淺議公路路基工程的設(shè)計(jì)與施工

趙琪

公路一般由路基、路面、橋梁、隧道工程和交通工程設(shè)施等幾大部分組成。作為公路主體工程的路基，它是按照路線位置和一定技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物，承受路面?zhèn)鱽?lái)的荷載，所以它即是線路的主體又是路面的基礎(chǔ)。其質(zhì)量好壞，直接影響公路的使用品質(zhì)。路基的設(shè)計(jì)一般是根據(jù)路線幾何設(shè)計(jì)要求，結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦危刭|(zhì)條件，選擇合理的路基斷面形式填料與壓實(shí)；確定邊坡形狀和相應(yīng)坡率；路基排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)；防護(hù)與加固設(shè)計(jì)等。

路基工程是用土或石料修筑而成的線形結(jié)構(gòu)物，它承受著本身巖土自重和路面重力，以及由路面?zhèn)鬟f而來(lái)的行車(chē)荷載，是整個(gè)公路構(gòu)造的重要組成部分。公路路基主要包括路基體、邊坡、邊溝及其他附屬設(shè)施等幾個(gè)部分。

路基的幾何要素主要指路基寬度、路基高度和路基邊坡度。路基路面應(yīng)根據(jù)公路功能、公路等級(jí)、交通量，結(jié)合沿線地形、地質(zhì)及路用材料等自然條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證其具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，路基設(shè)計(jì)應(yīng)重視排水設(shè)施與防護(hù)設(shè)施的設(shè)計(jì)，路基斷面形式應(yīng)與沿線自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，避免因深挖高填對(duì)其造成不良影響；路基高度設(shè)計(jì)，應(yīng)使路肩邊緣高出路基兩側(cè)地面積水高度，同時(shí)考慮地下水、毛細(xì)水和冰凍的作用，不使其影響路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；路堤基底應(yīng)清理和壓實(shí)，基底強(qiáng)度、穩(wěn)定性不足時(shí)，應(yīng)進(jìn)行處理，以保證路基穩(wěn)定，減少工后沉降，路基壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求，深挖高填路基邊坡路段，必須查明工程地質(zhì)情況，針對(duì)其工程特性進(jìn)行路基防護(hù)設(shè)計(jì)，對(duì)存在穩(wěn)定性隱患的邊坡應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，采用加固、防護(hù)措施；路基路面排水設(shè)計(jì)應(yīng)符合規(guī)劃合理布局，并與沿線排灌系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境防止水土流失和污染水源。

路基施工的準(zhǔn)備工作是確定道路中線，路基邊樁以及占地紅線，修建小型結(jié)構(gòu)物預(yù)埋設(shè)地下管線小型結(jié)構(gòu)物可與路基（土方）同時(shí)進(jìn)行，但地下管線必須遵循“先地下，后地上”、“先深后淺”來(lái)完成，保證路基施工的連續(xù)性。

路基施工質(zhì)量是整個(gè)路線工程的關(guān)鍵也是路基路面工程能否經(jīng)受住時(shí)間、車(chē)輛行駛荷載、雨季冬季的考驗(yàn)。要做好路基工程，必須扎扎實(shí)實(shí)進(jìn)行路基的填筑，尤其是對(duì)原地面的處理和坡面基地的處理。

填筑路基時(shí)應(yīng)首先進(jìn)行原地面處理。當(dāng)路堤填筑高度不小于1.0m時(shí)，應(yīng)注意將路基范圍內(nèi)的樹(shù)根，草叢全部挖除。若基底的表層土系腐殖土，則需用挖掘機(jī)或人工將表層土清除換填，厚度視具體情況而定，一般不小于30cm為宜，并予以分層壓實(shí)。如發(fā)現(xiàn)草灰層、鼠凍、裂縫，應(yīng)更換符合條件的土回填，并按規(guī)定進(jìn)行壓實(shí)。路堤通過(guò)耕地時(shí)，路堤填筑施工前必須預(yù)先填平壓實(shí)。如其中有機(jī)質(zhì)含量和其他雜質(zhì)較多時(shí)，碾壓時(shí)因彈性過(guò)大，不易壓實(shí)，更換填土或?qū)嵭谢焯睢?/p>

坡面基底處理。坡面較小（橫坡小于1：5）時(shí)，只需清除坡面上的表層，其處理方法同上。但坡度較大（橫坡大于1：5）時(shí)，應(yīng)將坡面做成臺(tái)階，讓填料充分嵌在底基里，以防止路堤的滑移。

