高速公路路基设计及软土地基处理 游川江

发表时间:2021/5/12   来源:《基层建设》2020年第30期   作者:游川江
[导读] 摘要:我国高速公路系统建设中,公路路基处理施工技术的科学性影响着路基支撑稳定性,进而对高速公路运行安全性造成影响,本文就高速公路路基设计的原则及要点进行了分析,并就软土地基处理技术进行了探讨。
        中铁第五勘察设计院集团有限公司乌鲁木齐分院  新疆乌鲁木齐  830000
        摘要:我国高速公路系统建设中,公路路基处理施工技术的科学性影响着路基支撑稳定性,进而对高速公路运行安全性造成影响,本文就高速公路路基设计的原则及要点进行了分析,并就软土地基处理技术进行了探讨。
        关键词:高速公路;路基设计;软土地基处理
        引言
        高速公路路基是公路工程的主要承载结构,当前高速公路逐渐向纵深拓展,其地质处理技术要求越来越高,科学设计的地基处理方案能够为高速公路建设提供良好的基础施工指导。
        一、路基设计原则
        与其他的建筑设计相同,高速公路路基项目设计也应该具备一定的设计原则。设计原则的设立是为了让路基设计更加科学合理。通常高速公路路基的设计原则应当与铁路路基的设计原则保持一致。设计方向是要确保在自然应力和行车荷载的两种作用力的作用下路基的稳定性以及安全性。高速公路在长期的重力载荷和变形情况下需要对弹性变形量进行控制,否则道路的使用寿命和稳定性及质量会受到影响,遵循以上的设计方向,高速公路路基设计应当遵循以下原则。
        (一)实用性原则
        随着我国高速公路里程的不断增加,高速公路已经连接了我国全境的主要城市,因此高速公路的利用率也越来越高,而我国又是机动车保有量总数以及货运量总数稳居世界前列的国家。因此我国的高速公路具备通行量非常大,平均速度快的特点,所以我国高速公路的载荷较大,依据不同地区的地质特点,路基的稳定性存在差异较大。因此设计过程对选址要求较高,同时要针对实用性原则进行设计,应当严格核实相关勘探的数据的准确性。
        (二)安全性原则
        路基设计的根本目的就是为了保证高速公路在车辆运行中的稳定性以及足够的承载力,以避免出现路基沉降,塌陷等情况阻碍道路的正常通行以及高速公路的行车安全。依据以上设计方向,应当针对不同等级的高速公路进对路基的参数,如路基高度,宽度进行不同的而设计,使得设计符合地质条件以及等级要求。只有路基的标高和路拱横坡,边坡坡率乃至防护工程符合科学设计原理,路基的稳定性安全性才能得到保障。
        二、软土地基的处理
        (一)基本概述
        软土地基是地基形态中的一种,该形态主要是粉土以及黏土含量较多的松软土,或者有机质土,松散砂等。当修建路段的地下水位较高时,就会影响软土地基上的构造物稳定性和填方稳定性,沉降问题就无法避免的会出现。因此如何处理软土地基便成为了高速公路中的首要问题,解决这个问题能够有效提高高速公路的稳定性和承载能力。
        (二)高速公路软土地基的处理方法
        1、夯实法
        通过对待修建路段采用如液压夯实机等机械工具对软土层进行反复的冲压操作,该方法能够在夯实的过程中将土壤中的颗粒大幅度减小,当间隙中的水分被排出,土壤中的含水量变小以及固结度增强,实现了软土层地基的承载能力增强的效果。
        2、填石法
        通过在软土层中掺入砂砾或者石块来改变软土层的构成圆度,以此来提高抗压能力以及承载能力。对于加入软土层的材料的选择应当注意材料的大小,尽量不要选择外形不规则或者体型巨大的材料,这种材料的压实效果很差,而且会产生路面平整度的问题。
        3、挤密法
        这种方法的思路结合填实法和夯实法的工艺优势,主要操作方法由两个步骤组成,首先通过专业设备对软土地基进行振捣,再利用振动设备使得填充物和软土地基将提高二者的紧实度,该方法使得路基的土质结构得到根本的变化,增加了硬度,也提高了一部分承载能力。
        4、高压喷射注浆法
        该方法通过将粉煤灰与水泥进行预先拌合,然后对软土地基中的预留孔位进行填充,最后在孔位中形成了一个个圆柱桩,这种圆柱桩能够有效的提升软土层地基的载荷能力。


