提高公路路基設計質(zhì)量的措施研究

王龍

摘 要：路基質(zhì)量直接影響公路路面的強度大小和穩(wěn)定性強弱。穩(wěn)固的路基能夠為公路使用壽命奠定基礎，在提高公路路基質(zhì)量的各種措施中，科學合理的路基設計方案是前提。本文分析了我國公路路基設計存在的主要問題，然后提出提高公路路基設計質(zhì)量的針對性措施，以期滿足我國公路路基設計要求。

關鍵詞：公路路基設計;路基質(zhì)量;提高

中圖分類號：U416.1文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）35-0113-03

Abstract： The quality of roadbed directly affects the strength and stability of the road surface. A stable subgrade can lay the foundation for the service life of the highway， in various measures to improve the quality of the highway subgrade， a scientific and reasonable subgrade design is the prerequisite. This paper analyzed the main problems existing in the design of highway subgrade in my country， and then proposed targeted measures to improve the design quality of highway subgrade， in order to meet the design requirements of highway subgrade in China.

Keywords： highway subgrade design;subgrade quality;improvement

公路路基設計至關重要，是提高公路路基質(zhì)量的基礎措施。當前，我國公路路基設計存在部分問題，嚴重影響公路路基質(zhì)量。因此，本文重點探討了提高公路路基設計質(zhì)量的措施。

1 我國公路路基設計存在的主要問題

1.1 路基設計未重視地質(zhì)資料的收集

影響路基質(zhì)量的首要因素是地質(zhì)條件。為加快完成路基設計任務，在路基設計前，部分設計人員并未深入施工場地進行準確勘查，大多采用簡單的土工試驗資料。但是，以往的地質(zhì)資料并不能完整、全面、真實地反映現(xiàn)場作業(yè)情況。此外，因地質(zhì)條件處于不斷變化中，設計人員對地質(zhì)條件掌握得不充分，為路基施工質(zhì)量埋下隱患。

1.2 路基設計承載力不足

車輛在路面上行駛時，把垂直力、水平力及汽車部件產(chǎn)生的震動和負重的沖擊力通過車輪傳給路面，使路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移和應變。目前，部分公路路基設計未合理計算路基路面受力情況，沒有選用性能優(yōu)良的施工材料，造成路基、路面結(jié)構(gòu)整體的強度和抵抗變形能力降低，路基出現(xiàn)沉陷、翻漿等病害，影響公路正常使用。

1.3 路基設計缺乏生態(tài)環(huán)境保護意識

有些路基設計缺少對后期施工工序及施工條件的考慮。例如，路基開挖會對原地表植被造成破壞，地質(zhì)施工產(chǎn)生的廢料會污染周邊環(huán)境，打破原有生態(tài)平衡，容易造成水土流失、地表坍塌，這些因素都會影響工程施工范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，為公路后續(xù)施工埋下隱患。此外，在路基邊坡防護設計中，部分設計人員未分析施工地域的植被生長狀況，盲目利用不適應當?shù)貧夂虻闹脖贿M行邊坡防護，則會加重工程區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境破壞和水土流失[1]。

經(jīng)過對公路路基設計中存在的主要問題分析，設計人員必須將設計質(zhì)量控制意識貫穿于設計工作全過程，重視工程區(qū)域的地質(zhì)勘察工作，搜集并科學分析各項設計所需的數(shù)據(jù)，從多方面提高路基的承載力及穩(wěn)定性，并將其對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的破壞降到最低。

2 提高公路路基設計質(zhì)量的措施

2.1 實行動態(tài)跟蹤設計，確保公路路基整體穩(wěn)定性

為確保公路路基的穩(wěn)固性，設計人員必須根據(jù)公路工程整體需求，科學、合理地設計路基結(jié)構(gòu)中坡度、寬度、邊坡的比例，依據(jù)地勢合理設計路基結(jié)構(gòu)，并對擋墻形式、斷面形式、邊坡高度等進行優(yōu)化。為了使公路路基強度提高，必須實行動態(tài)跟蹤設計，在路線通過不良地質(zhì)的地段時，路線與路基要協(xié)調(diào)配合，合理選定線位，盡量避開施工艱巨地段，降低施工成本;在涵洞和通道地區(qū)，路基強度需要與前后路段路基強度匹配，在滑坡等地質(zhì)災害較重地段，對邊坡土質(zhì)等進行勘察，并動態(tài)設計路基邊坡穩(wěn)定系數(shù)，提高公路路基的整體穩(wěn)定性。

2.2 加強對路基填挖交界處設計的重視

在對公路路基填挖交界處進行施工時，如果使用的材料質(zhì)量沒有嚴格的標準和統(tǒng)一的規(guī)范，各類型材料差異較大，使用的材料質(zhì)量難以保證，就會造成填挖交界處發(fā)生沉降現(xiàn)象。因為所處位置的特殊性，一旦發(fā)生沉降，其波及范圍較廣，規(guī)模較大，容易引發(fā)塌方，給公路工程安全帶來隱患。因此，在公路路基填挖交界處，設計的重點是確保地基整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，處理好地基固結(jié)的沉降程度不一致問題。下面從路基縱向、橫向的設計角度進行分析。

