复杂地质条件下滨海高速路基设计分析

项目概况

赤道几内亚滨海高速路是赤道几内亚的重点工程，也是该国大陆地区第一条海滨快速路，连接了巴塔、博美、波隆多等沿海城市。

地理位置

该项目起点位于巴塔市，与在建快速路相接，向西南偏转后继续沿大西洋海岸向西南方向延伸，终点接姆比尼河北岸的波隆多，与现有通往巴塔的道路相交，全长约28.2km。

地形地貌

研究项目位于沿海地段，路线穿越的位置大部分是热带雨林区域，局部路段分布大面积沼泽及粉砂地，总体地形较平坦，局部有微丘。区内主要地貌类型有滨海平原堆积地貌及第四纪冲洪积平原及微丘地貌。

地质条件

工程地质条件。项目线路沿线地层结构单一，勘探范围内主要为第四纪冲洪积沉积地层、滨海相沉积的粉细砂地层及白垩系泥岩砂岩地层。其中第四系冲洪积（Qal+pl）：主要分布在全线的低洼地段、溪河地段，成分为褐黄色、灰黄色黏性土及砂土、红土粒料等冲洪积堆积物；第四系残坡积（Qel+dl）：主要分布在山坡、微丘地带，多为残坡积物；白垩系系沉积岩地层(K)：地层未揭穿，见泥岩及局部夹粉砂岩。

特殊性岩土。软土：场区软土主要为淤泥、淤泥质粉砂，零星分布，埋藏浅，厚度0.3m～4m。分布于常年积水的沼泽中，调查发现水底淤泥普遍发育，厚度0.1m～2m。根据静力触探成果，淤泥及淤泥夹砂等软弱土层，具有极高含水量、极高灵敏度、极高压缩性、低渗透性，且含腐殖质及未腐烂树叶等特征，为软弱土层，工程地质性质极差。

高液限土与膨胀土：线路经过区域部分土层为风化泥岩、红土砾料的风化土及残积土，零星发现有高液限土分布，但自由膨胀率不超过40%。膨胀土多见于路堑边坡段，边坡应采取放缓坡率、作好排水保湿、设置支挡等措施。

有机质土：本工程局部地段淤泥及淤泥夹砂层中存在大量腐殖质及腐烂植物根茎，有机质含量较高，其含水量为80%～192%，平均大于110%，平均天然孔隙比2.0～4.0，平均压缩系数1.55，工程性质较差。

路基设计

设计标准与原则

设计标准。道路等级：主线为一级公路，双向四车道；支路为三级公路，双向两车道。设计速度：主线80km/h，支路40km/h。路基宽度：主线24.5m，支路9m。

设计原则。根据道路的类别和等级，结合项目场地条件，以满足新建路基具有足够的整体稳定性、强度及水稳定性为原则，并结合沿线地质、水文、气候、筑路材料的分布情况进行路基设计。

主线路基宽度24.5m，采用整体式路基断面。主线路基由中央分隔带、路缘带、行车道、硬路肩及土路肩组成，如图1所示。

一般路基设计

路基开挖、填筑贯彻“与沿线自然环境相协调”的原则，力争采用“浅挖、低填、缓边坡”的断面形式，最大程度优化主线土石方调配，节省筑路材料。

填方路堤。路堤边坡高度H≤8m时，采用直线式边坡，坡率取1∶1.5；边坡高度8m＜H≤20m时，采用台阶式边坡，上部8m坡率取1∶1.5，下部坡率取1∶1.75，平台宽度为2m。路堤边坡坡脚设置2.0m宽护坡道。

挖方路堑。根据当地施工经验，路堑边坡高度H≤4m时，采用直线式边坡，不设边坡平台；当边坡高度H＞4m时，采用台阶式边坡，每4m高设置一级宽3m的边坡平台，并设置平台沟，各级坡率均为1：1。路堑边坡坡脚设置2.0m宽碎落台，实际施工时应可根据边坡开挖情况综合选取。所有路堑边坡坡顶、坡脚及平台均采用圆弧过渡。

