山區高速高路堤設計方法探討

赤峰市華通路佳工程咨詢有限公司 內蒙古赤峰 024000

摘要：本文通過對山區高速高路堤設計方法進行探討，為今后烏丹至燈籠河子段公路經常出現的路基沉陷、縱向開裂等災害提供一定的指導。盡管在施工圖詳勘階段，對全路段作了大量勘探實驗工作，但只限于條、點狀分布，難免有不完整、不明確的地方，本文提出一些合理化建議，也為同類項目設計提供了一定的指導。

關鍵詞：山區高速；改造；高路堤；路基設計

引言

目前，我國高路堤路段病害主要有路基整體沉陷或局部沉陷、路面縱向開裂和路基滑移等，嚴重時整段路堤整體垮坍，導致交通中斷，甚至生命財產損失，因此高路堤的建設應引起足夠重視.出現病害的原因主要有：一是路基填料級配不合理。二是排水設施欠缺，未設置排水盲溝，排水溝、邊溝的縱向排水坡度設計不合理，排水質量不好或失效。三是高路堤坡面太寬，雨水沖刷引起破壞。四是路堤與地基結合部處理不當。本文結合烏丹至燈籠河子段公路（原烏燈線，2004年建設的三級公路，2014年改建為80Km/h的二級公路，全長109.6km）K559+872—K566+125高路堤段，著重從路基設計方案、路基橫斷面布設及加寬、路基路面處理三個方面進行高路堤的方案設計。

1、工程概況

本段公路（原烏燈線）設計速度40公里/時，路基寬度8.5m，路面寬度7.0m全幅路面，2×0.75m土路肩。舊路路面結構分為新建、補強路段，其中新建為4cm瀝青碎石面層+20cm石灰穩定砂礫基層+20cm天然砂礫墊層；補強路面結構為4cm瀝青混凝土面層+18cm水泥石灰穩定砂礫基層。原有路線設計按平原微丘區三級公路標準設計，設計運行速度40公里/小時，設計使用年限為10年，現已到達設計使用年限，因此部分路段存在網裂、脫粒等病害量大，由于重載車輛的增加部分路段車轍嚴重，局部路基沉陷現象明顯，橋頭跳車現象明顯，部分路面網裂、坑槽等破壞非常嚴重。

表1 烏丹至燈籠河子段公路舊路路面結構示意圖

結構層名稱新建路段路面結構補強路段路面結構

面層

基層

墊層、找平層

2、路基設計方案

在充分考慮地形、地質等條件，結合積雪、地下（地表）水位和環境保護的要求，及路基穩定性等因素，在滿足橋涵構造物設置要求的前提下進行路基設計。堅持調查研究、因地制宜、就地取材的原則，采取經濟有效的措施，進行路基綜合設計，保證路基具有足夠的強度、穩定性和耐久性。根據沿線自然條件，結合本路段水文地質特點以及路基臨界填土高度參考值確定路基填土高度，以確定其使用要求。

2.1路基橫斷面布設及加寬

本項目主線采用二級公路標準建設，設計速度為80Km/h，新建全幅路段采用雙向兩車道12m寬路基，其中行車道寬2×3.75m，，硬路肩寬2×1.5m，土路肩寬2×0.75m。

2.2設計及加寬

土路肩、硬路肩路拱橫坡均采用1.5%。為提高行車質量及安全性，保證駕駛員視覺的連續性，設計時避免不利的平縱組合，使用路線透視圖對非一般情況的平縱組合進行視覺檢驗，達到了線型順暢、順適、連續和漸變要求。主線圓曲線半徑小于2500m時，在曲線上設置超高，整體式路基繞路線中線旋轉。土路肩：全線土路肩采用預制塊加固。當路面水為集中排水時，由路面邊緣向內設置攔水帶。

2.3填方路基

路基填土高度應根據河流、水庫等水文觀測資料計算確定，設計洪水頻率為河流、水庫等百年一遇（1/100）洪水頻率，路基填土高度應滿足1/100設計洪水頻率計算水位+壅水高+波浪侵襲高+安全高（0.5m）的要求，此項在路線縱面設計中已考慮。路基填土高度除應保證路基穩定、橋涵高度、立交和通道凈空要求外，還綜合考慮了全線自然因素與地質條件及工程造價等因素。對于低路堤設計，其最小填土高度應滿足不同工程地質路段地下水埋深、地表臨時積水深度、冰凍深度對路基的危害。原則上，控制路堤邊坡最大高度H≤20m范圍內。

