关于高速公路特殊路基的设计分析
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公路施工中特殊路基处理方法解析摘要:随着公路建设的迅猛发展,高等级公路修建的越来越多。
而公路路基是公路的重要组成部分,是路面的基础。
路基工程质量的好坏直接影响路面甚至整个公路的使用效果。
为保证高速公路路基有足够的强度和稳定性,对特殊路基的处理技术就显得尤为重要。
本文结合工程实例探讨了公路施工中特殊路基处理方法。
关键词:公路施工;特殊路基;处理方法路基作为公路的重要组成部分,它的质量好坏直接影响着整个公路工程的质量。
路基也是路面的基础,是整个道路工程施工的主要承重结构,它与路面共同承受着车辆荷载力,经过过去多年的施工实践证明,没有坚固稳定的路基就没有稳定的路面。
特殊路基不同于一般路基,因其组成成分的性质不满足工程要求,需要全部或部分进行处理才能使用。
常见的特殊路基有特殊土路基、沙漠地区路基、雪灾地区路基、泥石流地区路基、岩溶地区路基、采空区地区路基、水库地区路基和滑坡地区路基等。
为了保证公路路基在较长时间内的稳定性和路面的平整度,必须对特殊路基进行处理。
一、潮湿地区路基土的压实在特殊潮湿地区,路基上的压实是相当困难的,规范对此做出了若干调整:一是压实标准可根据试验资料确定或较表列数值降低2% ~ 3%;二是对于天然稠度小于11,液限大于40,塑性指数大于18 的黏质土,当用于下路床及其下的路基填料时,可采用规定的轻型压实标准;三是改善填料的性质,在土中掺加生石灰,通常可以获得预期的效果,也可采用新型吸水材料加固。
二、淤泥路段路基的处理淤泥路段的土由淤泥、淤泥质土、水下沉积的饱和软黏土为主组成。
这些土都具有天然含水量较高、孔隙比大、透水性差、压缩性高、强度低等特点。
处理方法有以下几种。
1、抛石挤淤法。
首先是排除表积水,有可能的话,尽量降低地下水位。
在淤泥层较深的地段,可以用带有较大石块的石方填入,填筑深度应在2 m 以上,大石块具有较好的稳定性和承插力及承载力,表面用碎石填缝。
2、换填法。
机械挖除非适用材料后,用天然砂砾等透水性材料分层填筑。
关于高速公路特殊路基施工技术的分析摘要:针对高速公路几种特殊路基情况,提出相应的处理方法。
关键词:高速公路;特殊路基;施工技术;分析abstract: aiming at some special roadbed of the expressway, this paper puts forward the corresponding treatment methods.keywords: highway; special roadbed ;construction technology; analysis中图分类号:tu7文献标识码:a文章编号:2095-2104(2012)路基是公路的重要组成部分,是按照路线位置和一定的技术要求修筑的带状构造物,承受由路面传来的荷载,应具有足够的强度、稳定性与耐久性。
但是,路基往往会遇到软土等不良地质现象和陡坡复杂地形。
特别是高速公路建设中,因地质灾害和特殊不良地基引起的公路病害导致路基失稳等现象时有发生,不仅造成公路损失,而且危及到车辆和人员安全。
因此,采取必要的工程技术措施,因地制宜地制订相应的施工方案和实施办法,甚至使用新材料、新工艺、新结构才能满足工程的质量和运营要求。
1 软弱地基处理软弱地基一般采用换填及设排水沟、塑料排水板和碎石桩加固等进行处理,对软弱地基能起到排水固结和应力集中等作用。
1.1 换填及设排水沟处理换填及设排水沟处理适用于软弱土层厚度≤4.0m的路段。
