研究湿陷性黄土地区路基设计要点

2020-11-26高倩

商品与质量 2020年49期

高倩

临汾市交通勘察设计院山西临汾 041000

随着公路里程的不断增加，公路建设所面临的环境越来越复杂，其中最常见的情况就是在黄土地区进行公路建设，黄土一旦具有湿陷性将对路基施工造成很大影响，因此需要进行专门的设计。

1 工程概况

某公路工程全长可达100km，线路范围内基本都是黄土地区，而且还有一定湿陷性。对于湿陷性黄土，不仅有普通黄土所具有的全部特性，还有一定湿陷性，对路基有很多危害，最直接的就是容易使路基产生下沉和变形，或导致边坡冲蚀。公路所在黄土区中，分布有大面积新黄土，其孔隙比和含水量都很大，导致承载力低，整体结构松散，所有黄土基本都具有一定湿陷性，并且局部还存在坍塌、陷穴及暗沟。现围绕该公路段落实际情况，对其路基设计要点做如下深入分析。

2 设计原则

在黄土地区中开展路基设计，需要考虑以下几个方面的内容：其一，路堤设计；其二，路堑设计；其三，防排水设计；其四，地基处理设计。在设计开始前，应先确定黄土属于哪种类型，并明确其湿陷程度，找出路基病害成因，再有针对性的制定消除措施[1]。

3 路堑设计

在黄土地区的路堑设计中，需要确定边坡的形式与坡率，并制定边坡的防护或加固措施。考虑到该段公路需要从重丘区中穿过，有很多的黄土峁，这样会使路堑边坡的坡高很大，最高可达43m。对此，根据勘测阶段对路线范围内地质条件进行的分析，在初步选择断面形式的基础上，验算边坡的稳定性。最终确定如下：对于坡高在30m 以内的边坡，作常规设计，而对于坡高超过30m的边坡，每10m 设置一个平台，从上到下第一和第二个平台的宽度按3m 控制，从第三个开始向上所有平台的宽度都按5m 控制，坡率为1：1。如为对黄土路堑边坡予以有效防护，受水的作用和影响，将产生破坏。因此，需要以边坡的形式与坡高为依据，综合考虑经济性，对于坡高较小的边坡，只对坡脚处2m 高以内的部分实施防护，而对于坡高较大的边坡，需采用工程措施来防护，如采用浆砌片石砌筑护面墙等[2]。

4 路堤设计

该公路沿线内存在大量沟壑，路堤设计中应重点考虑高路堤。对于黄土高路堤，其首要病害为工后沉降，其次则是边坡冲刷与滑塌。考虑到线路所在地区的降水和气候都良好，故可采用植物来防护，适当结合圬工防护。最主要的问题还是路堤沉降。导致黄土高路堤产生沉降的原因为受上部荷载作用和降水影响使路堤自身产生一定程度的压缩，或天然地基被压缩或产生湿陷变形等。路堤填高和工后沉降之间存在直接关系，在设计中要对填土沉落予以充分考虑，对于坡高超过20m 的路堤，路基面宽度以坡高为基础预留一定加宽值，在单侧分别加宽0．4-0．6m。为避免路堤产生滑塌，并提高其整体稳定性，边坡需采用土工格栅进行加固，按照从下到上的顺序以0．5m 的间隔距离铺设土工格栅，对于水平方向上的铺设宽度，按3m 控制即可。对于新黄土，可通过对压实度的控制来保证压实质量。要想从根本上解决天然地基自身压缩性与湿陷性，必须先确定黄土所属哪种类型，还要确定湿陷程度，同时采取合理可行的防排水措施及地基处理方法[3]。

5 防排水设计

在黄土地区中，路基病害的发生和水有十分密切的关系，所以在设计中就必须认真做好防排水。对此，路基设计中，不仅要按照常规要求开展防排水设计，对于高度较大的路堑边坡及其平台应采用排水沟来进一步促进排水，确保坡面上的积水能够及时且彻底的排走，以此减小水对边坡造成的冲刷与下渗，从而防止病害的发生。

6 地基处理设计

在地基处理设计中，应针对黄土具有的湿陷性制定合理可行的措施，减小或避免地基沉降而导致的路基下沉，保证路基整体稳定性。对此，应先确定适宜的处理范围与厚度，需根据地基土类型、湿陷程度与公路的技术等级等基本情况进行。对于I 级和II级自重湿陷性黄土地基与III 级非自重湿陷性黄土地基，如果只是去除部分湿陷量，则可通过上层处理来实现，对于处理的厚度，在非自重湿陷性黄土地基中，按1．5-2．0m 的范围控制，而在自重湿陷性黄土地基中，需按照1-3m 的范围控制；如果要去除所有湿陷性，则可通过垫层、强夯来实现[4]。当黄土地基的湿陷性为非自重时，若湿陷性为I 级，则无需对地基进行处理；若湿陷性为II 级，则按照1．0-1．5m 的厚度来处理；若湿陷性为III 级，则需按照1．5-2．0m 的厚度来处理，只有这样才能真正的避免湿陷危害的发生。当黄土地基的湿陷性为自重时，若湿陷性为I 级，需按照1．0-1．5m 的厚度来处理；若湿陷性为II 级，需按照1．5-2．0m 的厚度来处理；而若湿陷性为III 级时，需按照2．5-3．0m 的厚度来处理。根据该公路线路地质勘察报告对黄土湿陷性进行的等级划分，在设计过程中需进一步划分黄土湿陷性的等级，充分考虑不同段落的黄土地基湿陷性，制定针对性的排水措施，同时还要对材料来源和交通运输情况等在内的因素进行考虑，对沿线范围内不同段落制定不同的地基处理方案。比如，对于地面上方侧和坡脚相距30m 而地面下方侧和坡脚相距20m 的陷穴，可通过开挖回填夯实或灌砂或夯实来处理。