高速公路填砂路基設計要點分析

王鑫

【摘 要】本文對高速公路填砂路基的概念進行了闡述，對高速公路填砂路基設計中應該注意的問題進行了分析，以便更好的提高填砂路基的質(zhì)量。

【關鍵詞】高速公路；填砂路基；設計

經(jīng)過多年的建設與發(fā)展，我國公路事業(yè)迅猛發(fā)展，取得了舉世矚目的成績。隨著新技術、新材料、新工藝的大量涌現(xiàn)及實踐應用，高速公路建設進入了一個嶄新的建設時期，一些新問題也隨之而來。在高速公路建設中，路面與路基是質(zhì)量控制的重點與難點。其中路基作為基礎工程，其施工質(zhì)量直接決定著公路的使用壽命。填砂路基因自身的優(yōu)越性，廣泛應用于高速公路路基工程施工。不僅利于保證路基工程質(zhì)量，也便于降低工程造價。但是填砂路基會由于失水而出現(xiàn)不穩(wěn)，導致路面裂縫的出現(xiàn)。因此，對于填砂路基的設計應該重點關注。

1 高速公路填砂路基

填砂路基，顧名思義，就是用砂作為路基填料的路基填筑技術，實行分層填筑、分層壓實，這是當前公路建設中廣泛應用的路基填筑施工方法。砂是一種透水性好、飽水易壓實、毛細水上升高度小，且施工后沉降小的材料，是公路工程中不可多得的優(yōu)質(zhì)路基填料。在高速公路路基施工中用砂作為填料，一方面，可以借助砂的優(yōu)越性，解決優(yōu)質(zhì)路基填料日益匱乏的問題，增強公路路基的滲水性能，緩解施工受雨季影響大的問題；另一方面，也可以疏通河道、節(jié)省資源，減少對土地資源的占用，保護當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。特別是我國南方地區(qū)河流眾多，河砂資源豐富，完全可以利用自身的地理位置優(yōu)勢，采用砂作為高速路基的填料，就地取材，極大降低了運輸費用，便于降低高速公路工程造價。由此可見，用砂作為高速公路路基填料，不僅能確保路基工程符合高速公路設計要求，也能降低工程造成、保護生態(tài)環(huán)境，是一條經(jīng)濟效益、社會效益和工程效益明顯的路基填筑方法，應在全國范圍內(nèi)推廣開來。

盡管砂是一種優(yōu)質(zhì)的路基填料，但是存在失水后易松散、坍塌，不易于壓實，干穩(wěn)定性差等缺陷，對路堤邊坡穩(wěn)定性有著嚴重影響。為了充分發(fā)揮砂的優(yōu)越性，應在高速公路填砂路基設計與施工中加強對邊坡穩(wěn)定性的控制，最大程度地克服其缺陷，盡量消除這些缺陷帶來的不利影響。

2 高速公路填砂路基設計要點

高速公路填砂路基具有自己的一些特性，由于它本身的填充物幾乎全部是砂，這決定了其穩(wěn)定性與傳統(tǒng)的粘土細粒所填充的路基有所不同，并且，填砂路基還要進行包邊與封頂，這些都是傳統(tǒng)的粘土路基所不具備的施工環(huán)節(jié)，也就是說，包邊土與頂封層是只有填砂路基具備的特殊結(jié)構，這就要求我們的技術人員要在將這個部分設計合理，這樣才能夠避免很多不必要的麻煩。由于填砂路基的特殊性，技術人員在進行設計的時候，需要注意以下幾個方面：

2.1 顆粒粒徑的控制

砂芯一般為質(zhì)量合格的江砂、河砂或海砂，在路基的中部，砂芯作為填砂路基的重要組成部分，對路面結(jié)構、車輛荷載具有重要作用。如果施工人員采用車載運輸?shù)姆绞竭M行材料填筑則對顆粒粒徑?jīng)]有要求，高速公路路基的填筑材料一般不宜使用粉砂。在對浸水路堤進行填筑時最好使用透氣性好的材料，施工人員在使用細砂、粉砂等材料進行填筑時應充分考慮到振動液化的影響。