施工前先开挖纵横向临时排水沟,排除地表积水;沟谷、水塘地表淤泥必须清理干净。
软弱土层厚度≤2.0m时,按间距5~8m设置深度1.2~1.5m片石排水沟进行处理。
软弱土层厚度2.0≤h≤3.0m时,采取换填砂岩片碎石,换填厚度1.5~2.0m。
软弱土层厚度3.0≤h ≤4.0m时,采取换填加片石排水沟方式处理,换填厚度1.5m,片石排水沟深度1.0~1.5m。
凡采用横向排水沟时,一般均于下游增设一道纵向片石排水沟,然后结合地形延伸纵或横向排水沟至低洼处。
0引言随着山西高速公路的快速发展,山区高速公路逐渐增多,地质环境趋于复杂。
而地质环境对路线的选择和构造物结构类型及施工方法的确定起着决定性的作用。
如果道路要从地形条件较复杂的地区通过,必然会有很多的挖方段和填方段,在这种情况下人工边坡和道路路基的稳定与变形问题,就成为主要的工程地质问题。
沿线的工程地质条件有岩石的种类、成因、节理、风化程度和裂隙情况;以及岩石的走向、倾向、倾角、层理和岩层厚度,有无夹层或遇水软化的夹层,以及有无断层或其他不良地质现象(岩溶、泥石流、地震等);沿线水文地质条件有地表水的排泄、河流洪水位、常水位,有无地表积水和积水时期的长短、河岸的淤积情况,地下水位、地下水移动的规律,有无层间水、裂隙水、泉水等。
以上这些问题均对路基的稳定产生一定的影响,如果处理不当,则会引起各种病害。
所以,在前期选线和外业勘察阶段,应将沿线不良地质作用和不利于边坡稳定的地质条件作为调查的重点,结合浅孔或坑槽探工作,由点及面,由一维到二维、三维,以及多维,进行全面立体性分析判断,对威胁公路安全的地质作用做综合性的评价。
尽量从宏观上避绕不良地质和特殊性岩土,对无法避绕的有针对性地采用有效的勘察方法加以探明。
基础资料质量的优劣,直接关系到公路工程后期设计、建设的经济性、安全性和可行性。
工程地质与挖方特殊路基勘察设计挖方路基中与工程地质相关的问题有滑坡、高边坡、崩塌、岩堆、泥石流等,在山西高速公路建设中常见的主要是滑坡和高边坡的稳定。
在高速公路建设逐步向山区转移过程中,与公路工程地质相关的滑坡、高边坡失稳等特殊路基的勘察、设计已成为工程建设速度、工程质量,甚至工程投资的制约因素。
因此,应十分重视公路工程地质的选线工作,重点着眼于滑坡等特殊路基的判断和预防,采取相应的对策,防患于未然。
1.1滑坡对滑坡的处理,一般是采用“防治结合,以防为主”的原则,所以要重视调查工作。
首先要判定滑坡的稳定程度,以便确定路线通过的安全性。
高速公路特别设计标准是什么
高速公路特别设计标准是指在一般高速公路设计标准的基础上,根据某些特殊要求进行特别设计的标准。
高速公路特别设计标准主要包括以下几个方面:
1. 设计速度:高速公路特别设计标准要求根据实际需要进行速度的特别设计。
根据地理条件、交通流量以及安全要求等因素进行评估,确定高速公路的设计速度。
2. 道路几何:高速公路特别设计标准要求根据具体地理条件进行特别设计,包括路线的选择、线型的设计,以及交叉口的设置等。
根据地形、水文等因素,确定道路的纵、横断面设计。
3. 路基设计:高速公路特别设计标准要求根据地质条件进行特别设计,包括路基的宽度、填方与挖方的设计,以及边坡的设计等。
根据地质勘测结果,确定路基的设计参数。
4. 路面设计:高速公路特别设计标准要求根据交通流量和车辆类型进行特别设计,包括路面的厚度、结构类型以及材料选择等。
根据交通量和车辆类型的不同,确定路面的设计参数。
5. 给排水设计:高速公路特别设计标准要求根据地质、气候等因素进行特别设计,包括排水系统的设计、涵洞的设置,以及排水设施的选型等。
根据地质和气候的要求,确定给排水设计参数。