        5、冻结法
        冻结法顾名思义就是通过在软土地基中注水,同时加入冷冻剂,以此来提升软土层的荷载能力和稳定性。然而这种方法对于施工路段的地质结构有着独特的要求,因此该方法在高速公路中的运用机会很低。
        (三)注意要点
        软土地基的处理过程需要质量控制人员以及监理在现场进行监督,以便于在施工现场提供安全制度的落实以及提供施工环节的技术指导。如果在软土层的处理过程中涉及到静压注浆,出现软土层松散的问题,应当对软土层进行加固,粉质黏土不需要注浆加固。
        三、高速公路路基设计
        2.1路基设计
        高速公路的路基设计依据是在施工路段中的涂层性质决定的。在进行高速公路设计师,应当以整体式和分离式两种路基设计为主要设计思路,路基设计的合理性和科学性,是路基施工的重要前提保障,是道路施工的规范性指导原则,是道路施工的质量安全准则。只有合格的路基设计,才能从根本上保证高速公路路基的稳定性和承载力。
        2.2路基标高与路拱横坡的设计
        路基标高与路拱横坡设计应当遵循以下设计方法:
        (1)当道路线路的圆曲线半径不超过5500m时,应当设计曲线超高设置。针对整体式路基,利用绕中央分隔带的外边缘旋转的方式进行设计,针对超高的过渡是通过缓和曲线进行的。分离式路基的超高使用的是绕各自行车道中心线进行旋转的方式进行设计,通过缓和曲线实现过过渡过程。
        (2)对于整体路基而言,设计标高大约距离一米左右(距离中心线路面),分离式路基的设计标高则以行车道中心线的路面标高标准进行设计,一般路段的设计要保证行车道和硬路肩可以采用2%的路拱横坡,土路的建横坡为4%。
        2.3路基边坡坡率设计
        (1)通常情况下,填方路段的护坡道大约为2m宽,护坡道和边坡平台应当设置3%以及2%的横坡。
        (2)对挖方路段的边坡设计要预先考察岩石的风化问题和土质条件,应针对这两种情况不同程度设计不同的坡率。对于风化程度迎合边坡的设计应当介于1:1.1-1:1.5之间。强风化边坡的坡率则为1:0.75-1:1.25之间。较弱的风化边坡在1:0.5-1:0.75左右.风化程度较弱的边坡数值为1:0.3-1:0.5之间。
        (3)按照10m的标准对边坡高度进行控制,平台宽度2m。应在平台内侧修建边长40cm的方形拦水沟,手机边坡坡脚应当有宽度为2M的碎落台配置。路堑高边坡应对坡率进行考量后进行特别设置。对于土质高边坡应当控制高度超过20m,研制高边坡应当不低于30m,以此来区分普通边坡。
        2.4路基防护设计
        高速公路应有针对性的进行边坡防护设计,设计应当考量以下几个要点。
        (1)填方高度应当是填方路段防护设计的主要考量对象。当填方高度低于4m,可选择使用植草,铺草进行边坡防护。当高度在4-6m左右时,应当设置在植草的同时设置三维网加强防护。对于一般路肩,坡道仅采用植草即可,对于边坡具有水性特征的如水洼,沟渠等特征的路段应当采用砌片石铺砌加强防护。
        (2)路堑挖方边坡防护设计应当依据边坡土质采取不同防护设计。普通级全风化边坡需用挂网,拱架以及普通植草进行防护。
        结束语
        高速公路工程的核心任务是如何进行路基设计以及软土地基结构的改良问题。路基作为路面的支撑体系需要进行科学合理的设计,而软土地基的处理问题则影响着高速公路的荷载能力和稳定性,处理好这两个问题,高速公路的整体质量才能得到保证。
        参考文献:
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        [2]李永旭.高速公路路基设计及软土地基处理[J].建筑技术开发,2020,47(5):159-160.
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        [4]黄湘宁,洪雄杰.探析高速公路路基设计及软土地基处理[J].江西建材,2018,(1):141-142.
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