公路路基设计分析

2014-04-15努尔买买提木合塔尔

交通运输研究 2014年16期

努尔买买提·木合塔尔

（新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆乌鲁木齐830006）

1 公路路基设计思路

路基承受行车荷载作用，试验结果表明，路基的主要作用深度一般在路基顶面以下0.8m 以内。此部分路基按其作用可视为路面结构的路床，其强度与稳定性要求，可根据路基路面综合设计的原则确定。鉴于天然地面的高低起伏、高程不同，路基设计需根据路线平、纵、横设计，精心布置，确定高程，为路面结构提供具有足够宽度的平顺基面。

为了确保路基的强度与稳定性，使路基在外界因素作用下，不致产生不允许的变形，在路基的整体结构中还必需包括各项附属设施，其中有路基排水、路基防护等。鉴于在实际路基设计中，路基高程与原地面高程有差异，且各路段岩土性质变化，各处附属设施布置不尽相同，因此各路段的路基横断面形状差别很大。一般路基通常是指在正常的地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度小于规范规定高度和深度的路基。通常认为一般路基可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型断面或设计规定，不必进行个别论证和验算。对于超过规范规定的高填、深挖路基，以及地质和水文等条件特殊的路基，为确保其具有足够的强度与稳定性，需要进行个别设计和验算。

2 路基设计原则

（1）对于路基横断面形式，一级设计参数应当针对不同地形地质条件作合理的调整。根据公路沿线工程地质条件，参照高速公路路基设计和施工经验，路基设计应当本着因地制宜、就地取材的原则，选择合理的路基横断面形式和边坡坡率，并结合设计完善的排水设施、防护工程，采取切实有效的地基处理和病害防治措施，避免各种不利因素对路基的危害，确保路基具有足够的强度、稳定性和耐久性。

（2）原则同意对浅层软土路段采用清除换填，对深层软土路段采用砾石桩及加铺砂砾垫层，盐渍土路段采用换填砾类土及设置隔断层的处治方案。结合工程地质勘察成果，深化处治方案，确保路基稳定。对特殊性岩土及不良地质路段的地质勘察，投入多种先进仪器设备，加大勘察广度和力度，确保地质资料的准确性和典型性，为设计方案提供详实的勘察资料；设计中，深入研究上述不良地质路段的地质类型、水文特点、气候特征，广泛利用成熟先进、有针对性的处理措施，多方比选、多点论证，确保该段落内路基的稳定、工程的安全、行车的舒适、景观的和谐。

（3）低填浅挖路基设计。为了提高路床的压实度，当清除表土之后路基填土高度仍小于路面和路床总厚度时，对路床0～50cm范围内地基土进行超挖并分层回填碾压，对路床50～80cm 范围内地基土进行翻松碾压，最终使0～80cm路床范围内地基土压实度达到设计规定值。

（4）挖台阶处理设计。对于纵向或横向地面自然坡度陡于1∶5的路段，对原地面开挖台阶，分层台阶宽度不小于2m，并设向内倾3%的横坡。

（5）桥头路基设计。桥头路基的处理主要是解决桥头跳车病害。高速公路桥头跳车主要是由于路基填料质量不合格、路基压实度不够、刚柔路面突变产生振动作用促使路基塑性变形过大、台后填料受渗水侵蚀变形等引起桥台与台后路基过大的差异沉降。据此，采用以下综合措施预防（或减小）桥头过大差异沉降的产生。桥头一定范围内地基和路基填土必须分层夯实，其压实度不应小于96%，并切实做好台背填土防护工程，防止受水流侵蚀和冲刷。重型压路机压不到的地方要求用小型机具分层夯实。桥头路基路床范围压实度（重型击实试验法）不得小于97%。在桥头设置搭板（搭板长不小于6m），使桥头路基顶面处刚度渐变过渡。台背回填应采用透水性好的材料，不得采用含有泥草、腐殖物或冻土块的土。明涵两侧各设置水泥稳定砂砾（加厚）作为刚柔过渡段，以防止跳车。对桥涵台背回填处，纵向挖台阶，台阶宽度不小于1m，并设向内倾3%横坡。