6. 安全设计:高速公路特别设计标准要求根据实际需要进行特别设计,包括交通标志的设置、标线的绘制,以及安全设施的配置等。
根据交通流量、路况以及车辆类型的要求,确定安全设施的设计参数。
综上所述,高速公路特别设计标准考虑了诸多因素,如地理条件、交通流量、地质特征等,对道路的速度、几何、路基、路面、给排水以及安全等方面进行特别设计,以满足特殊需求和要求,并提高高速公路的通行能力和安全性。
冻土地区特殊路基设计初探前言:我国十二五期间大力开发西部,道路建设成为重点建设项目,但是西部地区多偏处高原、寒地,这些地区修路基临三大难题,第一冻害深,修路过程中易使路基发生紧缩,破坏路基的塑性,并且降低混凝土的结合性。
第二昼夜温差大,高原地区由于受到水土和气候的影响,昼夜温差较大,极易对修建过程中的路基造成根本破坏。
因此道路建设时其路基处理成为关键,本文从多年冻土地区的恶劣环境入手,以三种特殊路基设计为例,对此进行详细阐述1.冻土地区高速公路路基存在的问题1.1高速公路路基出现质量硬比在对高速公路路基施工的过程中,施工人员往往会遇见公路路基硬化的质量问题。
通常情况下这种问题是由于冻害和混凝土之间的反应引起的。
一旦形成路基质量硬化问题之后,则会让高速公路出现位移、陷落以及鼓胀等情况,严重时可能让高速公路导致二次损坏。
因此,在对高速公路路基进行施工之前,应当考虑到这些问题,并制定出一套合理的施工方案,在混凝土以及其他路基材料配合比上认真仔细调配,使其达到配比要求,这在实际施工过程中具有相当重要的现实意义。
1.2特殊地区路基腐蚀在路基的铺设工程施工过程当中,低温、雨水侵蚀问题时成为了施工的主要难题,低温雨水的冲刷,对路基造成严重破坏。
同时如果空气当中带有酸性物质,通过与雨水的中和,会造成酸雨的出现,如果强度是在强酸的范围内,会腐蚀路基,一来破坏沙石的粘结性,导致路基松散,在冻害、雨水、车辆行驶的综合作用下会诱发路基出现松散坑槽;二来路基混凝土中的石料多为碱性或中性石料,比如石灰岩石料在强酸的作用下会逐渐分解,丧失强度,在低温的状态下降低结合能力,从而降低路基结构的承载能力。
总而言之,冻害、雨水对沥青路基或水泥路基的破坏作用是巨大的,会破坏整个路基面层结构。
2多年冻土地区特殊路基的设计2.1碎石、片块石路基作为多孔介质的碎石路基,基于多孔介质中空气自然对流原理,其中的对流换热即气体流过碎石壁面时,由于气体和碎石表面的温度差所导致的热量交换现象。
高速公路膨胀土特殊路基设计分析摘要:对高速公路膨胀土特殊路基进行设计,有利于保障高速公路的稳定性,保护行车安全,避免由于高速公路变形造成车毁人亡的事故。
本文针对膨胀土胀缩性强的特点,对高速公路膨胀土特殊路基设计策略提出两点建议:一方面改良膨胀土,另一方面对膨胀土特殊路基使用特殊的设计、施工方法。
关键词:高速公路;膨胀土特殊路基设计;纤维材料引言:膨胀土在我国的分布十分广泛,有效处理膨胀土胀缩性强给高速公路造成的不良影响,有利于我国高速公路的发展,推动经济社会的进一步进步。
我国每年由于滑坡和泥石流问题造成的交通事故数不胜数,有效解决高速公路路基因为自然、地质等灾害造成的毁坏,可以节省道路施工投入,避免损失。
1膨胀土的特点膨胀土是一种遇水膨胀、失去水分收缩的粘土,强度高,如果能够经过妥善处理,可以应用于高速公路路基建设[1]。
膨胀土是由岩石风化形成、颗粒状的粘土,结构细密,一般情况下较为坚硬,但是经过雨水浸润就会变得松软。
膨胀土具有胀缩性,在自然条件下是黄褐色的坚硬的土壤,一旦有雨水降落,吸收了雨水之后,膨胀土会膨胀、变形,而在干旱的情况下,膨胀土会裂开,造成土壤缝隙。
膨胀土还有超固结性,因为它较为细密,堆积在一起孔隙较小,在开挖路基时会造成路基与边坡的卸载膨胀,造成山体滑坡。
