公路路基及路面设计实践分析
2013-04-16李军
李 军
(河北承德交通勘察设计院有限公司,河北 承德 067000)
1 工程概况
某公路某标段采用双向四车道高速公路标准,设计速度为100km/h,分为整体式路基和分离式路基。行车道和硬路肩采用2%的路拱横坡,土路肩横坡一般为4%。对于整体式路基,路线中心线为平面设计线,超高采用绕中央分隔带外边缘(即距路线中心线1m处)旋转的方式。对于分离式路基,平面设计线距路线前进方向左侧土路肩边缘1m处,平面设计线、超高旋转轴、高程设计线均在同一位置。现针对该公路标段的公路排水及其防护问题进行深入探讨。
2 路基、路面排水设计
2.1路基排水设计
路基路面排水设计应当充分考虑现状,尤其是沿线地形、气象、水文地质等条件,结合路基的填挖情况,合理的选择排水形式,使路基排水与沿线桥涵以及自然沟渠形成较完善的综合排水系统,以确保排水通畅,防止路面水冲刷路基边坡和地面径流冲蚀路基,并防止路面积水影响行车安全。
路基排水系统由边沟、截水沟、排水沟、急流槽、跌水和天然河沟等组成。路基排水自成体系,原则上不与农田灌溉、水塘鱼池相干扰。根据沿线地形、地貌、气象、水文、地质等条件,结合沿线桥涵、排洪沟渠、天然沟谷分布和设置情况,依据本地区水文特点、暴雨强度、地表滞留系数,经水文计算,分析比较,合理确定排水构造物断面形式和尺寸。
对本项目的一般路段,边沟均采用0.5m×0.5m的矩形,采用M7.5浆砌片石加固;沟底纵坡与路线纵坡相同,但不应小于0.3%。对设置挡土墙及护脚路段均采用0.8m×0.5m的浆砌片石矩形边沟。路线经过村镇时,边沟均采用钢筋混凝土盖板边沟。同时考虑到远期预设边沟路段,为了保证远期的排水需求,现在道路右侧硬路肩外侧加设0.5m×0.5m盖板边沟,并每隔50m设置一道横向排水管。在挖方路段设置排水盲沟,利用“碎石盲沟+透水管”的方式将路基水排出,保证路基稳定性。同时设计时考虑到为拦截坡面水,防止边坡冲刷破坏,在边坡平台上设置了平台截水沟,采用M7.5浆砌片石加固。根据地形水文条件,部分挖方路段距坡口不小于5m处设置截水沟,以减轻路堑边沟的排水压力,降低水流对路堑边坡或路基坡脚的冲刷。截水沟采用浆砌片石矩形断面,尺寸采用0.5m×0.5m。在截水沟和边沟的出水口设置急流槽,采用M7.5浆砌片石加固。
2.2 路面排水设计
本项目一般路段行车道横坡采用1.5%,土路肩横坡采用3.0%。路面排水采用横向漫流式。路面水顺着路面横坡及纵坡组成的合成坡度将路面水沿路肩漫流而下,排至路基排水沟中。对于一般挖方路段,挖方路段采用分散排水和集中排水两种方式,路面水通过边沟排至填方路段排水沟内;当挖方较大,雨水通过山坡截水沟、平台截水沟、急流槽、边沟等,集中排至路基排水沟中。
对于一般填方段,采用分散排水和集中排水两种方式。当填土高度不超过4m时,采用分散排水;当填土高度超过4m时,采用集中排水方式,即通过设置急流槽将路面水排至路基排水沟中。同时对于农田段路基、路面水不得排入农田,而应通过排水沟排入最近的桥涵构造物及河沟中。施工时可根据实际地形调整边沟纵坡,但必须保证边沟纵向坡度满足施工规范要求。
3 路基边坡防护设计
路基边坡防护设计应当依据《公路路基设计规范》(JTG D30—2004)执行,同时设计时应当综合考虑工程地质、水文地质、边坡高度、本地区气候环境条件、施工条件和工期等因素,对路基稳定性不足和存在不良地质路段,进行防护与支挡加固的综合设计。使防护方案经济、适用、美观,保护生态环境,防止水土流失,以达到保护边坡的目的。
3.1 填方边坡设计
