太原市東峰路路基設計實例研究

尚書俠

1 東峰路工程簡介

東峰路為太原市建設路以東約3 km處的一南北向城市Ⅰ級主干路，緊鄰東山過境高速公路東側的防護林帶，在東山過境高速東側約120 m～350 m，道路規劃紅線寬40 m，雙向六車道布置。本次設計范圍為龍城大街到南內環東街段，線路長度7.9 km。

依據東峰路道排工程地質勘察報告:道路所處區域的場地土類型為Ⅲ類場地土。場地土在勘探深度范圍內主要由第四系全新統早期沉積的濕陷性粉土、粉土構成。具體為:

1)K0+000～K3+300段場地為自重濕陷性場地，地基的濕陷等級為Ⅲ級(嚴重)。2)K3+800～K5+300段場地為非自重濕陷性場地，地基的濕陷等級為Ⅰ級(輕微)。3)K5+800～K7+900段場地為自重濕陷性場地，地基的濕陷等級為Ⅱ級(中等)。4)K3+300～K3+800段和K5+300～K5+800段分別為黑駝溝和馬莊溝，架設橋梁通過。

2 濕陷性黃土的工程特點

2.1 黃土的概念

黃土是一種以粉粒為主，具有大空隙，垂直節理發育，天然含水量小，富含碳酸鈣成分的粘質土。具有滲水性、易沖刷、遇水膨脹干燥收縮性、濕陷性、各向異性等工程特性。

節理特別是構造節理，對路基邊坡穩定帶起控制作用。

濕陷性黃土通常指新黃土，即Q3，Q4黃土。黃土的濕陷等級劃分為輕微(Ⅰ級)、中等(Ⅱ級)、嚴重(Ⅲ級)、很嚴重(Ⅳ級)4個級別。

2.2 濕陷性黃土特點

濕陷性黃土的最大特點是:在土的自重或土的自重與附加壓力共同作用下受水浸濕時產生的急劇而大量的附加下沉。它與一般土受水浸濕時所表現的壓縮性稍有增加不同。壓縮變形和濕陷變形是完全不同的兩個概念，通常壓縮變形在荷載施加后立即產生，隨著時間的增長而逐漸趨向穩定。對于大多數濕陷性黃土地基來說(飽和黃土和新近堆積黃土除外)，壓縮變形在施工期間就能完成一大部分，在構造物竣工后半年即基本趨于穩定。而濕陷變形的特點是地基浸水后才突然發生，一般受水浸濕后1 h～3 h就開始濕陷，而且變形量大，常常超過正常壓縮變形的幾倍甚至幾十倍。就一般濕陷事故來說，往往1 d～2 d時間內就可能產生20 cm～30 cm的變形量，這種量大、速率快而又不均勻的變形，往往使構造物產生嚴重變形，甚至破壞。濕陷的出現完全取決于是否受水浸濕，以及浸濕的范圍和程度。

2.3 濕陷性黃土地區路基的主要病害

2.3.1 路基變形

1)路堤下沉。黃土地基因濕陷產生的工后下沉，是路基特別是高路堤較普遍的嚴重病害，它常在地表形成平面為橢圓形或圓形的碟形濕陷坑，一般的濕陷坑直徑為15 m～30 m，中心沉陷30 cm～60 cm，最大濕陷坑直徑可達50 m～60 m，中心沉陷可達90 cm～100 cm。濕陷范圍內的道路、橋梁、擋墻及其他構筑物隨之下沉、變形、開裂。

2)黃土陷穴。黃土陷穴是黃土經水的沖蝕和溶蝕，形成的暗溝、暗洞和暗穴等的統稱，在地形起伏多變，地表徑流匯集，且土質松散、垂直節理發育的新黃土中，最易形成漏斗狀、豎井狀、串珠狀等各種形態的陷穴和暗穴。隨著陷穴的進一步發育或因道路填土及車輛荷載的作用，陷穴塌陷，致使其上的道路、橋梁、擋墻等遭受破壞。

2.3.2 邊坡破壞

1)坡面沖刷與滑塌。用黃土填筑的高路堤易受雨水沖刷，形成溝槽，或因浸水崩解發生滑塌。

2)路塹邊坡的崩塌與滑坡。黃土因其大孔隙和垂直裂隙等特殊結構，其垂直方向滲透性較水平方向大，且黃土具有一定脹縮性，多次脹縮形成裂隙，加之原狀黃土垂直方向的抗剪強度較小，峰值強度與殘余強度差值較大，因而黃土地區的路塹邊坡常見坍塌和高速滑坡。

3 東峰路路基設計

3.1 設計原則

1)針對濕陷性黃土的上述特點及濕陷性黃土路基的破壞形式，濕陷性黃土地區路基設計中須特別注意路基防水、排水、引水措施，須按照攔截、分散、防沖、防滲、遠接遠送的處理原則做好路基的綜合排水設計。

2)應根據當地的年平均降水量及邊坡土質密實程度、坡率、高度采用適宜的邊坡形式及坡率，必要時對坡面進行防護和加固。

3.2 路基處理方法

濕陷性黃土路基常用的處理方法見表1。

3.3 邊坡設計及防護

1)填方路基:

道路填方路基高度不大于8 m以內采用 1∶1.5邊坡坡率，8 m處設置2 m寬護坡道，大于8 m邊坡坡率采用1∶1.75，坡腳設混凝土排水溝，將水引至坡腳以外;坡面高度不大于8 m，采用聚乙烯HP1106型三維土工網植草防護，坡面高度大于8 m，采用拱形骨架植草護坡。

2)挖方路基:

每10 m為一級段，采用1∶1的邊坡坡率，坡頂按相應規范設置漿砌片石截水溝，在人行道外側2 m處設置漿砌片石邊溝并與城市雨水系統連接，以便及時將坡面水排入城市雨水系統;坡面高度H≤3 m，采用聚乙烯HP1106型三維土工網植草防護，坡面高度3 m≤H≤8 m，邊坡采用護面墻防護。

表1 濕陷性黃土路基常用的處理方法

4 結語

濕陷性黃土在我國分布較廣，積累的工程經驗也比較豐富，以上是本人結合太原市東峰路的路基設計實踐，總結的一些常用的路基設計方法，以期能對類似工程提供參考。

[1]JTG D30-2004，公路路基設計規范[S].

[2]GB 50025-2004，濕陷性黃土地區建筑規范[S].

[3]JTG F10-2006，公路路基施工技術規范釋義手冊[S].

[4]董育初，謝 雄.公路工程路基質量控制分析[J].山西建筑，2011，37(9):144-145.