(jì)

在水文地質(zhì)條件較好的情況下進(jìn)行的路基設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有選擇路基斷面形式，確定路基寬度與高度；選擇路堤填料與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)；確定邊坡形狀與坡度；路基排水系統(tǒng)布置和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；坡面防護(hù)與加固設(shè)計(jì)；附屬設(shè)施設(shè)計(jì)。

3.1 路基寬度

路基寬度主要指的是兩側(cè)路肩肩寬與行車(chē)道路寬度的綜合。路面寬度根據(jù)設(shè)計(jì)通行能力及交通量的大小而定，一般每個(gè)車(chē)道寬度為3.50～3.75m。各級(jí)公路路基寬度按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。本工程路基寬度為10m，其中行車(chē)道寬7.0m，兩邊土路肩各0.75m，硬路肩各0.75m。

3.2 路基高度

路基高度是指路堤的填筑高度和路塹的開(kāi)挖深度，是路基設(shè)計(jì)標(biāo)高和地面標(biāo)高的差值。通常路基高度是指路基中心線(xiàn)標(biāo)高與原地面標(biāo)高之差。從路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求出發(fā)，路基上部土層應(yīng)處于干燥或中濕狀態(tài)，路基高度應(yīng)根據(jù)臨界高度并結(jié)合沿線(xiàn)具體條件和排水及防護(hù)措施確定路堤的最小填土高度。

3.3 路基邊坡坡度

公路路基邊坡坡度，可用邊坡高度H與邊坡寬度b之比表示，并H=1，H：b=1：0.5（路塹邊坡）或1：1.5（路堤邊坡），通常用1：n（路塹）或1：m（路堤）表示其坡率，稱(chēng)為邊坡坡率。

3.4 路基壓實(shí)

路堤填土需分層壓實(shí)，使之具有一定的密實(shí)度。土質(zhì)路塹開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高以后，需檢驗(yàn)路基頂面工作區(qū)內(nèi)天然狀態(tài)土的密實(shí)度，該密實(shí)度通常低于設(shè)計(jì)要求，必要時(shí)挖開(kāi)后再分層壓實(shí)，使之達(dá)到一定的密實(shí)度。壓實(shí)度是以應(yīng)達(dá)到的干密度絕對(duì)值與標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法得到的最大干密度之比的百分率表征。表1為重型擊實(shí)方法為標(biāo)準(zhǔn)的路基壓實(shí)度。

4 路基附屬設(shè)施

在路基設(shè)計(jì)中，與路基相關(guān)的附屬設(shè)施主要包括取土坑、棄土堆、護(hù)坡道、碎落臺(tái)、堆料坪及錯(cuò)車(chē)道。這些設(shè)施是路基設(shè)計(jì)的重要組成部分，合理的設(shè)置這些設(shè)施是十分重要的。

4.1 取土坑與棄土堆

路基土石方的填挖平衡是公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本原則，但在實(shí)際情況中往往難以做到完全平衡。當(dāng)工程有借方和棄方時(shí)，首先要合理的選擇地點(diǎn)，即確定取土坑和棄土堆的位置。路旁取土坑，深度約為1m或稍大些，寬度依用土數(shù)量和用地允許而定。為防止坑內(nèi)積水危害路基，當(dāng)?shù)添斉c坑低高度不足2.0m時(shí)，再路基坡腳與坑之間需設(shè)寬度≮1.0m的護(hù)坡平臺(tái)，坑低設(shè)縱橫排水坡及相應(yīng)設(shè)施。路基開(kāi)挖的廢方應(yīng)盡量加以利用，如用以加寬路基或加固路堤，填補(bǔ)坑洞或路旁低洼。廢方一般選擇路旁低洼處，就近棄堆。當(dāng)原地面斜坡度小于1：5時(shí)，路旁?xún)蓚?cè)均可以設(shè)棄土堆，路面較陡時(shí)，宜設(shè)在路基下方。

4.2 護(hù)坡道與碎落臺(tái)

護(hù)坡道是保護(hù)路基邊坡穩(wěn)定性的措施之一，設(shè)置的目的是為了加寬邊坡橫向距離，減小邊坡平均坡度。護(hù)坡道最少寬為1m。通常護(hù)坡道寬度d，視邊坡高度h而定，h≥3.0m時(shí)，d=1.0m；h=3～6m時(shí)，d=2m；h=6～12m時(shí)，d=2～4m。護(hù)坡道一般設(shè)在挖方坡腳處，邊坡較高時(shí)亦可設(shè)在邊坡上方及挖方邊坡的邊坡處。碎落臺(tái)設(shè)于石質(zhì)或土質(zhì)土的挖方邊坡坡腳處，主要供零星土石碎塊下落時(shí)臨時(shí)堆積，一保護(hù)邊溝不致阻塞，亦有護(hù)坡道的作用。碎落臺(tái)寬度一般為1.0～1.5m。碎落臺(tái)上的堆積物要定期清理。對(duì)于本次工程來(lái)說(shuō)，由于填挖方和沿線(xiàn)地質(zhì)情況良好，因此可以不設(shè)置護(hù)坡道和碎落臺(tái)。

5 擋土墻設(shè)計(jì)

擋土墻是一種能夠抵抗側(cè)向土壓力，用來(lái)支撐天然邊坡或人工邊坡，保持土體穩(wěn)定的建筑物。但在路基設(shè)計(jì)中，是否設(shè)置擋土墻，應(yīng)通過(guò)與其他可能的技術(shù)方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定。擋土墻的類(lèi)型：按照墻的位置，擋土墻可分為：路塹墻、路堤墻、路肩墻和山坡墻等。按照墻的結(jié)構(gòu)形式，擋土墻可分為：重力式、衡重式、半重力式、懸臂式和錨桿式等等。