膨胀土的抗剪强度会因为外力原因衰减,一旦被挖开,由于风化等原因,会变得不稳定,容易造成滑坡。
2高速公路膨胀土特殊路基设计策略研究2.1改良膨胀土2.1.1加入风化砂因为膨胀土具有很强的胀缩性,其对高速公路路基的影响很大,可以使路基的承载性和稳固性发生较大的变化,在使用膨胀土材料进行高速公路路基的填埋过程中,一定要对膨胀土进行改良。
可以在膨胀土中加入风化砂,风化砂的颗粒大小不均匀,而且棱角分明,可以保证膨胀土中含有更多大颗粒物质,使膨胀土中的吸水物质整体含量减少,活跃性降低。
同时,风化砂还可以扩大膨胀土的空隙,使膨胀土吸水之后有更大的空间进行膨胀。
山区高速公路路基设计探析摘要:最近几年,我国的道路事业发展速度非常的迅猛,尤其是高速路的发展更是非常的显著。
然而在其建设的过程中必然会遇到非常多的地势地形问题差异等。
比如在山区和平原地区就是非常不同的项目。
文章重点的分析了在该区域中,此类道路路基设计相关的内容。
关键词:山区高速公路;路基设计原则;特殊路基设计;路基防护设计1 设计时要遵循的理念路基是高速路的关键组成,其稳定性是确保品质的合理的重要内容,所以要切实的按照如下的理念来开展工作。
(1)应该和地形等融汇,可以体现出生态效益,同时还富有景观特色。
①路线通过很陡的山腰斜坡时,注意挡墙与桥梁的取舍,分离式路基、台阶式路基、悬出式路基及整体式路基的综合设计,寻求合理的断面形式,以此来提升边坡的安稳特征。
②当植被不多,地势没有坡度的时候,通常是按照削坡种植法来应对不利现象。
而当植被比较多,而且地势不平顺的时候,通常是按照上述的措施和低矮的挡墙的方式来应对。
对不稳定的高陡边坡,用竖梁锚杆、预应力锚索框架加固处治。
对挡墙段采用花池墙防护绿化,对岩石边坡采用客土喷播护坡。
③路基中间的中央分隔带、边坡的绿化美化和路基外侧的绿化带,通常是按照适合种植什么就进行什么,要结合实际状态,将多种植被融汇到一起,将人为的以及生态的景色融汇到一起,确保道路沿线的景观优美,确保绿化具有显著地特征,而且还可以确保路基更加的合理,同时能够避免冲刷的影响。
(2)应该和涵洞有效地融合,这样做的目的是为了方便通行。
要确保路面平顺,只有这样才可以确保通行顺畅。
(3)要与路段地理位置相结合,诱导行车顺入佳景。
路线经过风景名胜区,应结合填土高度、挖方边坡高度、弃方和地形条件对边坡进行特殊设计,方便对边坡进行绿化活动,进而得到合理的绿化区。
2 对于较为独特的路基开展的设计探索活动(1)滑坡与崩塌:采用清除、适当放缓坡率、抗滑挡墙、抗滑桩、抗滑桩与锚索结合、绿化及排水措施。
(2)山间过湿土及软土:采用碎石盲沟排水或换填透水性材料。
大营至神池高速公路特殊路基处理设计摘要:本文针对大营至神池段实际地形、地质以及当地气候情况,详细分析和阐述了大神高速公路的特殊路基设计,可供同行参考。
关键词:特殊路基设计;湿陷性黄土;人工堆积体;填挖中图分类号: s611文献标识码:a 文章编号:前言大营至神池高速公路是《山西省高速公路网规划》中“三纵十一横十一环”的高速公路网主要骨架第三横(灵丘至河曲)的重要组成部分,该项目起点设于原平市麻地沟东,至东湖西北接神池至河曲高速公路并与规划中的西纵高速相交。
路线全长64.76公里。
该段地质条件复杂,沿线滑坡、崩塌、煤矿采空区以及特殊不良岩土分布较多。
本文对大神高速公路的特殊路基设计进行了详细分析和阐述。
1、湿陷性黄土路基处理湿陷性黄土处治方案:ⅰ~ⅱ级非自重性湿陷性黄土填方段原地基采用冲击碾压处理;ⅱ级自重性湿陷黄土填方段原地基采用重锤夯实处理;ⅲ级自重性湿陷黄土及填方高度大于10米的黄土路段地基采用强夯处理;挖方段开挖至路床80cm后,下路床50cm分层回填压实,上路床30cm掺6%的石灰土处理。
