山嶺重丘區(qū)高填路基設(shè)計(jì)理念

摘 要：本文通過(guò)對(duì)山區(qū)高速公路跨越“V”形溝處設(shè)計(jì)理念的介紹，旨在引起廣大設(shè)計(jì)人員對(duì)復(fù)雜地形處設(shè)計(jì)的重視，為設(shè)計(jì)出更經(jīng)濟(jì)合理的方案提供參考。

關(guān)鍵詞：“V”形溝;高填;橋梁

趙家?guī)X村位于運(yùn)城市東北部，行政區(qū)劃范圍屬于山前斜坡地貌單元，整體位于斜坡上，自然坡率較大，一般大于30°，地形破碎，發(fā)育多條沖溝，沖溝呈V形，溝谷寬約50～300m，斜坡表層局部覆蓋第四系新黃土，而在溝谷中出露卵石土，除由大氣降水外，在溝谷中還接受河水的滲透補(bǔ)給，徑流受構(gòu)造，該層水埋深大于20m，地下水對(duì)公路工程無(wú)影響。區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度0.10g，動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.40s，對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度。設(shè)計(jì)高速公路跨越較多溝谷，其中K16+560～K16+560段路基邊坡填土最高37.2m，通過(guò)采用橋梁及路基兩種形式跨越進(jìn)行比選設(shè)計(jì)，從而選擇更適合的方案。

一、路基形式跨越設(shè)計(jì)

1、路基填料的設(shè)計(jì)

緊鄰該處溝谷兩側(cè)路基均為深挖方，在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)對(duì)土石方的遠(yuǎn)運(yùn)利用作為該處路基填料來(lái)源，根據(jù)詳勘資料，并結(jié)合開(kāi)挖斷面揭示，除表層第四系Q3al新黃土層運(yùn)到棄土坑外，其余下第三系E2泥巖、砂巖（軟巖）及少部分礫巖作為路基填料， 由于巖體與巖塊波速較為接近，巖體完整性難以區(qū)分，故本項(xiàng)目不再按風(fēng)化程度區(qū)分。由于兩類(lèi)巖石抗風(fēng)化能力差，暴露在外部環(huán)境中易松散，故在設(shè)計(jì)中明確開(kāi)挖后立即運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)填筑碾壓，同時(shí)設(shè)計(jì)3m寬素土包邊，避免填料受外部環(huán)境的剝蝕，造成力學(xué)性能降低。

2、施工質(zhì)量控制措施

砂巖、泥巖作為上路堤及下路堤填料，上路堤每層填筑層厚不大于30cm，填料粒徑不大于層厚，下路堤每層填筑層厚不大于40cm，填料粒徑不大于層厚，路堤頂部最上一層層厚不大于40cm，最大粒徑不大于15cm，且鋪筑層表面無(wú)明顯空洞、孔隙。 壓實(shí)質(zhì)量采用最后五遍沉降差不大于1cm控制，邊坡坡率采用土質(zhì)路堤邊坡坡率，為使路堤與路床有較好的順接，上路堤頂部最上兩層采用素土填筑，壓實(shí)厚度40cm，素土CBR值不小于5，塑性指數(shù)10～15，包邊素土應(yīng)分層填筑，分層壓實(shí)，應(yīng)采用自重不小于18T的振動(dòng)壓路機(jī)，本項(xiàng)目選用22T的振動(dòng)壓路機(jī)。同時(shí)應(yīng)及早了解天氣預(yù)報(bào)，避免在降雨天氣施工。

3、路基基底及堤身處理設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，溝谷底部分布有Q4al+pl層，卵石層黏土填充，考慮到路堤自重大，為使地基密實(shí)，提高承載力，設(shè)計(jì)采用基底強(qiáng)夯，夯擊能2000KN.m，強(qiáng)夯施工前應(yīng)進(jìn)行試夯，通過(guò)試夯確定滿(mǎn)足質(zhì)量要求的夯點(diǎn)間距、遍數(shù)及地基含水量。路堤本體采用每隔2m進(jìn)行重夯，夯擊能300KN.m，夯擊能不宜過(guò)大，以免在沖擊能作用后，破壞填料原有狀態(tài)。

4、邊坡防護(hù)及排水設(shè)計(jì)

