公路路基路面設計中的軟基處理分析

文/封禹

1 路基邊坡常見問題及防護設計原則

1.1 路基邊坡坍塌

根據(jù)邊坡坍塌體的各種類型，可將各種邊坡沖刷坍塌體劃分為邊坡沖刷型、溜塌型和滑塌型三種：

第一，公路下部降水區(qū)地帶的坡體由于受到降水沖刷影響，不斷沿著持續(xù)方向發(fā)展和迅速方向擴延，導致最終突然坍塌形成的下部黏性土質(zhì)坍塌型山體坡陷病害,尤其是坡內(nèi)坍塌與坡腳坍塌居多，多數(shù)發(fā)生在邊坡積水、巖石裸露或者砂性較大且未及時進行任何排水設施防護的大型坡體邊坡上。

第二，溜性坍塌型病害多發(fā)于新老路基或坡度低于邊坡原地而較陡的坡體邊坡結(jié)合部位，坍塌位置大多處于邊坡坡面從上至下部的斜肩及整個下部黏性坡體。

第三，當路基下部邊坡含水量遠遠大于原地所能承受下部坡面整體液壓極限的含水量狀態(tài)中，公路路面邊坡土體結(jié)構(gòu)受到破壞或土體浸潤，上下部之間強度不對等從而引起坍塌，由于坍塌邊坡上層土體在運動濕蝕作用下、上下部坡間黏性或硬土體坍陷邊坡坍塌含水量存在巨大差異，因此，在建筑邊坡的防護整體設計中，要從建筑實際情況出發(fā)，控制邊坡水流，做好公路路基的防護整體設計，在深入研究建筑地質(zhì)斷層地貌、巖體和變質(zhì)巖層的結(jié)構(gòu)性質(zhì)變化狀況與確定邊坡高度的重要基礎上，做好建筑邊坡的水和坡面防護設計[1]。

1.2 防護設計原則

綜合措施設計、就地取材和施工以防護性為主、確保工程施工安全是邊坡綜合排水防護措施設計工程應必須遵守的基本設計原則。同時應將綜合設計、施工與邊坡養(yǎng)護三者合理有效地緊密結(jié)合起來，用以進行邊坡路基上的邊坡排水防護。為有效避免因容易取消或適當減少必要的護坡設施工程設計措施而給護坡工程留下重大隱患的災害頻繁發(fā)生，有必要在深入調(diào)查、分析和研究的基礎上進行因地制宜的研究，選擇適宜類型的防護工程設計材料，同時采取各種綜合護坡工程措施以及全面透徹地了解當?shù)氐乃臍夂蚺潘h(huán)境、工程的整體地質(zhì)情況和防護材料的使用情況，最終確保邊坡路基的穩(wěn)定性。其中邊坡防護綜合措施的設計應以當?shù)夭牧蠟榛A，根據(jù)道路沿線不同地區(qū)的水文地質(zhì)氣候條件、土壤巖性和當?shù)貧夂颍Y(jié)合當?shù)毓泛瓦吰屡潘雷o情況，選擇當?shù)剡m宜的邊坡植物排水防護、工程地質(zhì)防護等綜合防護措施，并將其科學有效地結(jié)合起來[2]。

2 路基高度設計的問題分析

公路路基的高度通常由公路的縱坡設計以及地形進行設計，即路基設計標高和原地面標高之差。公路路基的穩(wěn)定性、安全性、使用年限以及工程建設成本等，是影響路基高度設計的直接因素。當下我國許多公路高填路基的使用穩(wěn)定性，很可能受到周邊不利的客觀物質(zhì)條件、地質(zhì)環(huán)境條件以及惡劣天氣等作用下而引發(fā)的泥石流、洪水等各種自然災害的直接影響。在這種情況下，受自然災害的影響，公路就很有可能因此不能正常經(jīng)營運行與通車。所以在公路路基高度設計的問題上，一定要充分結(jié)合周邊的自然地質(zhì)與地理環(huán)境條件情況予以正確設計。給予上述實際情況，路基高度設計應考慮以下因素：

第一，以技術標準和規(guī)范作為設計依據(jù)。設計部門在進行公路路基設計時，為了保障公路工程能夠順利建成并實現(xiàn)通車，首先應該嚴格按照相關公路工程技術標準要求進行設計，甚至可以適當提高相關設計標準，并確保根據(jù)實際編制的地基設計方案進行施工處理。

第二，應與所處環(huán)境土質(zhì)的承受能力相適應。如果公路路基的降低高度設計不合理，將導致公路路基凹陷和開裂等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，在基層中含有大量地下水且基層土壤相對較軟的環(huán)境下，需要適當降低公路路基的設計高度，這樣可以避免路基的加速沉降[3]。

第三，與公路橋涵和管洞路基高度相協(xié)調(diào)適應。為了充分保證新建公路隧道的舒適性、穩(wěn)定性和安全性，在設計新建公路隧道路基高度標準時，應盡可能與公路涵洞、隧道的高度大致相適應、相協(xié)調(diào)。如果新的路基高度與公路涵洞和隧道的高度不相符合，會破壞行車穩(wěn)定性，降低舒適性。