对危害路基稳定的黄土陷穴根据陷穴埋藏深度及大小采用开挖回填夯实及灌砂、灌浆等方法处理;对流向路基的地面水,采用排水沟或截水沟进行拦截引排;对路堑顶部的裂缝和积水洼地,填平夯实。
重、强夯的施工要点如下:(1)重夯单击的夯击能应达到600kn·m,强夯单击的夯击能应达到2000kn·m。
(2)夯实前应检查地基土的含水量,当地基土的含水量超过17%或饱和度大于60%时,改用其它处治措施。
(3)试夯及停夯标准:工程开工前应通过试夯以确定施工方案。
夯点的夯击次数,应按现场试夯得到夯击次数和夯沉量关系曲线确定,并应满足下列条件:当采用强夯时,最后二击的平均夯沉量不大于50mm;当采用重夯时,最后二击的平均夯沉量不大于20mm。
(4)夯击遍数:一般为3遍,每遍每点夯实8击,前两遍按3~4m间距跳夯,最后一遍为满夯。
高速公路改扩建项目路线及路基路面设计重点浅析一、路线设计重点:1.交通流量预测:根据现有交通状况及未来的交通需求,进行交通流量预测,确定改扩建项目的通行能力需求。
通过交通流量预测,能够决定改扩建的路段长度和车道数量。
2.线路选取及纵横断面设计:根据地理位置、地形地貌等因素,选择最合适的线路,并进行纵横断面设计。
线路选取要考虑交通流量、交通组织、环境影响等因素,纵横断面设计要保证道路的安全性和通行的舒适性。
3.接续线设计:对现有路网与新建路段的接续部分进行设计,确保交通流畅。
根据交通分布特点和接续路段的地形地貌等因素,设计合适的接续线。
4.出入口设计:确定改扩建项目的出入口位置和数量,考虑主要交通流向和道路通行能力,保证交通的安全与流畅。
5.桥梁、隧道设计:对于山区或水域等特殊条件下的道路,需要设计桥梁、隧道等交通设施。
设计时要考虑通行能力、安全性和环境影响等因素。
二、路基路面设计重点:1.地基处理:在改扩建项目中,地基处理通常包括挖土、填土、沉降控制等工作。
根据地基的地质情况和荷载要求,选择合适的地基处理方式,确保路基的稳定性。
2.路基宽度与坡度设计:根据交通流量和设计速度,确定路基的宽度和坡度。
路基宽度和坡度的设计直接影响到道路的安全性和通行的舒适性。
3.路面结构设计:根据交通流量、路基的稳定性和材料的可获得性等因素,设计合适的路面结构。
路面结构的设计要考虑耐久性、承载力和舒适性等方面。
4.路面材料选择:根据路面结构设计的要求,选择合适的路面材料。
路面材料的选择要考虑耐久性、抗裂性、抗滑性和降噪等因素。
5.排水设计:对于改扩建项目中的水路和雨水排水,需要进行排水设计。
排水设计要保证道路的排水畅通,防止积水导致路面松软和路基失稳。
综上所述,高速公路改扩建项目的路线及路基路面设计重点包括交通流量预测、线路选取、接续线设计、出入口设计、桥梁、隧道设计、地基处理、路基宽度与坡度设计、路面结构设计、路面材料选择和排水设计等方面。
2019年第38期(总第657期)科学咨询/科技管理专业视窗咼填深挖路基设计和施工要点分析余东(中交公路规划设计院有限公司北京100035)摘要:为保证高速公路全线的流畅平稳,建设者在建设期间不可避免地会对原有地形进行改造,在非平原地区经常会出现一些填方和挖方路段。
因此,保证该路段路基的稳定性成为了决定高速公路质量的关键之一。
银昆高速公路某标段在建造时需穿过湿陷性黄土区域,特殊地基处理和路基土方工程较大。
本文结合该路段路基填方、挖方及防护设计方案,阐述了相应的施工工艺要点,为类似工程施工提供技术参考。
关键词:路基;填方:挖方:设计;施工高速公路工程对路基平整度、稳定性、高度差等指标有着严格的要求。