特殊路基设计

该项目特殊路基主要包括沼泽地路基处理、低填浅挖段路基处理和填挖交界路基处理。

图1 路基标准横断面图

沼泽、积水路段路基处理。本地区年降雨量丰富，雨季时间长，沼泽地区路段因地势较低，雨水汇集无法排出，基底常年沉积草根、杂物等腐殖质，沼泽区路段淤泥平均深度在0.5m～3m之间，大部分路段淤泥平均深度为0.6m～1.0m。路基处理时，需将沼泽区范围内的淤泥全部挖出，换填材料根据不同路段合理选择，淤泥深度较浅、局部积水路段可选用一般路基填料换填，淤泥深度较深、积水较深路段应优先选用砂砾、片石、碎石等透水性材料。施工应选择在旱季进行，根据不同路段的地形地貌及沼泽范围选择围堰排水或临时降水措施。

淤泥深度小于1.5m路段

淤泥深度小于1.5m路段，积水面积较小，水深较浅，施工时可采取排水、降水措施，挖除淤泥后换填一般路基填料。路基填筑时坡脚采用超宽填筑，防止地表径流汇水对路基边坡造成冲刷。

淤泥深度大于1.5m小于3m路段

淤泥深度大于1.5m小于3m路段，积水面积较大，水深较深，施工时可采取排水、降水措施，挖除淤泥后换填未筛分碎石。坡脚采用超宽填筑，防止现状积水对路基边坡长期浸泡和冲刷。

海水倒灌路段

该项目沿海路段路基局部位于入海口的沼泽区内，沼泽区内水位高度受海水潮汐影响较大，水位高度变化频繁，本段路基挖除杂草树根后应采用块石、碎石等填筑，碎石顶面铺防水土工布，路基边坡采用浆砌片石铺砌防治冲刷。

低填、浅挖路基处理。路堤高度小于1.5m（0.7m路面结构层＋0.8m路床）的低填路基，应先开挖至路床底面，填前碾压后以土方回填并分层压实。浅挖路段为挖方路床仍为松散覆盖层的挖方路基，通常挖方边坡高度小于2m，路床全部挖除后回填土方分层压实。对于地表潮湿、地下水位较高的低填浅挖段，路床底应铺设防水土工布，坡脚处采用粘土夯实处理，防止毛细水及降水浸入路基。

填挖交界路基处理。填挖交界挖方路基路槽以下超挖80cm，换填红土粒料，填方路段纵向10m范围内采用红土粒料填筑，填方基底进行挖台阶处理，台阶宽度不小于2.0m。

台后路基处理

为保证结构物台后的刚柔过渡，采用反开挖路基成台阶状，换填透水性好、内摩擦角较大的未筛分碎石。具体处理方案为：

桥头段，从承台顶4m外向上按1：1.5的坡向下开挖路基成台阶状，台阶宽度大于2m，然后分层回填未筛分碎石至桥梁搭板底；涵洞段，从涵洞台身基础底2m外向上按1：1.5的坡开挖路基成台阶状，然后分层回填未筛分碎石至涵洞顶。

路基材料技术要求

换填料应选用水稳性或透水性好的材料，应分层回填填筑、压实。

未筛分碎石压碎值不大于35%，含泥量不大于5%。

工程用水：宜采用饮用水。使用非饮用水时须经化验，其硫酸盐（以三氧化硫计）含量不超过2700mg/L，含盐量不得超过5000mg/L，PH值不得小于4。

防护设计

防护原则

以防治路基病害、保证路基稳定、改善环境景观为前提，根据不同地质情况和边坡高度，采取直接工程防护与植物防护相结合的办法。

在适宜于植物生长的路基边坡上，采用植草、灌防护措施，部分路段采用圬工防护。

受水浸淹或冲刷的路堤边坡外侧增加护坡宽度，原则采用植草防护，减少圬工防护工程数量。

边坡防护

植草防护：用于填挖高度不大于4m的路段。

混凝土预制块防护：用于填高大于4m或挖深大于4m的路段以及桥头锥坡处。

动态防护设计

对于复杂地质条件下的高边坡防护应进行展开动态设计。动态设计的理念是考虑到路堑边坡防护设计，尤其在复杂地质条件下，尚有一些难以把握的不确定因素，当坡体开挖以后，现场情况可能与设计时所掌握的情况有出入，甚至出入较大，为确保设计的可靠性和经济性，使用的安全性，避免盲目性，在施工过程中，由设计人员跟踪施工现场，及时调整原设计，使设计更趋完善和合理。