2.2.1 公路路基填挖交界處的橫向設計技巧。公路路基填挖交界處的橫向設計指的是公路的路床施工采用超挖方式，超挖的深度保持在80 cm，在超挖完成后采用分層回填的方式，回填的物料選擇碎石、砂礫石;回填后利用重型壓路機及時進行碾壓，使碾壓密實度至少達到96%。另外，路基填挖交界處的橫向設計還要考慮路床底部和路床中部的設計，為提高整體穩(wěn)定性，可在路床底部、中部鋪設土工格柵，在接縫處采取錯位布置的技術手段，使錯位距離控制在1 m以上，并留有3%的內(nèi)向反坡。在鋪設土工格柵時，可以考慮與縱向填挖交界同時進行施工，以確保橫縱向施工質(zhì)量的一致性，預防路基沉降現(xiàn)象的出現(xiàn)[2]。

2.2.2 公路路基填挖交界的縱向設計技巧。公路路基填挖交界的縱向設計主要考慮的是公路路基路堤的設計，在橫向填挖交界設計的基礎上，通過預測路基沉降發(fā)生率，保證橫縱向發(fā)生沉降現(xiàn)象時路基保持均勻，減少縱向坡度變化。縱向設計可借鑒橫向設計方法，采用超挖回填方法，鋪設土工格柵，提高公路路堤的穩(wěn)固性和安全性。

2.3 低填淺挖路基的設計要點

在清理地表土層后，再次對路基進行填土，但填土后的路基仍比路面、路床厚度低，這時就需要進行低填淺挖路基設計。首先對路床進行分層，然后回填進行碾壓，分層挖填碾壓的路床厚度要嚴格控制在0～50 cm。在50～80 cm范圍內(nèi)，路床地基必須先對土層進行翻松，然后進行碾壓。低填淺挖路基設計最終目的是確保地基的壓實指數(shù)符合相關標準。

2.4 路基挖臺階處理的設計要點

在路基縱向、橫向坡度較陡地段，為保證施工的安全性，人們需要對路基進行挖臺階處理。對于挖臺階處理，要對臺階寬度、橫坡進行準確計算，一般來說，橫向或縱向坡度為1∶5時，臺階寬度設計應保持在2 m以內(nèi)，橫坡坡度保持在3%左右。

2.5 加強公路路基邊坡防護設計

加強公路路基坡面設計的重點是優(yōu)化邊坡防護設計。邊坡巖層中土質(zhì)復雜，巖層性質(zhì)不同，含有砂巖、泥巖等，長期暴露在外，易風化剝落。因此，當邊坡高度大于3 m時，要結(jié)合邊坡實際情況，利用截水骨架技術對邊坡進行護坡。截水骨架技術包括以下內(nèi)容：噴混植生，采用液壓技術進行噴播植草，采用漿砌或干砌的技術建成石護坡、護墻和框架梁護坡。在建立截面護墻時，還應區(qū)分單級變截面護墻高度，其高度需要小于12 m，若因?qū)嶋H需要，單級變截面護墻高度超過12 m，則應加入平臺設計，平臺施工需要分級砌筑[3]。

公路路基坡面經(jīng)常會出現(xiàn)土質(zhì)路塹邊坡及土質(zhì)路堤邊坡。對于土質(zhì)路塹邊坡及土質(zhì)路堤邊坡防護設計，主要考慮的因素是邊坡高度是在3 m以上，還是在3 m以下。當邊坡高度大于3 m時，邊坡防護采用的技術方法是截水骨架內(nèi)撒草籽間種灌木;當邊坡高度小于3 m時，為提高邊坡的防護性，可利用撒草籽間種灌木邊坡的技術方法。特殊情況下，路堤邊坡高度超過6 m且路堤填料材質(zhì)并不是硬塊石的地段，可使用鋪設土工格柵的技術方法加強邊坡防護[4]。

2.6 特殊土層的處理方法設計

不同土層的處理措施各不相同，特殊土層有軟土層、鹽漬土層、濕陷性土層等。因土質(zhì)物理強度低，含水量高，空隙多，易被壓縮，特殊土層不能采取常規(guī)地基處理的加固方法。設計人員應采用專業(yè)機器設備對地質(zhì)進行勘察，根據(jù)勘察結(jié)果，有針對性地對地基加固措施進行設計。