3 路基排水系統(tǒng)設計分析

位于地表的地下水等因素對路基的正常運行性能穩(wěn)定性和長期使用壽命產(chǎn)生直接影響。因此，路基的后期養(yǎng)護和施工以及排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設計非常重要。通常，基于地表水的路基排水系統(tǒng)是由河流的排水、中間隔離帶排水和邊坡排水等設計構(gòu)成。任意一條公路的路基，無論是建在熱帶地區(qū)，還是建在山地平原地區(qū)，路基所在區(qū)域地下水以及地表水的存在，都會對整條公路的路基產(chǎn)生一定的影響，尤其是在森林植被茂密的熱帶山地平原地區(qū)，公路路基受到地下水的影響程度非常大。這主要是因為這些山區(qū)森林植被茂盛，而且大部分熱帶森林覆蓋其中，使得蓄水能力非常強，所以山區(qū)的地下水蘊藏資源極其豐富。同時，由于當?shù)睾恿鞅姸啵乇硭S富，要求在公路路基施工過程中重視公路排水系統(tǒng)的設計和施工。在實際設計過程中，可根據(jù)不同情況采取以下措施設計排水系統(tǒng)。

3.1 河流排水設計

河流排水系統(tǒng)的設計過程應根據(jù)整個流域的具體水源，嚴格科學地計算全河最大排水流量規(guī)模。如果要充分了解整個河流流域發(fā)生泥石流、滑坡等自然和地質(zhì)災害的最大可能性，那就必須對整個河流流域水的具體來源情況進行清晰的科學判斷和準確掌握。設計時，對整個河流最大排水流量規(guī)模進行分析研究與統(tǒng)計分析，合理正確選擇河流排水系統(tǒng)的設計規(guī)模，正確評價排水系統(tǒng)的抗災能力，確定有效的控制指標。

3.2 雨水的排水設計

雨季的到來會造成公路上大面積的雨水沖刷路基，如果排水系統(tǒng)不完善，積水排不出去會嚴重影響車輛行駛安全。在鋪設高速公路的路基兩側(cè)的排水溝時需要特別注意，合理鋪設從而確保路面的中間略高于兩側(cè)，同時還應該維持穩(wěn)定且高度相應的水平傾斜度以及坡度，可以使鋪設道路上的雨水順利無紊地平穩(wěn)流向兩側(cè)，并迅速排向排水溝中。

3.3 路基邊坡排水設計

路基、路面渠道排水綜合設計應該在完全遵循一個自成體系的規(guī)劃原則的設計基礎上，處理好當?shù)毓非琅潘到y(tǒng)與農(nóng)田水利工程灌溉、魚塘、水田的銜接關系，此外還應充分結(jié)合沿線自然資源灌溉水系、農(nóng)田水利灌溉工程渠道灌溉、橋涵等的具體位置等相關因素，綜合規(guī)劃渠道排水邊坡綜合工程規(guī)劃設計，以便于及時確保高速公路渠道排水暢通。同時，排水邊坡綜合規(guī)劃設計應結(jié)合排水量進行具體考慮，寬度應該要達到現(xiàn)行國家土壤環(huán)境和水資源質(zhì)量保護法的相關要求，避免工程的渠道污水直接向外流入當?shù)毓喔若~塘、水田、菜地及周圍的小區(qū)和村莊，做到使高速公路工程渠道以及現(xiàn)有工程渠道的兩側(cè)排灌各自形成一個不同體系。因工程渠道兩側(cè)排水量的不同，排水綜合規(guī)劃設計之前的分類可以細分成大中小三種不同流量的排水設計。

3.4 路基中間隔離帶的排水設計

路基排水系統(tǒng)設計不合理是一個非常嚴重的問題，為使路基地下水含量盡可能降到最低，在設計過程中務必做好中間隔離帶的排水設計。常規(guī)情況下設計公路路基中間隔離帶的排水系統(tǒng)時，需額外鋪設防滲漏材料作為防滲層。不僅如此,還需要對匯聚在防滲層上的水進行排放，為此需在防滲層兩側(cè)間隔一定距離后設置排水管道，從而將隔離帶的水及時排出。

4 結(jié)語

路基設計的整體質(zhì)量關系到新公路建設的整體質(zhì)量。然而對于每一個新型公路基礎建設項目，設計者必須靈活、創(chuàng)造性地進行設計，推出各種公路基礎防護設計方案，才能夠保證所進行設計的整條公路充分融入公路周圍環(huán)境，使得整條公路實現(xiàn)行車正常安全。因此，在路基基礎設計中，應在系統(tǒng)分析和深入研究公路邊坡排水防護等共性技術問題的基礎上，優(yōu)先采用符合實際的路基高度、排水系統(tǒng)等新型基礎設計方案。