高填深挖路基的建设一直是公路建设领域的难题,在我国很多地区广泛分布着丘陵沟壑地带,给高速公路建 设带来了很大影响,一般需对沿线路基进行必要的填方和挖方处理。
项目沿线以梁状丘陵沟壑为主,地质条件复杂,特殊地基处理工程较大。
沿线区域内湿陷性黄土地基分布广泛,路基土方工程较大,路基填筑质量要求高。
在建造高速公路时,建设者需要依据实际地质条件对路基进行科学合理地设计与施工。
本文结合银昆高速某标段高填深挖路基施工设计,针对高填方路基方案和深挖方路基方案,分别采取与之对应的施工处理方案,以解决高填深挖路基施工过程中的质量控制难题。
一、工程概况银昆高速公路某标段项目所在区位于六盘山以东,陇东一陕北黄土高原西部,总体地貌属黄土高原沟壑区,桥隧比例约49.3%,地形较杂,施工场地选择及施工组织较复杂。
本标段起点顺接N2标段,路线向南经甘城乡、炭山乡、寨科乡,至交岔乡与N3标段起点相接,公路推荐方案路线全长52.102km,双向四车道,路基宽26m。
经地质勘查,该地段总体地貌属黄土高原沟壑区。
本标段沿线属于黄土丘陵沟壑第二副区,以梁状丘陵沟壑为主,主要由黄土梁昴丘陵、黄土沟谷等地貌类型组成。
本标段全线均属湿陷性黄土区域,特殊地基处理工程较大。
工 程 技 术1 工程概况辽开高速公路(西丰至开原段)为国家高速公路网的一条连接线,是吉林省辽源地区及辽开高速沿线地区进关的快速通道。
工程起点位于西丰县安民镇,终点位于开原市,和现有的沈哈高速公路连接。
K13+100~K26+672.804段路基位于西丰县境内,本段起点位于西丰县面山村玉清屯,终点位于西丰县西丰镇公合村,经过杨家店村、中心村、六安村。
所经地区为山前斜坡地貌和低山丘陵地貌区以及河流冲洪积阶地和河床漫滩地貌区,海拔180m~250m。
路线两侧有旱田、水田、菜田,间有部分林地。
本段内路基挖方207.75万方,填方151.32万方。
桥涵结构物43座,其中桥梁14座、通道13座、盖板涵16座。
对应主线K23+260-K24+260范围设置西丰互通立交,立交区采用单喇叭A形。
改路17处,总长5246m。
2 设计原则及标准2.1设计原则本段设计以“环保为先”的指导思想,结合现场实际勘察以及地形情况,从设计的选线、使用功能、经济成本、地质地形及水文条件,并征求地方有关部门的建议综合考虑,做到线形美观,避免大量拆迁,土石方的填挖平衡,设计与地形及周边环境相协调,力求设计方案最佳。
2.2设计标准设计根据部颁标准,以《高速公路施工图设计通用知道书》为指导,结合省厅专家的多次论证,并参考了当地有关部门意见。
本段平纵面线按山岭重丘区高速公路设计速度100km/h设计,路基宽度为26m,纵断设计高为中央分隔带外侧边缘标高。
段内有平曲线9处,最小平曲线半径1000m,曲线长度张路线总长58.1%。
最大纵坡为-3.05%,最小纵坡为0.3%,最小曲线半径:凹形为8511.051m,凸形为12000m。
路线最大坡长尾1120m,对应坡度为-1.25%,路线最小坡长为350m。
本段内结构物设计净空:人行通道2.2m,机耕道2.7m,通行农用汽车3.2m,三、四级公路4.5m,一、二级公路5m,高速公路5.5m。
3 设计要点3.1路基工程3.1.1采用标准横断面路基按四车道全封闭高速公路设计,路基标准横断面为:2m中分带,2m×0.75m路缘带,2m×7.5m行车道,2m×3m硬路肩,2m×0.75m土路肩。
关于高速公路特殊路基的设计分析
发表时间:2018-02-02T15:04:20.007Z 来源:《防护工程》2017年第28期作者:沈含羽1 李文超2
