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公路路基设计概论

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民营科技 2010年第7期 公路路基设计概论 市政与路桥 谷忠岩’陈阳 (1、黑龙江正业勘测设计有限公司,黑龙江哈尔滨150030 2、哈尔滨龙江公路设计院,黑龙江哈尔滨150090) 摘要:公路路基是路面的基础,其基本作用是承受由路面传递而来的荷栽,确保路面强度与稳定性。路基是公路的一个重要组成部分,作为线 形结构物,其位置和标高由公路线形设计所决定,并与公路的其他组成部分(如桥涵、路面及附属设施等)密切相关、相互制约。因此,路基设计是公 路整体设计中的一个重要环节,既有其自身的特点和要求,也必须考虑到与之相关的工程需要。 关键词:公路路基;路面;断面;病害;路基设计 公路的主体是由岩土构筑而成的,其结构形式简单、工程数量很 路面时,必须对路基质量提出较高要求,采取相应技术措施。 大,而且沿线岩土分布不匀,其强度与稳定性受自然因素的影响极大。 2_2边坡坍落 路基用地面积大,势必会占用较多耕地,拆迁原有建筑物,改变沿线 路基边坡的坍方和脱落多以水毁的形式出现。按其规模和形态的 自然环境;如果路基设计不当,不仅施工难度增加,工程费用提高, 不同,路基边坡的坍落可以分为剥落、碎落与坠落,以及滑坍、塌坍 而且路基“病害”隐患多,难以轻易消除。由此可见,研究路基设计 与崩坍等。 理论、剖析路基工程特点、不断完善其设计方法,对于发展公路交通 剥落主要发生在挖方边坡表面。如果挖方坡面为性质不匀和易溶 事业,提高路面使用品质,降低工程造价有着不可忽视的作用。 盐类含量较大的土层,或为极易风化的软弱岩层,而且由于边坡岩体 1路基的典型断面 受到于湿和冷热反复循环作用,表皮碎裂成块状薄片,从边坡上不 路基横断面的形式变化极大,按其填挖条件不同,可归纳为路堤 断剥落下来。剥落的规模不大,但持续时间较长,易堵塞边沟,有 (全填)、路堑(全挖)和填挖结合三种类型。 碍排水。 当填筑高度小于路基临界高度或小于1.0m时,可视为低路堤。低 碎落主要产生于土夹石或严重破碎岩层的挖方边坡上,其规模和 路堤的质量关键取决于土基的水温状况,且要求地基具有一定的强度。 危害程度比剥落严重,是水毁现象的常见形式。 低路堤设计时,应权衡路堤高低的利弊。如提高填土虽然对路基强度 坠落(落石)是碎落的一种形态,但通常是指岩块粒径较大(可 与稳定性有利,但路基用土的数量和占地的面积增大,因而存在着工 达40era以上),成单块或多块下落,而且下落速度快、冲击力大,具 程质量和经济效益的择优问题。设计通常应优先考虑路基的使用品质, 有爆发性,危害性也比剥落和碎落更为严重。 按规定标准严格控制最小填土高度,搞好路基排水设施,并力求不用 滑坍是指边坡的部分岩土,在下滑力(剪切力)超过抗滑力的情 较高的填土。填筑高度大于临界高度,而且未超过6N8m,属于一般路 况下,滑动体沿着一定的滑动面向下滑移的破坏形式,此乃较陡、较 堤,其边坡对于填土时,采用l:1.5,填石时可采用1:1。填筑高度 高路基边坡不稳定的主要“病害”之一,路基边坡稳定性计算,常以 超过8.Om(填土)或12.Om(填石)时,按规定采用折线形的边坡。 此种“病害”为依据。 沿河路堤或路旁取土成沟渠时,除浸水部分(包括0.5m以上的安全高 塌坍(堆塌)与滑坍相似,一般是指土质边坡(或碎砾石土)部 度)的边坡放缓至1:2外,必要时还应予以加固,有时还需要设置宽 分土体,遇水软化,失去支撑而塌坍,其变形速度缓慢,滑动土体很 度不小于1.Om的护坡道。原地面倾斜的路堤,填筑前需要采取抗滑措 少有翻滚现象,也无定型的滑动面。 施,如清除植被、开挖人工台阶或凿毛等。