2.4挖方路基

路基挖深主要受沿線地形條件、地質條件及工程造價等因素影響，原則上控制土質路塹邊坡最大挖深H≤20m（巖質路塹H≤30m）范圍內，由于受地形條件限制，本段公路設置了幾段巖質深路塹。其段落為K525+675～K526+340、K551+635～K552+725、K569+575～K569+675。

1）深路塹邊坡穩定性驗算情況

K525+675～K526+340段深路塹最大邊坡高度為33.2m（單側）。其地質情況為：路塹中段及路塹下部為弱風化凝灰巖，上部為中風化巖石，青灰色，致密，巖芯較整體，裂隙發育較少，路塹前后段頂部覆蓋層為碎石土。深路塹坡腳設置矮墻防護，挖深大于6m時，路塹邊坡由下至上每隔6m設置一處邊坡平臺，平臺上設置排水溝，邊坡平臺寬度為2.0m；結合主動防護網防護。邊坡穩定性較好。

2）加強高路堤穩定性的措施

完善排水防護設施：深路塹路段邊坡平臺均采用現澆混凝土排水溝，匯集坡面水流排至線外安全區域；路塹坡頂橫坡較大時，設置M10漿砌片石截水溝；石質坡面為防止落石危及行車安全，設置SNS主動防護網護坡；粉土坡面采用穴栽防護，防止坡面受雨水沖刷造成局部坍塌；要求深路塹開挖施工與排水防護施工同步進行，以免坡面長期暴露，受雨水侵蝕后坡體坍塌。

2.5陡坡路基及填挖交界處理

對于地面自然坡度陡于1：5的段落，橫、縱向填挖交界處均應將原地面開挖成臺階狀，并在交界處加鋪土工格柵，臺階寬度不小于2.0m，向內傾2%。當地面橫坡陡于1：2.5時，按陡坡路堤設計，驗算路堤沿斜坡地基或軟弱層滑動的穩定性。根據外業勘察，陡坡路堤段地基不存在軟弱層，因此，對于陡坡路堤，設計中主要考慮路堤沿斜坡地基的穩定性，要求處理后的穩定系數不小于1.3。陡坡路堤及填挖交界處理采取的主要處理措施如下：

1）清除地表草皮、松散覆蓋土，再將地面挖成寬度不小于2m、內傾橫坡為2%的臺階。

2）半填半挖路基的挖方處應在路槽下超挖0.8m后再全寬路床范圍換填天然砂礫或風化碎石土，以減小路基橫向不均勻沉降。土工格柵的鋪設位置：第一層鋪設于路床底面，第二層鋪設于下路床的中央位置，第三層鋪設于下路床的頂面。

3）縱向填挖交界路基應向挖方側超挖15m，再將填挖結合部30m范圍內換填天然砂礫或風化碎石土。土工格柵的鋪設位置：第一層鋪設于上路堤底面的填挖交界處，第二層鋪設于路床底面，第三層鋪設于下路床的中央位置，第四層鋪設于下路床的頂面。

4）土工格柵采用“中華人民共和國交通行業標準（JT/T480-2002）”中雙向粘焊土格柵（GSZ60），要求格柵每延米縱、橫向極限抗拉強度均不小于60KN/m，縱、橫向標稱抗拉強度下的伸長率不大于12%，縱、橫向2%伸長率時的拉伸力不小于22KN/m，縱、橫向5%伸長率時的拉伸力不小于40KN/m，粘、焊點極限剝離力不小于30N，當進行土工格柵搭接時，其搭接寬度不小于20cm，搭接處采用延伸率較小的尼龍繩呈“之”字連接；采用Φ8U型鋼筋釘橫向300cm*縱向300cm固定土工格柵，并將兩端回折反包，回折長度不宜小于1.5m，要求天然砂礫最大粒徑不大于10cm。

3、結束語

高路堤是山區高速公路路基設計中主要的控制工程之一。當路線方案不能優化而不得不形成高填方路基時，高路堤方案需與橋梁方案做安全、經濟方面的比較，從而選擇最優方案。當高路堤方案較優時，對其設計我們必須引起高度重視，因為高路堤的設計內容并不是獨立的，而是相互聯系、制約的，任何一部分的設計錯誤或欠缺都會導致路基病害的發生，從而影響行車安全。目前，公路的路基主體部分已施工完畢，每處高路堤均未發生病害，可見上述設計是合理的。

參考文獻：

[1]鄭茂營.山區高速公路的高路堤設計；山西建筑.2010-06-10

[2]龍森；胡興堯；劉宏力.陡坡高路堤的設計方法探討，華東公路；2010-04-20