李金寶
摘 要:路基是道路結構的重要載體,其建設性能直接影響路面結構。本文通過對城市道路路基設計方法的系統歸納,總結出路基中基礎處理、分層填筑、邊坡防護三個主要環節的設計問題與解決對策,并通過實際工程案例,分析特定城市道路環境的路基設計方法與要點。
關鍵詞:城市道路;路基設計;設計要點
1 前言
城市道路不僅服務于交通的通行與集散,還為給排水、電氣管道、燃氣管道、熱力管道等市政設施提供空間,是城市正常運營使用的基本支撐。在我國城市化進程加快的態勢下,對城市道路的建設質量要求越來越高,且道路的運營質量直接影響到市民的生活質量和出行效率。我國早先建設的城市道路,由于其施工質量沒有得到很好的控制,在運營和使用中出現了很多病害問題,這些病害從簡單的路面裂縫到整體的路基塌陷、沉降等均有所體現,為了對這些病害進行修復與加固,需要對城市交通進行大面積的管制,還會對周邊城市設施造成影響,因而其管養維護代價極高,這就要求城市道路的設計應該從質量角度進行嚴格把控,減少運營期間的病害,提高城市道路的全壽命周期經濟效益。
2 城市道路路基設計的原則
(1)特色和環保原則。所設計的道路必須具備一定的特點,因為很多城市在建設的過程中,都力求突出自身的文化內涵,凸顯一定的特色。這對于人們的居住而言,是非常有利的。不但能夠帶給人們良好的感覺,而且尊重了自然環境。也因此,在對市政道路路基進行建設的過程中,必須遵循特色原則,同時要以保護環境為重點,使得道路和城市環境能夠融合,避免出現建設道路過程中破壞環境的行為。
(2)合理原則。對于道路的設計和施工而言,除了要滿足交通運輸的需要。同時也要發揮出道路交通的效果,避免土地被過分的開發,對城市用地布局進行良好的規劃。只有使得市政道路路基設計更加合理,才能真正的為城市居民提供一個高效、安全、穩定的交通環境。
(3)市場原則。此外,市政道路的建設也應該遵循市場經濟的發展原則,和地區經濟的發展水平相符。在設計的時候,除了要發展公共交通、個體交通等多元化交通網,而且也要建設無障礙道路,保障行動不便的居民也能夠安全的使用交通,獲得社會效益和經濟效益,最終促使城市經濟能夠健康的發展。
(4)結合原則。最后,還要對城市的一些基礎設施進行建設,從而使其和道路交通進行完美的結合,形成相輔相成的關系。舉個例子,大力的修建配水管道、電力管線等等,可以起到美化城市的作用,而且也可以進行綠化方面的建設。比如修建綠化帶、太陽能路燈,使得基礎設施和道路交通結合,共同發揮出一定的作用。
3 城市道路路基設計的要點
基礎處理、分層填筑和邊坡防護是路基設計中需要考慮的三個重要方面。基礎是路基的支撐體,其性能影響到路基與路面的穩定性和長期性;填筑決定路基整體的壓實性能,影響到路基的承載與沉降;邊坡防護則是路基橫向兩邊的保護性措施,主要是將路基與周邊環境進行一定程度的分離。
3.1 路基基礎處理的方案設計
城市基礎具有很多軟弱地層,在這些地層上建設道路,需要關注路基基礎的特性。以軟土為例,軟土路基的力學性能差,如果沒有經過處理或者處理不當,對施工過程以及整個道路的運營階段都有很大的安全威脅。首先,軟土路基的孔隙率高、壓縮性強,使得路基基礎產生永久性的塑性變形,以及很大的不均勻沉降,很容易造成路面施工及運營過程中的局部塌陷問題;其次,軟土路基的流變和觸動性大,使得路基結構在車輛荷載,特別是重載車流作用下出現局部破壞和凹凸等問題;最后,軟土路基的承載性能差,在施工中很容易失去承載力,對施工人員的安全造成很大的威脅,特別是高路基結構的施工。軟弱路基的上述問題,使得設計階段就應該考慮相應的處置方案,處置方案的制訂需要根據軟土路基的分布特點、范圍及風險程度進行選擇。一般而言,軟弱路基的加固方法主要分為淺層加固和整體加固兩類。淺層加固主要對軟弱路基層進行直接的處理,主要是表面層的處置,通用的方法有墊層施工法、表面排水法、鋪灑添加劑法和表層排水固結法等;深層加固則通過外來手段對軟弱路基和整體地基進行處置,將整個路基基礎形成整體受力和變形的結構,常用的方法有加固樁法、化學加固法、灌漿加固法和強夯法等。
3.2 路基分層填筑壓實的工藝設計
填筑壓實是路基施工的核心,涵蓋了填料的攤鋪和碾壓兩個工序,由于該工序的重要性,在設計階段就應該明確詳細的工藝方案。攤鋪過程一般采用自卸車運輸到填方路段,按照每層松散厚度進行卸料,每卸料完成一層就進入攤鋪和平整施工。若攤鋪厚度不均勻對后續的施工工藝和時間產生直接影響。碾壓也是采用專用機械進行,首先通過推土機進行初始的平整,并通過推土機自重進行初始碾壓,形成初步壓實,而后進行靜力壓實和振動壓實,壓實過程需要確保壓路機的行駛速度均勻。分層填筑壓實的設計,不僅要對工藝的基本流程進行確定,還要考慮分層壓實中的設備,確定設備的最佳組合方式、碾壓速度以及次數,明確碾壓過程的工序和攤鋪適宜厚度,估算材料含水率等參數,使得施工能夠快速進行,攤鋪壓實后的各層填土或者填石能夠滿足施工質量要求,如圖1是不同含水率下的土質在壓實作用下的干密度,該曲線可以確定最佳壓實方法,以指導實際的施工。
3.3 路基邊坡的防護設計
一般而言城市道路的路基填高不大,不存在高邊坡穩定失效等問題,但是需要對邊坡進行必要的防護設計,保證道路的美觀性。城市道路的邊坡防護主要以表層防護為主,為了配合城市的市容市貌,邊坡防護主要有植物防護和截排水兩種。植物防護就是通過種草、鋪設草皮或者種植樹木的方式對邊坡進行覆蓋,利用植物的根系達到穩定加固邊坡的效果,這對于城市環境內的土質邊坡能起到加固穩定的效果。植物防護的要點是選擇適宜當地且容易存活的植物進行種植,植物防護不僅能夠穩定和加固邊坡,還能吸收公路車輛尾氣,凈化和美化環境。由于水對邊坡土質參數的重要影響作用,需要設計邊坡的截水和排水方案,減少雨水浸入邊坡。在邊坡頂部需要設置截水溝,將水流引出邊坡范圍之外。此外,為了降低雨水對邊坡巖土的浸泡效應,需要在坡面和坡底設置排水溝。
4 結語
道路路基的質量非常重要,其關系到交通運輸的穩定性、安全性。因此在對路基進行設計的時候,必須掌握要領,降低成本和造價,提高質量和效果。此外,市政道路的建設和市區的形象有著非常大的關系,同時也關系到城市的經濟發展,所以必須對市政道路進行合理的建設。
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