淺談道路工程中的技術要點

文／唐慧華 廣東白云學院 廣東廣州 510450

1.道路的歷史與綠化

1.1 道路的歷史

人類的發展史中，必不可少有道路的發展，道路的歷史發展過程值得探討。古代沒有鋼筋混凝土道路或者瀝青路面，有的主要是相對簡陋的泥土質道路。雖然是普通的泥土路，也需認真對待。因為任何時代想要發展，都離不開先修整道路。只有道路通順了，各地的聯系才能緊密起來，才能更好地促進生活經濟。在古時候，就已經設置了專門管理道路的部門，會對道路進行維護修整。一個國家的興敗，也很容易受道路的影響。試想，如果道路破敗不堪，那么古時的馬皆不利于行走，國家的經濟必定發展不好。

古時的道路主要原料是泥土，但其不穩固，所以古人會進行地面夯實，并采用石灰混合土質，使其成為相對較為穩固的路面。最著名的古道是秦始皇修建的秦直道，不僅穩固，亦是耐久性好。經過現在對秦直道的遺址研究，發現秦直道被人工夯實得很密實，而且寸草不生，使得路面耐久不宜被雜草叢生而影響。因為秦直道的用土經過古人專門的加熱，破壞了土里的微生物以及會長雜草的種子等因素，而后在土里加入不適合植物生長的物質，這樣的道路不利于植被的成長，就可以避免日后雜草叢生而導致道路破壞。另外，古人的馬車行駛很容易在道路上形成車轍，如果道路上的車轍亂七八糟，會導致馬車行駛顛簸。凹凸不平的車轍影響嚴重時，還會造成下陷側翻而無法行駛。秦始皇提出了車同軌，統一了當時大小不一的車輪距，使得馬車在道路上形成的車轍幾乎一致，所以馬車在其上行駛時，就不容易顛簸出事故，更為方便迅速。秦直道在方方面面考慮周全，是古人智慧的結晶。隨著智慧的積累，后期的道路越修越好。

隨著時代的發展，道路的規劃越發規則有序，特別是經濟都城，其規劃的道路橫平豎直，利于馬車行走。道路兩旁還會栽種綠植美化環境，且有良好的排水措施，避免道路積水影響行走。古代的道路在形勢不好的地方也有所發展，比如在地勢比較復雜的山區，會修棧道。通常是在山坡開鑿洞口，然后往里面插入木條，形成懸臂構件。最后，在懸臂木條上面支撐木板以便給人行走。棧道的修建，使得人們在山路的發展更進一步。

隨著時代的發展，各種新材料的出現，使得原先的泥土道路徹底被取代。道路發展到了現代，主要有混凝土和瀝青路面工程。并且因為科技的進步，合適的材料被加到道路工程上，使得道路更符合人的預期，更利于人們通過道路相互溝通，增加聯系。

混凝土道路有耐久性好、水穩性好等有點，但其抗拉能力不足。在車行荷載的反復作用下，道路表面不僅僅是承受壓力，也承受拉彎，混凝土道路表面很容易開裂。開裂后的混凝土路面進行修補時，需重新填補混凝土及養護路段，會影響一段時間交通造成不便。所以，如果在混凝土路面加入鋼筋配合使用，道路抗彎折能力更好，則不容易出現裂縫。

瀝青道路易于施工，道路平整耐磨利于行車，還因為瀝青的粒料空隙多，有降低噪音優點，亦是常見的道路形式。瀝青路面也有缺點，如溫度較高之時，瀝青會出現泛油現象。而氣溫較低時，材料易脆裂，出現顆粒松散現象。修補瀝青道路可重新填補瀝青集料，較之混凝土路面的修整所需的時間短，恢復交通也快。

1.2 道路的綠化

當代的道路少不了綠化，無論是分車帶還是行人道，都不可避免考慮綠植。綠植的存在，可以美化環境，緩解司機的視覺疲勞。但在路面上不能隨意考慮樹木的栽植，有些植物并不適合在道路栽種。中間分車帶的綠植設計時，一般考慮灌木和草皮。在中間分車帶中部，以灌木為主，這樣可以避免上下行車的干擾，特別是晚上的時候，灌木的高度正好可以遮擋對面行駛車輛的車燈亮光，避免司機產生眩光問題。而在道路的兩端，特別是道路岔口處，就不能遮擋司機的視線，所以應該改為草皮植種，讓司機的眼界開闊，能及時觀察岔口車況。考慮到司機的反應時間，通常在端口30 米處就要開始植種草皮，盡早地讓司機能夠全面關注道路狀況。