对一般填方边坡,填方高度小于10m时,采用铺草皮防护;边坡高度超过10m时,采用骨架护坡并植草绿化。对高填方边坡,尤其是对占地不敏感、前后路段有条件放坡的路段,采用放缓边坡、骨架防护及绿化自稳的方案,以减少投资。对韶关核电厂厂区高填方路段(填方高度10~14m),采用分级放缓边坡,人字形骨架及铺草皮防护,并设置3m宽的硬化平台及人行踏步(兼急流槽)。而本项目为减少占用河道,在该路段左侧设置挡墙支护,以收缩坡脚。白沙村路堤由于该段河床较深、较陡且易受冲刷,本段左侧设置桩基挡墙防护,挡墙顶端设置于土路肩范围内。浸水路堤及受水流冲刷的路基,设浆砌片石护坡,铺砌高度在设计水位以上0.5m。
3.2 挖方边坡防护采用分级多样化设计
对石质挖方边坡设计,应当根据岩石的性质和风化程度选取适当坡率,对一般较稳定岩质边坡,分别采用生物或客土喷播植草,以达到坡面绿化及抗冲刷的目的。对风化较严重岩质边坡,如放缓边坡将大大增加废方,同时造成大面积剥蚀山体,环境、水土遭到破坏严重,可采用陡坡率、强加固的支护方案。土质挖方边坡、全风化石质边坡,根据坡面的整体稳定和土体的天然强度,在保证稳定的前提下,采用植草绿化或挖方衬砌骨架护坡并植草绿化。较浅的挖方路段,高度小于4m时采用普通喷播植草,大于4m且小于6m时采用三维网植草。本项目对于临江路段,鉴于本段地形较复杂,道路右侧山坡由于山体岩质风化较严重,多处出现滑坡,对道路影响较大,对该路段风化较严重深挖边坡采用人字形浆砌片石骨架防护、锚杆框架防护、护面墙结合客土喷播植草或三维网植草防护。
4 公路路面设计
路面结构方案的选择是根据路段所处的区域水文地质条件、交通量预测、沿线筑路材料分布以及当地的成功经验,综合考虑确定。本公路路面类型选取水泥混凝土路面,设计基准期为水泥混凝土路面20年,标准轴载为BZZ—100,设计基准期内设计车道标准轴载累计作用次数为8.146×106次,水泥混凝土路面设计抗弯拉强度为5.0MPa。
经研究考虑,本项目采用水泥混凝土面层,考虑到混凝土结构的温度收缩特性,面板均需按一定间距设纵、横向接缝。面层采取26cm水泥混凝土,0.6cm乳化沥青稀浆封层+沥青透层,基层采用20cm水泥稳定级配碎石,底基层采用20cm水泥稳定碎石。水泥混凝土路面需要设置各种类型的接缝,以减少伸缩变形和翘曲变形受到约束产生的内应力,提高水泥路面的寿命和质量。混凝土面板的接缝严格按照《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30—2003)的规定设置。本项目水泥混凝土路面采用5m×4.5m的板块。
对路面胀缝一般设置在桥涵相接处、凹型曲线底部或和公路交叉口的地方,或根据施工温度设置,并采用补强钢筋支架。胀缝填料采用沥青橡胶(或改性沥青),接缝板采用泡沫橡胶板。一般路段根据施工进度每隔约500m设置一道胀缝。在平交加铺转角的交叉口起终点和桥梁两端均设置横向胀缝。横向缩缝采用设传力杆的假缝,传力杆采用φ32的光圆钢筋,长45cm,间距30cm设置。缩缝(假缝)用二次锯切形成,第一次用薄锯片进行锯切,第二次用厚锯片浅锯加宽缝隙上部,清除杂物后填以沥青橡胶或改性沥青等填缝料。对公路路面的横向施工缝应尽可能少设置,必须设置时应设置在缩缝或胀缝处,如每日施工结束或因临时原因中断时,则必须设置横向施工缝,其位置设在胀缝或缩缝处,设在缩缝处的施工缝采用加传力杆的平缝形式,设在胀缝处的施工缝构造与胀缝相同。纵向施工缝采用平缝,并在板厚中央设置拉杆,以防止接缝张开和板的上下错动。
5 结语
本文结合公路设计实例,重点对公路路基、路面排水、路基防护及其路面设计进行详细阐述,同时提出对路基路面排水设计应当充分考虑现状,尤其是沿线地形、气象、水文地质等条件,结合路基的填挖情况,合理选择排水形式及其排水系统,对路基防护根据不同工程地质条件、填挖情况及边坡高度分别处理。
[1]王金栋.公路路基路面的排水浅谈[J].经营管理者, 2010, 28(8): 118-119.
[2]项颖,周坚.公路路基路面排水设计需注意的一些问题[J].中国新技术新产品, 2010, 27(4): 31-33.
[3]李英来.浅谈公路路基路面的排水设计[J].黑龙江科技信息, 2011, 31(12): 57-58.