2.2 含泥量的控制

在填砂路基施工的過程中，砂的含泥量對工程質(zhì)量有著直接的影響，不僅會影響到混合料的粘聚力，而且對砂料的抗剪強度指標也有影響。若泥土的含量在合理的范圍內(nèi)，則會提高砂的粘聚力，若泥土含量過多，則會對砂料的滲透性有嚴重影響，在砂料中摻和泥土對砂料的滲透性有著不利影響，會嚴重降低砂料的滲透

2.3 路堤邊坡防護設計

包邊土一般位于公路兩邊的邊坡處，為了保證路堤的穩(wěn)定性，包邊土多為粘土，這種土有利于包裹包裹砂芯，對于防止弱粘聚力、流動性強的砂粒崩落都有著重要的作用，包邊土還能有效保護保護邊坡免受水流沖刷和易于綠化此外，為了增強側(cè)向約束的效果，施工人員可以使用土工布將砂芯外側(cè)堆砌砂袋進行包裹，包邊土與砂芯能夠同時進行施工，且包邊粘土的密度通常大于砂的密度，在整個路堤的寬度中包邊土所占比重也較小，因此，施工人員無需考慮類似新路基一老路基～新路基這一體系中的差異沉降，這也主要是新路基對老路基的擾動所帶來的。

2.4 頂封層設計

用作砂路基的封層，不僅能夠有效防止因揚砂造成沿線環(huán)境污染而且還能減少因雨水等對砂顆粒造成的沖刷流失。用作路面結(jié)構的改善層，上封層在路面墊層下部的位置，如果在材料給定的情況下，路面各結(jié)構層的模量值一般變化較小，這主要是因路基沉降不均勻所造成的，在某種程度上可將頂封層的存在理解為墊層厚度的增加，這有利于減少因潛在路基沉降不均勻?qū)β访娼Y(jié)構造成的不利影響

2.5 防排水設計

在路基兩側(cè)設計排水溝，使得填砂路基遇到水的時候，能夠及時將水排到外面，在路堤基底的設計時，應設置橫縱向盲溝，使橫向盲溝與縱向盲溝有效相通，為增強盲溝的隔水性，應使用碎石進行填充，用上覆土工布進行包裹，為了有效達到隔水效果，在對下封層進行設計時可以使用粘土、亞粘土這樣有利于使路基滲水有效及時的排放到路基邊溝，能有效避免因路基底層長期受水浸泡而導致的下沉。

2.6 邊坡的設計

邊坡穩(wěn)定性是土力學領域中的一個古老問題，是高速公路填砂路基工程設計與施工的主要控制要素之一。路基作為公路工程的結(jié)構基礎，要承受路面所帶來的所有荷載壓力，是高速公路質(zhì)量的基礎保障。若邊坡穩(wěn)定性設計與施工不符合要求，必然埋下巨大的安全隱患，很可能造成重大的安全事故。這就要求路基具有足夠的穩(wěn)定性，應加強對路堤邊坡穩(wěn)定性的研究分析。

在高速公路填砂路基施工中，一般采用定量方法來評價路堤邊坡穩(wěn)定性?；诩羟袕姸日蹨p法的路基邊坡穩(wěn)定性分析，是現(xiàn)今高速公路路基施工中最常運用的一種方法。與過去的極限平衡法相比，剪切強度折減法不僅能夠滿足力的平衡條件，還考慮到了土體應力應變關系及復雜邊界條件，無需事先確定滑動面形狀和位置。在剪切強度折減法中，其把邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)定義為：土體的實際剪切強度與臨界破壞時的折減后剪強度的比值。

3 總結(jié)

填砂路基是一種高效、低能耗、低費用的路基填筑技術，在我國高速公路路基工程中有著廣泛應用。由于砂存在失水后易松散、不易壓實等缺陷，使得填砂路基設計的難度較大，必須要結(jié)合實際情況，做好相關設計工作。

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[責任編輯：王偉平]