[导读] 随着我国高速公路建设不断向山区及恶劣地质条件区域推进,高速公路路基设计的难度日益提升。
1.云南省交通规划设计研究院昆明 650011
2.南京新厦市政建设项目管理有限公司南京 210000
摘要:随着我国高速公路建设不断向山区及恶劣地质条件区域推进,高速公路路基设计的难度日益提升。
在目前的高速公路路基设计中,关于特殊路基的设计是较为关键的环节之一,在特殊路基设计实践中,软土路基是较为重要的特殊路基形式之一。
为了深入分析目前我国高速公路特殊路基的设计情况,本文以具体高速公路路基设计实例为研究对象,论述了涉及软土路基的设计相关内容,以期对后续的高速公路路基设计提供参考。
关键词:特殊路基;高速公路;设计分析
1 某高速公路特殊软土路基设计实例概述
本文研究的高速公路特殊软土路基设计项目位于我国云南省云贵高原东北部,与四川盆地相邻,地质条件非常复杂,全境内多山地,总体地质地貌呈现从西向东由高到低依次变化,属于典型的侵蚀性低山丘陵低沟谷斜坡、缓丘、残丘地貌类型,高速公路设计沿线地质类型基本以软土地质为主,地形坡脚介于15-20°之间,地势起伏情况较为平缓,山区多呈圆形顶。
在该合同段内的140km+740m~150km+000m范围内存在较为严重的软土地质问题。
该特殊路基范围内,路基设计形式主要为填方路基,填方中点高度为4.5m,该路基设计范围内主要为水田。
软土路基周边平均海拔高度为400m左右,最大高差为70m,路基设计范围内局部有基岩露出,属于较为典型的易侵蚀性河谷类地貌。
路基上覆盖层为残积土层,土层主要成分为粉质粘土和淤泥质粘土,层厚大约介于3.5-8.5m之间,土质液限及塑限水平属于流塑到软塑之间。
考虑到该设计路段路基基本位于软土路基覆盖段,且地势呈现明显的西高东低规律,导致路基设计范围内很容易出现大面积积水,在雨季到来时,很容易出现大面积积水,加之该区域地势总体呈低洼形,积水只能通过地下渗透的方式排出或从软基面排至右侧的冲沟排泄。
地表及地下排泄不畅,导致路段区长期积水,下伏土体长期处于饱水状态呈软塑-流塑状,形成软土地基,强度极低。
2 高速公路特殊软土路基设计分析
在进行路基设计时应综合考虑地形、地质条件,同时应尽量利用当地的材料,并且应结合当地的景观环境,因地制宜地确定路基防护工程类型。
2.1 地基极限高度设计
在该项目中,特殊路基的主要成分为粉质粘土及淤泥质粘土。
考虑到这些粘土总体承载能力较低,由于高速公路设计荷载及承载力水平要求较一般的等级公路要高,因此,在具体服役过程中,软土路基很难作为路基持力层,且该不良软土路基厚度一般在10m以上。
对于软土层较厚的位置,软土路基的路堤高度应选用以下计算公式计算。
即:
HE=5.51*(CK/γ)
上式中,HE代表高速公路路基路堤设计的极限高速,单位为m,CK表示软土路基的粘附力水平,单位为Kpa,γ表示高速公路路基的填方重度,单位为kg/m3。
对于位于均值介于薄层的高速公路软土路基位置处,软土路基路堤的极限高度可考虑选用下式进行计算,即: HE=(CK/γ)*NS
上式中,其中,HE代表高速公路路基路堤设计的极限高速,单位为m,CK表示软土路基的粘附力水平,单位为Kpa,γ表示高速公路路基的填方重度,单位为kg/m3。
NS表示软土路基的稳定系数。
在高速公路软土路基的土质不均匀位置处,若使用上述两个极限路堤高度计算公式进行路堤高度计算,其计算精度较高。
所以,在通常情况下,若现场施工条件允许的前提下,必须进行必要的路堤填筑试验以现场确定路堤填筑极限高度的值。
此外,对于软土上面额外上覆一层坚硬的软土路基路堤的极限高度计算而言,在上覆层厚度位于1.5mz左右时,极限高度的相应计算公式为
HE=0.65*H+(CK/γ)*NS