填方路基邊坡第一級(jí)邊坡坡率1：1.5，第二級(jí)1：1.75，第三級(jí)及以下邊坡坡率1：2，項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)儆谂瘻貛О敫珊禋夂颍昃涤炅?50mm，考慮到人工填土邊坡坡面匯水面積大，為防止雨水沖刷邊坡導(dǎo)致邊坡溜塌或失穩(wěn)變形，邊坡設(shè)置嵌入式拱形骨架防護(hù)，拱圈內(nèi)填實(shí)種植土，其上植草、灌，一方面通過(guò)植物發(fā)達(dá)的根系固土護(hù)坡，避免水土流失，另一方面水流通過(guò)骨架上設(shè)置的泄水槽匯至平臺(tái)處截水溝，再借助坡度引至兩側(cè)急流槽排至排水溝，填方平臺(tái)均設(shè)置8cm后混凝土硬化層。在土路肩位置設(shè)置瀝青混凝土攔水帶攔截路面匯水，后與凹曲線(xiàn)最低點(diǎn)設(shè)置路面急流槽將水引至路堤邊溝排出。

5、高填路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算

假定路堤在最不利情況下產(chǎn)生滑動(dòng)，滑面呈圓弧狀，按簡(jiǎn)化畢肖普法對(duì)邊坡填土高度最高斷面驗(yàn)算其在兩種工況下的穩(wěn)定性，驗(yàn)算軟件采用理正巖土邊坡軟件。正常工況Ⅰ：土層1（砂巖、泥巖） 土體容重r=24.9KN/m3，C=32KPa，φ=30°， 土層2（黏土） 土體容重r=18KN/m3，C=31KPa，φ=32°，通過(guò)計(jì)算，滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)FS=1.794，滿(mǎn)足規(guī)范中滑動(dòng)系數(shù)不小于安全系數(shù)K=1.45的要求;非正常工況Ⅰ：土層1（砂巖、泥巖） 土體容重r=25.1KN/m3，C=31KPa，φ=28°，土層2（黏土） 土體容重r=18.6KN/m3，C=30KPa，φ=30°，通過(guò)計(jì)算，滑動(dòng)系數(shù)FS=1.668，滿(mǎn)足規(guī)范中滑動(dòng)系數(shù)不小于K=1.35的要求。根據(jù)《公路抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，不再計(jì)算非正常工況Ⅱ下的路基抗震穩(wěn)定性。

6、預(yù)算分析

采用同望預(yù)算軟件進(jìn)行計(jì)算，依據(jù)相關(guān)規(guī)范及定額，算出該段200m長(zhǎng)路基填筑方案建筑安裝工程費(fèi)約1500萬(wàn)元。

二、橋梁跨越設(shè)計(jì)

1、結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

上部結(jié)構(gòu)采用5×30m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)體系，分幅設(shè)計(jì)，橋梁墩柱采用柱式墩，基礎(chǔ)均采用樁基礎(chǔ)，0號(hào)橋臺(tái)為U形臺(tái)樁基礎(chǔ)，5號(hào)橋臺(tái)采用柱式臺(tái)，單幅每跨6片T梁，全橋共2聯(lián)，樁基按摩擦樁進(jìn)行受力分析，最大樁長(zhǎng)39m，最小樁長(zhǎng)20m。

2、預(yù)算分析

采用同望預(yù)算軟件進(jìn)行計(jì)算，依據(jù)相關(guān)規(guī)范及定額，按橋梁形式跨越建筑安裝工程費(fèi)約1600萬(wàn)元。

三、確定方案

通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析，以橋梁形式跨越成本較高，同時(shí)結(jié)合山西省建設(shè)“綠色公路”的號(hào)召，考量減少棄碴、保護(hù)環(huán)境及節(jié)約占地等綜合因素，最終確定設(shè)計(jì)方案為路基結(jié)合涵洞排水的方案。高填路基作為特殊的路基型式，在近些年公路的建設(shè)中越來(lái)越普遍，在不久的將來(lái)，相信會(huì)有更新的材料，更先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中，從而會(huì)更大程度的節(jié)約工程投資。

參考文獻(xiàn)：

⑴ 《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D30-2015

⑵ 《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》釋義手冊(cè)? JTG D30-2015

⑶ 《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》 JGJ 79-2012

⑷ 《公路抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》? JTG B02-2013

作者簡(jiǎn)介： 樊軍? ? 性別：男? ? 名族：土族 ，籍貫：陜西省西安市? ? 出生年月：1985年4月29日，學(xué)歷：全日制本科學(xué)歷? ?職稱(chēng)：工程師

研究方向：公路及交通安全工程設(shè)計(jì)