兩側分車帶主要是分隔同向的機動車和非機動車的綠帶，需要彼此之間多關注各自的情況，以便避免事故的發生。所以在兩側分車帶，一般植種樹木。樹干和樹干之間的間距，足以讓機動車和非機動車彼此留意。一般考慮常青喬木，避免落葉妨礙車行。但對于嚴寒地區來說，因為冬季地面常有積雪，所以可考慮落葉喬木，這樣冬季的時候，陽光容易照射到地面，使得積雪盡快融化。如果選擇落葉喬木，需盡量選擇落葉比較集中的樹木，避免因為落葉影響的時間過長[1]。

另外，對人會造成過敏影響的綠植不可以采用，比如柳樹會產生大量的柳絮，柳絮不僅會影響人的視線，還會讓人過敏，盡量不要植種在人流車流較大的道路兩旁。對于有落果的植物，比如芒果樹椰子樹之類的，落果容易砸到人或車，會引發不好的感受，也應該考慮周全。還有深根植物，比如毛竹榕樹之類的植物，也不宜種在道路兩邊，因為其根系發達，隨著根系地生長占用土體，最終會導致路基隆起，造成道路破壞。

2.路基的設計要點

2.1 路基土的特性

一條道路的好壞，首先考慮的是路面工程之下的路基工程。因為，路基作為基礎，承擔著上部的荷載，一旦破壞，自下而上都會受影響。而路基的設計，應先考慮的是土質的選擇。根據土的顆粒大小，可劃分巨粒、粗粒、細粒組，不同土的性質不一樣，用在路基土中時，要充分考慮它們的性質。如粗粒組土顆粒大，強度高，是適合用作路基的，但是其較大的顆粒如果配合不當時，會形成較大的空隙，所以須設計良好的級配，用小顆粒去填充好大空隙，才會使得路基更穩固。粗粒組中礫石的粒徑相對來說較大，但如果礫石土質級配不好，仍然會出現較大的空隙，引發路基不穩定。砂較松散，沒有黏性，不適合作為路基土。細粒土主要有粉土和黏土，粉土松散，在車行荷載作用下易松散，不適合做路基土。而黏土具有一定黏聚力，可塑性較好，容易在道路工程機械下形成設計需求的壓實度，是良好的路基土材料[2]。

2.2 特殊土

特殊土是有特殊性質的土，包括黃土、膨脹土、凍土等。在路基設計時，如果遇到這類土，就必須有針對性地設計。因為每一種特殊土都有獨特的性質，需要區別對待處理。

黃土的空隙大，容易濕陷，如果遇到這類土，可采用壓實法壓實。經過夯擊或是壓路機的擠壓，使得土中的空隙被擠壓，形成壓實效果較好的土體。如選用重錘夯擊，需要根據設計和現場情況，選擇合適的夯錘和夯擊次數等。采用壓路機進行機械碾壓時，務必要遵循壓路機的壓實原則。一般來說，先是選用輕型的壓路機進行初壓，待土質達到一定厚實度后，再用較重的壓路機碾壓。在碾壓的過程中，速度需控制得當，一般是先慢速碾壓，因為速度慢才有利于壓路機作用在土質上的時間足夠，達到一定壓實度再提高碾壓速度。碾壓作業的時候，還要注意從兩邊往中間碾壓，這樣有利于保持路基中間高兩邊低的排水坡設計。在碾壓的時候，還要注意相鄰兩個壓實帶要有重疊，以保證壓實效果。

膨脹土中因為有親水礦物質，所以遇水體積會膨脹，失水后體積會收縮，體積的改變會使得土體出現大量裂縫，是非常不好的路基土。遇上這種土，可以考慮化學改良法，加入化學物質將膨脹土里的親水物質改良，使其不易吸水膨脹，則無法產生膨脹力。

凍土常處于溫度較低的寒冷地區，這類土中的水因為低溫形成冰，待外界的溫度升高后，冰又融化成水。水和冰的轉化，體積也會改變，最終使得土體的體積發生變化，容易造成裂紋。所以在這種地區修建道路的時候，盡可能的使冰不要轉化為水。比如可以在路基土鋪設保溫材料，避免土體的溫度受外界的氣溫影響，這樣可以使土體一直是冰的狀態，就不會有體積的變化。最著名的青藏鐵路，是解決凍土的示范工程，其在凍土上面有設置了很多保護凍土的措施，以避免凍土的消融凍脹問題。如在鐵路下方鋪設大量石子，可以降低環境升溫對地下的影響。還在鐵路下方設置了管道，天氣炎熱的時候關閉管道的兩邊通風口，使得里面形成相對封閉的空氣層，而這樣的空氣層導熱系數小，隔絕外部高溫對地下凍土的影響。到了溫度降低的時候，又打開管道的端口，使其通風降溫，帶走路面的溫度，避免高溫傳到下方的路基土。有些路段的凍土不容易保持，則是以橋代路，將橋基坐落在地基深處的永凍層，則可以保持道路的穩定。