3 工程实例

本标段路线全线甩开老路（G314线），另辟新线，老路作为辅道利用。老路于1997～2004 年分别通过实施路网工程和改建工程达到了目前的二级公路标准，设计车速为80km/h，路基宽度12.00m，路面宽度11.50m，行车道宽度2×4.50m，硬化路肩宽度2×1.25m，土路肩宽度2×0.25m。

3.1 横断面布置

全线主线采用整体式路基，路基宽度28.00m=0.75m（土路肩）+3.50m（硬路肩）+2×3.75m（行车道）+0.75m（路缘带）+3.00m（中央分隔带）+0.75m（路缘带）+2×3.75m（行车道）+3.50m（硬路肩）+0.75m（土路肩）。桥涵与路基同宽。

3.2 路基设计高程及路拱横坡

设计高程为中央分隔带外侧边缘路面高程。行车道、硬路肩横坡采用1.5%，土路肩采用3.0%。

3.3 路基超高和加宽

主线按高速公路标准设计，设计速度为120km/h，当平曲线半径小于5500m 时，设置超高缓和曲线，路基超高绕中央分隔带边缘线旋转；其余互通式立体交叉和分离式立体交叉匝道、被交线及改移老路段等，根据不同的设计速度及平曲线半径，对应采取不同的超高值。设置超高路段路拱横坡从-1.5%～1.5%的超高渐变率均大于1/330，最大超高值采用非冰冻地区8%。当平曲线半径小于250m时，按照《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）第7.6和第11.3.6条的相关要求，对平曲线进行加宽。

3.4 特殊路基设计

（1）盐渍土

针对本工程沿线局部路段分布有盐渍土，土体含硫酸盐、亚硫酸盐、氯化物及亚氯化物，呈弱～过盐渍土，土质成分有角砾、粉土、粉质黏土、细砂等，设计中根据盐渍化情况采取了清除表层盐渍土、挖除盐渍土地基换填非盐渍土、全断面设置复合土工布做隔断层等处理方案。对于清除表层盐渍土后，路床顶面以下一定范围内（砾类土地基为0～80cm，粉黏土地基为0～100cm）地基土仍为盐渍土的路段，挖除该范围内的盐渍土换填非盐渍土；对于盐渍化较严重的路段，按以上原则清除表土或挖除换填后全断面设置复合土工布做隔断层。根据路基填挖及地基土情况，复合土工布在填方路段分别铺设在路基设计高程以下120cm和150cm处，挖方路段铺设在路床顶面以下80cm 处，为保证路基内部排水，土工布铺设坡度应外倾不小于1.5%或同路拱横坡。

设置复合土工布的盐渍土路基处理填方路段，当复合土工布距路基坡脚高度小于40cm 时，路基坡脚需开挖加深边沟，使复合土工布高出路基坡脚或加深边沟流水位20cm 以上，在迎水面一侧设挡水埝；设置复合土工布的盐渍土路基处理挖方路段，路基两侧设置边沟，排除路面水流，对于渗入路基内的小部分水流，采取设置盲沟的方式，将水流沿纵向排除。

（2）湿陷性土

在路线经过洪积平原的低洼路段，地基为粉土及粉质黏土，一般呈湿陷性，湿陷等级为轻微～严重。其中K1271+920～K1272+820段为自重湿陷性，湿陷性等级为严重（Ⅲ），地基土孔隙比较大（一般皆大于1.0），承载能力也较低（100～110kPa），且3.0m以下存在饱和软弱土层，针对该路段设计中采取强夯置换措施加固地基，强夯整平后设置0.60m厚排水砂砾垫层，其上设置一层复合土工布，用砾类土填筑路基，并在路基两侧设置蒸发沟。针对其余湿陷地基路段设计，采取先清除表土（如清除表土后路床顶面以下0～100cm范围内仍有湿陷性土的应予以清除），对清除表土后的地基进行冲击碾压，设置复合土工布防渗（同时路基两侧坡脚设置隔水槽，路基上游或路基两侧设置护坡道），再用砾类土填筑路基的处理措施。隔水槽利用砾类土填筑，护坡道利用挖除的粉黏土填筑（压实度不应小于93%），土工布铺设坡度应外倾不小于1.5%或同路拱横坡。