其中,H表示软土上覆层厚度值,单位为m;其他公式内参数值与上述公式相同。
2.2 关于高速公路特殊软土路基处理设计分析
关于高速公路特殊软土路基处理设计分析而言,必须从以下几方面切入:第一,对路基进行科学换填,以提升路基持力层承载力。
在该项目中,路基标段140km+700m-140km+850m范围内及141km+980m-142km+000内,该区域路基的软土层厚度较大,必须选用换填方法,以彻底解决软土路基的承载力问题。
第二,必要时,可以考虑设置碎石桩处理。
碎石桩的设计直径应不低于0.4m,截面形式为矩形,排布方式为等边三角形布置,边距为1m,设计治理区域范围为路基排水沟外侧的2m范围内,桩基施工可选用振动成桩法,换填材料的颗粒直径介于30-45mm之间,且砂砾应表面干净清洁,最好选用机制碎石。
此外,在施工前,必须先进行局部成桩试验,试验数量应不少于5根,施工中,必须严格遵循设计文件中规定的桩长、桩径及桩间距进行。
还需要注意的是,在进行振动桩施工中,会产生大量的施工污水,在施工后期必须处理好各类污水,以防止污染当地环境。
第三,在软土路基位置设置一定厚度的砂砾垫层。
处理进行碎石桩处理外,为了确保软土路基的处理质量和路用性能,必须在上部继续覆盖一定厚度的砂砾垫层,且砂砾垫层的厚度不应小于50公分。
且砂砾垫层的宽度应适当超出路基边角至少1m。
路基两侧可以考虑选用浆砌片石或者其他方式处理进行防护,最大程度防止出现砂砾流失问题。
考虑到该工程地处区域地势较低,排水能力较差,在设置砂砾垫层前,必须设计一定坡度的排水角,斜率应以2%-3%为宜。
此外,所设置砂砾垫层使用的材料必须确保表面清洁,级配最好选用粗砂或者中砂,且材料的泥沙含量不应高于5%,与此同时,应进行必要的砂砾清洁处理,将其中的其他杂志清除。
如果条件允许,最好选用天然级配的砂砾鹅卵石材料,最大粒径不应高于50mm。
第四,使用土工格栅布。
为了确保砂砾垫层不会被雨水冲刷,可以考虑在砂砾垫层上方加啥一层土工格栅布。
土工格栅布选用承载力不低于50kN/m的双面钢塑材料。
依照单层布设方式进行施工。
在具体铺设阶段,土工布宽度应大于砂砾垫层宽度。
土工格栅布的力学性能在横向和纵向的抗拉强度值上不应
低于60Kpa;材料的伸长率不应高于10%。
第五,在路基位置设计护坡道。
由于该项目路基单侧临河,在临河位置应该设置必要的反压护坡道。
护坡道设计宽度为30m,高度为17m,护坡道顶部设计宽度为1m的缓台,缓台坡度斜率不应超过1.5。
2.3 高速公路特殊路基边坡防护及排水设计分析
对于高速公路路基边坡及排水设计而言,首先,可以考虑采用石笼防护。
在该项目中,由于路基单侧临河,为了最大程度减缓河水对护坡道及路基路堤的冲刷和破坏,必须选用传统的石笼防护技术。
石笼子可以选用强度和防腐性能达标的镀锌钢丝编制,经设计计算,该项目中至少需要投放石笼1700余个。
抛洒块石5000余立方,石笼的顶面应比设计洪水位高出1m。
第二,其他防护设计。
在本工程中的其中一路段设置路堤拱形护坡1处,同时在其内设置挂网植草。
在其中一路段设置路堑护面墙护坡1处,护面墙设置一、二、三级,在二、三级平台内设置挂网植草。
在本工程中所采取的排水设计为:沿路堤两侧设置浆砌片石排水沟,并从140km+950m涵洞排除地表水。
3 总结
在高速公路设计中,路基设计是其中的一个重要环节,针对于高速公路建设中对路基的工后沉降要求较大,而工后沉降大却是软土路基中的一个重要问题,选取合适的路基设计方法是关键设计措施。
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