軟土是土體中含水量較大的土，因為水量過多，使得土體呈液態發展，強度低，具有流動性。解決軟土的根本方法是要解決土體中的過量水。所以常用的方法有排水固結，通過往土體里插入排水的管道，然后施壓加載使得土體中的水被擠壓出來，等待土體排水后固結，土體的強度會有所增加。還可以在軟土打樁，利用樁體的強度來支撐路基。樁體根據所采用的原料不同，可以分為粉煤灰樁、砂樁等。布樁的工序，先是通過鉆孔機在地面打孔，再選擇設計要求的填料注入孔中成型，待樁身養護好，可在樁頭做樁帽，使得上部行車荷載更好地分散下去。

2.3 路基土的施工

路基的設計形式有路堤、路塹、半挖半填三種。路堤是指在天然路面標高上通過填土來完成路基的設計，通常根據填土的高度可以分為高路堤、矮路堤、一般路堤。填土須分層填筑，不同的土質不能混填，透水性差的土不要完全覆蓋透水性好的土，避免水不能及時地流出而造成積水。為了更好地排水，土體要做雙向橫坡，即中間高兩邊低。水平分層填土的時候，必須保證壓實后，再填下一層土。填土壓實過程中，控制最佳含水量是關鍵。如果土體的含水量太低，土體的黏聚力低，則土顆粒松散不容易達到壓實度。如果含水量過高，水在土體之中有潤滑作用，更不利于土體的壓實。所以壓實填土時，必須根據現場土質狀況找到最佳的含水率。如果土體含水量過低，則需及時灑水補足。如果土體含水量過高，則需設法降低其含水率。

路塹是通過開挖而成的，挖土也不能無序雜亂地挖掉，應該根據挖土量設計合適的挖土通道。需要及時把挖方的土進行合理處置，可以就近填方路堤，也可以盡快運走。但不可以隨意丟棄挖土，以免造成多余的荷載，影響路基土的狀況。有些土體高低不平，需要一些挖一些填，所以有半挖半填的形式。

2.4 邊坡穩定

不管是路堤還是路塹，都要考慮邊坡穩。影響邊坡穩定的因素有很多，比如要注重排水，土體中的水量增多，會使土體本身的平衡被打破，容易發生坍塌。所以，特別是降水量大的地方，我們都需要盡快地排水，設計溝道排水。排水的形式有截水溝、跌水、急流槽等。截水溝是路塹邊坡常見的橫向排水溝，沿著邊坡設置一道一道的橫向排水溝，截住部分水，避免大量水直接從坡頂俯沖到坡底，導致邊坡滑塌。跌水設計是邊坡縱向的排水溝，其通常設計為臺階狀，一級一級的臺階相當于消水池，加大水體與溝道的摩擦，消耗其動能，這樣水從上部引導到坡底時，不至動能過大而沖刷壞道路。急流槽一般是用于縱向短距離的排水，使水盡快離開邊坡，所以做的較陡較短。

邊坡的防護有綠植防護，綠植不僅能美化道路，緩解司機視疲勞，還能有一定的抓土能力，宜選擇深根耐活的植物。不宜選用過高的淺根樹木，因為樹木在風荷載作用下，會對土體造成拉拔力。風荷載過大時，不僅樹木被連根拉起，也會帶動邊坡土體的松動，不利于邊坡穩定。栽種草坡時，為了增加施工速度。可以選擇濕土噴播法，把種子、肥料、添加劑等混合物噴射到邊坡上，混合物能很好地附著在邊坡上，待植被種子發芽長好，便形成了綠植邊坡。

工程防護則是考慮加入工程材料，如對邊坡進行噴漿封面，可以防止表面巖土的風化剝落。噴射的水泥砂漿要保證其強度，且不易風化剝落。所以常在噴漿之前鋪設鋼筋網，使得漿體和鋼筋網很好組合在一起共同防護邊坡。加入鋼筋，可以使得其抗拉強度增大，在日曬雨淋的時候，拉結穩固水泥砂漿，使其不容易開裂。