本設(shè)計(jì)中既有路塹墻又有路堤墻，其結(jié)構(gòu)均采用重力式。重力式擋土墻一般由墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施和伸縮縫等幾部分構(gòu)成。

6 路基防護(hù)與加固

路基防護(hù)是確保道路全天候使用，使路基不致因地表水流和氣候變化而失穩(wěn)的必要工程措施，是路基設(shè)計(jì)的主要項(xiàng)目之一，其重要性因道路技術(shù)等級(jí)的提高和交通量的急劇增長(zhǎng)而日益突出。路基防護(hù)與加固設(shè)施，主要有坡面防護(hù)、沿河路堤河岸沖刷防護(hù)以及軟濕地基的加固處理。坡面防護(hù)主要是保護(hù)路基邊坡表面免受雨水的沖刷，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、剝蝕演變過(guò)程，從而保證路基邊坡的整體穩(wěn)定性，在一定程度上還可兼顧路基美化和協(xié)調(diào)自然環(huán)境。

6.1 坡面防護(hù)

常用的坡面防護(hù)設(shè)施有植物防護(hù)（種草﹑鋪草皮﹑植樹(shù)等）和工程防護(hù)（抹面﹑噴漿﹑勾縫﹑石砌護(hù)面）。本次工程采用的是漿砌片石防護(hù)。下面簡(jiǎn)要介紹一下：漿砌片石護(hù)坡0.3～0.5m以上的塊（片）石砌筑，其厚度一般為0.2～0.5m?；A(chǔ)要求堅(jiān)固，底面宜采用1：5向內(nèi)傾斜的坡度。漿砌片石護(hù)坡每長(zhǎng)10～15m，應(yīng)留寬約為2.0cm的伸縮縫。護(hù)坡的中下部位應(yīng)設(shè)（10×10）cm的矩形或直徑為10cm的圓形泄水孔（間距一般為2～3m），泄水孔后0.5m范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置反濾層。對(duì)于路堤邊坡上的漿砌片石護(hù)坡，應(yīng)在路堤沉實(shí)或夯實(shí)后施工，以免應(yīng)路堤沉落而引起護(hù)坡的破壞。

6.2 地基加固

路基敷設(shè)于天然地基上，自身荷載較大，要求地基應(yīng)具有足夠的承載能力，以保持地基穩(wěn)定，需對(duì)地基進(jìn)行加固。加固的方法有：換填土層法、重捶壓實(shí)法、排水固結(jié)法、擠密法、化學(xué)加固法。本設(shè)計(jì)采用的是換填土層法。砂墊層厚度為0.8m，以中粗砂為主，顆粒的不均勻系數(shù)在2～4之間。

7 排水設(shè)計(jì)

路基排水設(shè)計(jì)主要根據(jù)本道路的等級(jí)和排水的通暢程度，并綜合考慮工程的造價(jià)和路面的結(jié)構(gòu)類(lèi)型來(lái)確定的。挖方路段及填方路堤邊坡高度小于邊溝深度的填方路段，應(yīng)在挖方邊坡或填方邊坡坡腳外設(shè)置邊溝，以匯集和排泄降落在坡面和路面上的表面水。

常用的路基地面排水設(shè)備有邊溝、截水溝、跌水與急流槽等，必要時(shí)還有渡槽、倒虹吸及積水池?？紤]到本次工程由于填挖高度較大以及南寧的雨水資料，所以涉及到的主要是邊溝排水并在全線(xiàn)都設(shè)置了邊溝排水，而且在挖方較大的地方設(shè)置了截水溝。下面簡(jiǎn)要介紹一下邊溝排水。

邊溝一般設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤的坡腳外側(cè)，多與路中線(xiàn)平行，用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。邊溝的縱坡（出水口附近除外）一般與路線(xiàn)縱坡一致。平坡路段，邊溝宜保持不小于0.5%的縱坡。特殊情況容許采用0.3%但邊溝口間距宜減短。邊溝的橫斷面形式有梯形、矩形和三角形以及流線(xiàn)形等。溝橫斷面一般采用梯形，梯形邊溝內(nèi)側(cè)邊坡為1：1.0～1：1.5，外側(cè)邊坡坡度與挖方邊坡坡度相同。梯形邊溝的底寬與深度約0.4～0.6m，水流少的地區(qū)或路段，取低限或更小，但不宜小于0.3m；降水量集中或地勢(shì)偏低的路段，取高限或更大一些。邊溝可采用漿砌片石，栽砌卵石和水泥混凝土預(yù)制塊防護(hù)。砌筑用的砂漿強(qiáng)度本公路采用M5。邊溝出水口附近，水流沖刷比較嚴(yán)重，必須慎重布置和采取相應(yīng)的措施。本次工程采用的邊溝形式為梯形邊溝，邊溝邊坡為1：1.5，溝深與高分別為0.5m，采用的漿砌片石修筑。

在路塹與路肩銜接處的布置邊溝排水，由于邊溝泄出水流流向路堤坡腳處，兩者高差大，因此因地制宜，根據(jù)地形與地質(zhì)等具體條件，將出水口延伸至坡腳以外，以免邊溝水沖刷填方坡腳。邊溝水流流向橋涵進(jìn)水口時(shí)，為避免邊溝流水產(chǎn)生沖刷，應(yīng)在作適當(dāng)處治。

8 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在公路路基設(shè)計(jì)中，所涉及到的設(shè)計(jì)內(nèi)容是比較多的，也是比較復(fù)雜的。上述通過(guò)對(duì)某高等級(jí)公路進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，希望為同類(lèi)工程作參考，有不足之處還望指出。

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