公路高边坡路堤设计探讨

曾俊祥

摘 要：近年来，随着我国高速公路的快速发展，高速公路已大规模进入山区，山区高速公路的修建，不可避免的会遇到大量的高边坡路堤。通过已有的工程经验，高边坡路堤的路基强度和路基稳定性是保证路基整体质量的关键，设计时需要针对高边坡路堤路段的地质、水文、气候等条件，采用合理的工程措施，确保路基的强度和稳定性。

关键词：高边坡路堤；路基强度；路基稳定性

1 高边坡路堤的设计要点

1.1 地基处理

高边坡路堤对于路基基底的要求较高，但是高边坡路堤路段多处于低洼地带，地表水相对较为丰富，部分路段由于排水不畅，会导致原状土长期处于浸泡状态，形成软弱地基，软弱地基具有强度低、压缩性大、厚度小、埋深浅等特点，在软弱地基上直接进行路堤填筑，当路基填料不断增加时，原状土会发生压缩变形和挤压位移，地基的压缩变形致使路基开裂或整体滑移。

1.2 开挖台阶

地面横坡是影响高填斜陡路堤稳定性的外在因素，随着地面横坡的变陡，高边坡路堤的稳定性会降低。规范要求当地面横坡大于1：5时，原地面应挖台阶，台阶宽度不小于2米，并设置3～4%的内倾坡。

1.3 排水系统设置

水是路堤失稳的一个重要因素，路基的强度、稳定性、耐久性与水的关系十分密切，路基的多种病害都与地下水或地表水浸入路基有关。为保证高边坡路堤的稳定性，应确保路基常年处于干燥状态。

1.4 路基填筑材料

路基填筑材料的好坏，对高填方路堤的稳定性有着直接的影响，在施工时应对路基填料着重加以控制。路基填料一般应为天然含水量低、易压实、强度高的低液限粘土和粘土质砂，但实际施工中采用不良填料的情况时有发生，而且现行规范和手册中对填料的强度规定不明确，导致路基填料的强度指标达不到要求。

1.5 路基填筑补强

高边坡路堤路基填筑高度较大，为保证路基的强度和稳定性，需要对路基进行补强，主要的措施有分层碾压、补强碾压、设置土工格栅等。

（1）分层碾压。分层填筑的控制，土方路堤，高速公路和一级公路最大松铺厚度不应超过30cm，其他公路最大松铺厚度不宜超过50cm，且必须根据设计断面进行分层填筑压实；石方路堤，高速公路和一级公路最大松铺厚度不应超过50cm，且填料粒径不宜超过最大松铺厚度的2/3层厚，其他公路最大松铺厚度不宜超过80cm，最大不超过100cm。

（2）补强碾压。进行高边坡路堤路基填筑时，应沿纵向每2～4米对路基进行补强碾压，提高路堤整体性和强度。补强碾压的方法包括冲击碾压、液压式压路机碾压、强夯等。用冲击式压路机冲碾路基时应大面积进行，长度至少应大于100米，以便于压路机冲击时提高行驶速度，增加激震效果。当碾压长度小于100米时，可采用液压式压路机或强夯进行补强。

（3）路基加筋。土工合成材料应用于路基加筋，主要作用在于提高路基的稳定性，高边坡路堤一般用土工格栅进行路基加筋。土工格栅是聚合材料经过特殊工艺定向拉伸形成的一种网状土工合成材料，土工格栅设置于碾压土层之间，主要通过与土的摩擦、抗阻、锁定三种作用力限制土体的侧向滑动和变形，抑制大幅度不均匀沉降，增强土体的整体抗剪强度，从而保证路基的整体稳定性。

2 工程案例

2.1 工程概况

揭博高速是广东省高速公路网“二横”线——汕湛高速公路的重要组成部分，是广东省十二五规划建设的重点工程，起于揭阳市揭西县大溪镇，与汕湛高速公路汕头至揭西段相接，设大溪枢纽互通与潮州至惠州高速公路相交，经梅州市五华县、河源市紫金县（河源段又称河紫高速公路）、跨东江至惠州市博罗县石坝镇，终点与广河高速公路顺接，设石坝枢纽互通与惠河高速公路相交。