2.5 擋土墻

擋土墻也是一種重要的維護土體穩定的構造物，類型有很多種。重力式擋土墻，是利用自身的重力阻擋土體的壓力，一般用毛石砌筑而成，利用毛石的重量來阻擋土的推力。毛石砌筑越多越厚重，阻擋的土體側向壓力越大。其斷面形式很多種，根據地形和實際需求設計，有仰斜式、俯斜式、折線式等設計。比如衡重式擋土墻，在墻背設計了衡重臺，可以讓墻體重心后移，更有利于擋土。還需注意，擋土墻上應該設計合理的泄水口，使得土體中的水盡快排出，減少水的不利影響。為避免水在排出的過程中帶著泥沙，必須設置反濾層，阻擋泥沙順水流動而堵塞泄水口。還應按規范每隔一段距離設計伸縮縫和沉降縫，減少擋土墻的材料熱脹冷縮，或者沉降不均勻帶來的額外破壞力。

重力式擋土墻自重過大，消耗石材過多，所以還可以考慮其它擋土墻。如扶壁式擋土墻是懸臂構件，是一種薄壁相對輕型的擋土墻，其是利用底部踵板上的土壓力來維持相對平衡。內部一般配置鋼筋，使得這種懸臂構件的抗彎能力更好。還有加筋擋土墻，在面墻后面鋪設筋條，利用筋條和土填料的摩擦力來維持邊坡穩定。錨桿式擋土墻，是通過在邊坡打孔，插入錨桿來維持邊坡地穩定。

3.新型材料的應用

3.1 輕質填料

傳統的路堤以黏土或碎石等建筑材料作為填筑層，其優點是造價成本低，利于就地取材。但是碎石之類的材料重量比較大，如果填筑在下臥層不好的土質上，極其容易引起路基的下陷。特別是對于軟土地基來說，更需要輕質的填料來代替原有的材料，使得上部重量減輕，以便有利于維護基層的穩定。

現在常用替代填料可以是聚苯乙烯泡沫板，其質量輕，能有效減輕路堤的重量。而且，其吸水性差，對于常年處于戶外環境中的路堤，不可避免日曬雨淋，在雨水較多的季節，聚苯乙烯泡沫板不會因為雨水淋濕和浸泡而導致性能變化。另外，它的保溫隔熱性能很好，是導熱系數很低的材料。如果用于凍土之上，還能降低外界熱量向凍土傳遞，保護凍土不因為熱量融化為水。還有，聚苯乙烯泡沫板的耐腐蝕性較好，不容易被環境影響。高擋土墻后，也可以用聚苯乙烯泡沫板代替土，這樣能減少土的側壓力，利于擋土墻的穩定。但是要注意的是，不是什么類型的擋土墻后填土都可以用聚苯乙烯板替代。因為有些擋土墻要利用土的壓力而增大摩擦力來維持穩定，如果用輕質板材代替土，那么壓力減少，摩擦力也會相應減少，擋土墻就容易發生傾覆。所以，必須通過設計，算出合理的代替重量。當然，聚苯乙烯泡沫板是一種發泡材料，其強度比碎石之類的建材低，也需要設計得當改善這方面的缺點。

3.2 土工織物

土工織物的透水性較好，可以用作擋土墻后的過濾層。在泄水口附近布置土工織物代替傳統的濾水建材砂石，可以更好地讓水通過，并且阻擋土顆粒阻塞泄水口。在路基填土中，有可能選用不同粒料土，可以考慮將土工織物放置填土中，分隔不同粒料的土，以免相互混雜失去各種材料的完整性。土工織物加在土中，可以有效地分散應力，增加土的抗壓強度。

3.3 土工格柵

土工格柵的抗拉性能很好，放置在填土中，可以很好地限制土體的側向位移，分散土的應力，使得土體更好地保持穩定。其作用相當于給土體增設了鋼筋網，但是其特點比鋼筋有更多優勢，不會像鋼筋一樣容易生銹。性質穩定，耐久性好。所以，在填土或邊坡工程中，經常加設土工格柵，以利于土體的穩定。

結語：

（1）道路的發展歷史久遠，人類在這項工程種不斷探索，從泥土路發展到混凝土道路，都是人類智慧的結晶。

（2）用作路基土時，一定要充分考慮土的特性，改善其缺陷，配合適當的施工原則，形成較好的路基斷面。

（3）路基的邊坡穩定是一項重要設計，可以考慮綠植防護與工程防護。擋土墻的類型很多種，選擇合適的類型用于土體穩定中。

（4）隨著科技的發展，更多的材料可以利用到道路工程中。比如聚苯乙烯泡沫板，其輕質耐久性好，保溫隔熱性能好，是一種良好的替代材料。土工織物和土工格柵的加入，亦是使得路基土的穩定性更好。