路基填土與壓實(shí)。公路路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性很大程度取決于路基填料的性質(zhì)及其壓實(shí)的程度。從現(xiàn)有條件出發(fā)，改進(jìn)填土要求和壓實(shí)條件是保證路基質(zhì)量最有效和經(jīng)濟(jì)的方法。填筑路堤的理想材料應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定性好、壓縮性小，便于施工壓實(shí)及運(yùn)距短的土、石材料。路基填料一般應(yīng)采用沙礫及塑性指數(shù)和含水量符合規(guī)范的土，不使用淤泥、沼澤土、凍土、有機(jī)土、含草皮土、生活垃圾及含腐植的土。對(duì)于液限大于50，塑性指數(shù)大于26的土，一般不宜作為路基填土。當(dāng)路基填料達(dá)不到規(guī)定的最小強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)采取摻合粗粒料、或換填、或用石灰等穩(wěn)定材料處理。

壓實(shí)土基的意義。壓實(shí)土基的作用在于提高土體的密實(shí)度，降低土體的透水性，減少毛細(xì)水的上升高度，以防治水分集聚和侵蝕而導(dǎo)致土基軟化，或因凍脹而引起不均勻變形。

土基壓實(shí)的原理。在絕大多數(shù)情況下，路基土都是由土粒、水分和空氣組成的三相體系，它們都具有各自的特性，并相互制約共同存于一個(gè)統(tǒng)一體中，構(gòu)成土的各種物理特性——滲透性、粘滯性、彈性、塑性和力學(xué)強(qiáng)度等。若三者的組成情況發(fā)生改變，則土的物理性質(zhì)亦隨之不同。因此，要改變土的特性，也得從改變其組成著手。壓實(shí)土基，就是用機(jī)械的方法來(lái)改變土的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到提高土基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的目的。影響土基壓實(shí)度的內(nèi)在因素主要是含水量和土的性質(zhì)，外在因素有壓實(shí)功能，壓實(shí)工具和方法等。在最佳含水量時(shí)，即土處于硬塑狀態(tài)時(shí)，最容易獲得最佳的壓實(shí)效果。土質(zhì)、壓實(shí)功能、壓實(shí)工具和方法對(duì)壓實(shí)的影響。1、土質(zhì)對(duì)壓實(shí)的影響：不同的土類(lèi)有不同的最佳含水量及最大干密度，分散性較高（液限較高，粘性較大）的土，最佳含水量的絕對(duì)值較高，而最大干密度的絕對(duì)值較小，亞砂土和亞粘土的壓實(shí)性能較好，而粘性土的壓實(shí)性能很差。2、壓實(shí)功能對(duì)壓實(shí)的影響：同一種土的最佳含水量隨壓實(shí)功能的增加而減少，而最大干密度則隨壓實(shí)功能的增加而增加；當(dāng)含水量一定時(shí)，壓實(shí)功能越大則密實(shí)度越高；當(dāng)壓實(shí)功能增加到一定程度后，土的密實(shí)度就增加的不顯著了，這表明，對(duì)于某一種土來(lái)說(shuō)，如果超過(guò)某一限度，在采用增加壓實(shí)功能的辦法來(lái)提高土的密實(shí)度就不經(jīng)濟(jì)了。3、壓實(shí)工具和方法對(duì)壓實(shí)的影響：壓實(shí)工具不同，壓力傳遞的有效程度也不同。壓實(shí)機(jī)具的重量較小時(shí)，荷載作用時(shí)間較長(zhǎng)，土的密實(shí)度越高，但密實(shí)度的增長(zhǎng)速度則隨時(shí)間增加而減小；壓實(shí)機(jī)具較重時(shí)，土的密實(shí)度隨施荷時(shí)間增加而迅速增加，但超過(guò)某一時(shí)間限度后，土的變形將急劇增加而達(dá)到破壞；機(jī)具過(guò)重以致超過(guò)土的強(qiáng)度極限時(shí)，將立即引起土體破壞。碾壓速度越高，壓實(shí)效果越差。當(dāng)前路基施工，普遍采用了大噸位的壓路機(jī)，碾壓自路兩邊向中心進(jìn)行，直至表面無(wú)明顯輪跡為止，遵循先輕后重、先穩(wěn)后振、先低后高、先慢后快、輪跡重疊的原則，碾壓效果有了明顯的改善，對(duì)于提高路基土的壓實(shí)度起了很好的作用。研究表明，夯擊式機(jī)具的壓力傳遞最深、壓實(shí)效果最好，振動(dòng)式次之，碾壓式最淺。

【作者單位：商水縣交通運(yùn)輸管理局】