揭博高速沿线山间多为谷地，V型谷发育，地面高程50～330m，线路相对高差20～150m，山体坡度一般10°～20°，局部为40°～50°，山间多为谷地。K212+580～K212+680段为高边坡路堤路段，现就该路段进行高边坡路堤设计。

2.2 工程地质条件

（1）地层岩性。沿线出露地层较多，地表为第四系全新统坡残积层，山间凹地及河流阶地分布冲洪积层堆积物。地层岩性变化较为复杂，按从新至老排列，所出露的地层有：新生界第四系地层（Q）、侏罗系下统蓝塘群（J1ln）。出露岩浆岩有新生代晚第三纪（N）辉绿岩。

（2）地质构造、地震。据《汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段工程场地地震安全性评价报告》，项目区内场地的基岩较完整，未发现有明显的断裂构造迹象。从场地及附近主要断裂构造的分布来看，线路所穿越的断裂在晚更新世以来无明显的活动，场地内无地震断层引起地表破裂问题。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本项目A4设计合同段的地震动峰值加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为6度。

（3）水文地质。地表水：路线走廊带内均属东江水系，支流-秋香江和义容河流域，其次级支流较多，汇水面积大，汇排水系统呈“树枝状”或“鸡爪状”分布，同时区内水库、水塘、围堰星罗棋布，地表水发育。地下水：沿线气候潮湿，降水充沛，地表径流丰富，为地下水的补给提供了良好的条件，各类岩组裂隙较发育，为地下水的富集提供了条件，地下水类型可划分为第四系松散岩类孔隙水和基巖裂隙水两大类。

2.3 高边坡路堤处理措施

（1）路基底部较大范围分布浅层软土。钻孔揭示为厚约1m的粉质粘土，软塑-可塑状态；下覆强风化花岗岩，地表水系发达。设计考虑基底挖除粉质粘土层，换填碎石土，坡脚设反压护道。（2）原地面横坡陡于1：5，在横向上应挖台阶填筑，台阶宽不小于2m，朝内侧倾斜3%。（3）为了避免水对路堤的影响，在填方台阶下设置纵向碎石盲沟，自路床向下垂直高度每4m设置一道盲沟，将地下水引至路堤边坡急流槽。横向排水管每30m设置一道，外部包裹10cm厚C15砼，横向排水管与纵向盲沟中的多孔排水管通过三通管连接。横向排水管的坡度宜与碾压面坡度相同，当碾压面坡度小于1%或与横向排水管坡度相反时，排水管坡度取1%。（4）路基中的土工格栅每4米设置一层，宽度为6米；在路床范围设置2层双向土工格栅。土工格栅采用双向钢塑土工格栅，纵横向拉伸屈服力≥80KN/m，屈服伸长率≤4%，开孔尺寸172×172mm，幅宽≥2.0m。每层土工格栅均采用U型钢钉加以固定，U型钉按照3m间距，梅花梅花形布设。（5）路堤填料优先采用碎石土，碎石土的综合内摩擦角不小于40°。（6）在达到要求的压实度基础上在基底、基底至下路床底面之间采用采用80T大功率压路机进行补强压实，每隔1m一次，每次5遍（每级边坡中部、每一级平台处必压）。（7）横向半填半挖、纵向填挖交界路段，应向挖方段超挖8m长、80cm深，然后采用线内挖方石碴、碎石土等优质填料进行填筑。

3 结束语

路基是公路的基础，公路的使用寿命直接受到路基好坏的影响。高边坡路堤设计是公路路基设计中的重点和难点，设计时应根据工程地质状况、水文、气候等自然条件，确保地基强度、稳定性满足要求，同时处理好路基排水，选用合适的路基填料并结合路基补强措施，保证高边坡路堤的稳定、安全。

参考文献

[1]JTG D30-2004.公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]JTG F10-2006.公路路基施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[3]JTG/TD32-2012.公路土工合成材料应用技术规范[S].北京：人民交通出版社，2012.