原地面陡于l:2,可设置 崩坍是一种具有爆发性的坍落“病害”,无固定的滑动面,也无下 石垛式的护脚。 挫现象(坡脚线以下地基无移动),崩坍体各部分相对位置在移动中完 填筑高度超过20m,或由于其他原因时,路堤应做特殊设计,进 全扰乱,其中较大的硬块翻滚较远,边坡底部形成倒石堆(岩堆)。 行稳定性的验算。各种路堤的质量关键,除断面设计合理外,还取决 上述的三落三坍从形态上往往难以划分清晰,但在防治措施上, 于选择良好的填料,按规定分层填筑人工压实,同时要重视路基排水, 前者(三落)以坡面防护为主,后者(三坍)往往需要加固。 以及路基的防护与加固工作。 2.3路基翻浆 路堑开挖后,在一定范围内改变了原地层的自然平衡状态,其质 在季节性冰冻地区,对于水温条件不利的土质路基,由于负温度 量关键取决于地质与水文条件,以及开挖深度,而且集中表现在边坡 的作用,产生水分聚流现象。冬季开始,土基由上向下逐渐冻结,聚 的稳定性程度上。 冰层下部的水分在结晶力和渗透压力差(吸引力)的综合作用下,以 路堑边的坡度主要取决于地质与水文条件,也因挖方深度而异。 薄膜水和毛细作用的移动方式不断向上积聚,聚冰层增厚和发展成多 深路堑的边坡,因地质的条件变化可采用折线形;陡峭山坡上的路堑, 层次。春融季节气温回升,土基上层解冻,水分滞留在上部,土基过 可以挖成台口式或半山洞的断面。挖方路基必须设置边沟,必要时应 湿软化、强度降低;在行车荷载作用下,路面开裂、松散或鼓包,以 设置边坡上方的截水沟。 致泥浆受压外冒,造成翻浆“病害”。直到夏季,土基全部解冻,湿度 路堑地段的土质路床,要注意其顶部约1.Ore深范围内的土质强度 恢复正常状态,翻浆“病害”停止。 和水温变迁情况,视需要予以人工压实、换土、加固或设置地下排水 翻浆“病害”与冬季冻胀“病害”,往往伴随形成。 设施。 如果填土过湿,路基压实过程中,可能产生弹簧现象,这也是土 断面形式主要设置在山坡上,其填挖部分的比例,与路基中心的 质路基的隐患之一,但在成因上和处置方法上,不能与上述翻浆“病 填挖尺寸和山坡的横坡度密切相关。 害”相提并论。 2路基的常见“病害” 3路基设计基本任务 路基的“病害”很多,其成因错综复杂。由于特殊的地质不良条 以上简要的分析表明,路基工程受各种自然条件所制约。如果说 件或遭受特大自然灾害(如滑坡、错落、岩溶、泥石流、雪崩、地震 路基的位置和造型主要取决于公路线形和沿线地形,则其强度与稳定 及特大暴雨山洪等)而造成的路基破坏,规模较大,后果严重。此类 性在很大程度上取决于岩土性质、水文状况及气温等条件。路基设计 特大“病害”的形态、成因及防治措施可参见有关专著,这里不再赘 的基本任务在于从工程实际需要出发,研究与掌握影响路基工程质量 述。对于路基的常见“病害”,可大致归纳为路堤沉陷、边坡坍落和路 的各种自然条件及其变化规律,因地制宜、因势利导,高质量和最优 基翻浆三类。这些病害主要取决于路基的水温状况与调节,一般情况 化地搞好路基设计工作。 下通过合理的设计、施工和养护,能够达到防治与改善的效果。 生产过程中的路基设计,大量工作是在公路勘测设计时进行的, 2.1路堤沉陷 其中包括沿线综合调查、选定位置(定线)、确定标高(纵坡设计)、 在荷载及自然因素作用下,路基填料不良、填筑方法不当、人工 测绘横断面,以及计算和调配土石方等;同时还要进行路基的排水、 压实不足,均可能发生沉陷。原地基软弱、承载力不足,受力后产生 防护与加固工程设计;此外还应对修建路基所必需的设施,如取土坑、 沉降变形,都会导致路堤沉陷。 弃土堆、护坡道或碎落台等,进行布置和处置,对于某些特殊条件下 路堤沉陷将直接导致路面破坏。当在新填路堤上修建较高等级的 的路基,尚需要做相应的特殊设计。 函 

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