2.6.1 提高軟土路基強度的設計。對于軟土厚度小于3 m的區(qū)域，可設計選用砂墊層、拋石擠淤等方法提升地基強度。利用砂墊層加速地基排水時，選用的砂礫以中粗砂為宜，并控制最佳含水量，在基底上分層鋪筑砂礫，分層鋪筑厚度控制在50～80 cm。鋪筑的砂礫層應比路基邊腳寬1 m左右，并在兩側(cè)護砌片石，防止砂礫流失。若軟土厚度小于3 m，且軟土層是在水下，無法挖出淤泥的地段則可采用拋石擠淤法進行加固。拋石料一般選用大于50 cm的片石，并在大塊片石縫隙間填筑不易被水浸軟化的小塊石料，直徑控制在20～50 cm。拋石料填筑高度必須高于水位50 cm，鋪筑找平后利用輪式壓路機振動壓實，使石塊之間相互嵌固得更緊密。若拋填厚度較深，可分層拋填分層壓實，每一層壓實都需要將淤泥排擠出路基坡腳外。整段排淤完成后，還應在其上加鋪土工格柵，并在其上鋪設一層30 cm厚的砂墊層。石塊與土工格柵、砂墊層使路基的底部形成一個骨架結(jié)構(gòu)，增加路基的承載力[5]。

對于軟土厚度較深、大于3 m的區(qū)域，應采取深層處治加固法。較常用的加固措施有鉆孔灌注樁等。鉆孔灌注樁是在軟土地段鉆孔，利用高壓設備將泥漿噴射進土體，使泥漿與土體發(fā)生反應形成固結(jié)體。設計人員應對施工中易出現(xiàn)質(zhì)量問題的環(huán)節(jié)進行特別標注，比如，在鉆工施工階段，為保障成孔質(zhì)量，鉆孔深度必須進入軟土層至少0.5 m，孔內(nèi)的靜水壓要始終大于孔外水壓，防止孔壁發(fā)生坍塌。在鉆進達到孔深要求后，要保持沖錘沖程在0.5 m，并持續(xù)上下抽動沖錘。在制漿環(huán)節(jié)中，要注意施工場地土質(zhì)條件，若有黏土，則可以添加適量的火堿直接制備漿液，若沒有黏土，則可用一定比例的膨潤土、火堿和纖維素制備漿液。在安裝鋼筋籠過程中，為防止鋼筋籠變形，必須用起吊機分節(jié)吊放，安裝合格后及時二次清孔。灌注混凝土過程中，為了避免導管接頭鉤掛到鋼筋，要將導管放置在孔的中心，導管下口與孔底保持25～40 cm。在灌注混凝土中，常出現(xiàn)鋼筋籠上浮情況，為避免發(fā)生此種情況，必須在混凝土灌注到鋼筋籠底1 m時降低灌注速度，并增大導管的埋深。若發(fā)生鋼筋籠上浮，應立即將導管拆除一節(jié)，并連續(xù)上下提放導管，使鋼筋籠回落[6]。

2.6.2 鹽漬土路基的設計要點。鹽漬土指的是土質(zhì)中含有角礫、粉土、粉質(zhì)黏土和細砂等混合物，土層里有硫酸鹽、亞硫酸鹽、氯化物等。鹽漬土的主要特點是土質(zhì)呈鹽堿性，土質(zhì)過硬，不利于施工，不利于植被生存。處理鹽漬土的主要方法是直接清理土質(zhì)表面的鹽漬土，表面鹽漬土清理完畢后，路床仍有鹽漬土的需要先挖除鹽漬土后換填非鹽漬土，完成清理、挖填作業(yè)后，路基的全斷面要鋪設復合土工布，同時進行隔斷層處理。復合土工布鋪設要根據(jù)路基設計高度，一般以路基高程小于120 cm為界限，鋪設復合土工布的坡度要保持在1.5%以內(nèi)，以利于路基順暢排水。若鋪設的復合土工布與路基坡度距離較小（未超過40 cm），則需要通過開挖技術來加深路基邊溝，保證排水系統(tǒng)完善。另外，在進行鹽漬土開挖時，要在路基兩側(cè)設計邊溝進行處理，加快路基表面雨水流動[7]。

2.6.3 濕陷性土路基的設計要點。濕陷性土主要是低洼路段常出現(xiàn)的土層，黏土較大，濕陷性土因濕陷程度不同，分為輕微、一般、嚴重三種等級。針對不同等級的濕陷性土，可采用不同的設計方法。對于嚴重的濕陷土地基，可采用強夯置換的施工方法，通過機器設備對土層進行強夯，強夯后在該土層上加設6 cm左右的排水砂礫墊層，在排水砂礫墊層上再加鋪一層復合土工布，最后用礫類土對路基進行填筑。為有效解決濕陷土的濕黏性，根據(jù)路基上游、路基兩側(cè)土層情況，還可設計護坡道及隔水槽，有效達到排水效果。

3 結(jié)語

公路路基設計質(zhì)量對公路工程整個設計水平、設計安全、施工安全和運行安全都有直接影響，因此設計人員應提高對路基設計的重視度。不同的地貌地質(zhì)對公路路基施工質(zhì)量的影響各不相同，因此，設計者需要因地制宜，結(jié)合地質(zhì)情況確定路基縱橫斷面的合理性，并結(jié)合設計經(jīng)驗、施工經(jīng)驗、公路路基常見病害等，合理設計路基結(jié)構(gòu)及施工工序，提高公路路基工程的穩(wěn)固性和安全性，最大限度地發(fā)揮公路工程的經(jīng)濟效益和社會效益。

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