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高速公路路基设计及软土地基处理对策分析

2019-07-21黄华月

建材发展导向 2019年1期
关键词:路堑填方路堤

黄华月

(四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院,四川 成都 610041)

路基在高速公路施工的不同阶段扮演着不同的角色,首先在挖方施工阶段,它属于在高速公路建设的路面以下的一种天然地层,而当施工进行到填方施工阶段,此时的路基则转变为利用填筑所形成的一种比较结实的土层结构。在高速公路整体的修建过程中,路面以及路基施工两部分结合在一起就构成了高速公路建设的主体部分。

1 路基设计

1.1 路基设计基本内涵

从路基设计中进行施工的不同施工段的土层性质进行分析,可以将路基分为黄土、软土以及盐渍路基三种。其中,主要的设计内容涵盖路堑设计、路堤以及路基排水的设计。在施工所涉及到的计算中,所涉及到的路基宽度主要是指在高速道路两边的路肩部分的整体宽度以及高速公路路面宽度的总和,在进行高速公路的路面设计时,路面的宽度要根据在实际运行中的交通情况以及通行情况来进行决定。一般情况下,车道的宽度大约是3.5 米,这主要是针对一般的车道来说,在一些高速公路或者是城郊公路,可能道路的等级较高,一般通过实际交通情况的测定会将路基的宽度进行相应的增加。但是一般来说宽度都不会超过3 米,而在路基设计中的道路高度设计这主要是针对在进行高速公路施工时,开挖路堑的总深度以及在进行填筑时的堤坝的高度。在路基的计算高度中,边坡以及中心的高度是计算在内的,这就要求在路堤的分层压实过程中,对于填土的密实度要进行保证。在施工中涉及到土质路堑时要进行注意,要保证与设计标高的一致性。除此以外,还要针对路基在正常的状态下,顶面部分的压土的密实度,在此过程中,还要对于密实度进行测量,在必要时要进行夯实以及深入核实土层结构。

1.2 路基设计的基本原则

路基设计在高速公路整个修建过程里,是极其关键的一项技术性内容,在进行高速公路的路基设计时,遵循的主要原则与铁路路基设计上是大同小异的,二者扮演的角色以及地位相差也不是很大,二者的大致目标都是要实现路基层在施工过程的相对稳定性,在自然营力以及动荷载影响下性质的稳定安全。高速公路以及铁路的路基要经受长时间的压力以及动载的长期压迫,首先要对变形程度进行保障,在应用过程中不要有巨大的弹性形变。否则会对道理使用造成威胁以及影响。在进行高速公路的路基设计过程中,首先要以实用安全作为主要的建设原则,这主要是针对高速公路的特地来决定的,在高速公路的日常应用中,车流量非常大,车辆的车速很快,荷载量大,在设计中采用不同的岩层土层,所带来的道路稳定性也是不同的。所以这就要求在进行高速公路的设计时选址勘查工作就显得十分重要。充分将不同地区的不同地质考虑在内。此外,在进行相关数据的测算以及技术的分析中,按照公路的等级要求,在整体上对于路基的设计有明确的规划,在进行路堑、路堤以及排水防护的过程中要时刻以路基的安全稳定作为设计的主要原则,以此来进一步保证高速公路建设的可行性。

1.3 路堤和路堑设计时应遵循的原则

进行高速公路路基设计工作时,必须要将路堤设计和路堑设计作为工作的重点,应该从技术的角度出发,科学的确定设计工作的要点和难点。在设计高速公路时,必须保证其路肩宽度符合养路材料堆放的要求,应该在确保路面有良好稳定性的前提下,科学的选择路堤的填充材料,这样才能够选择相适应的填充工艺,更好的保证填充工作的质量。结合高速公路等级的差异,其对于路基施工以及路堤设计施工的要求也会有一定的差异,通常可以借助就近取土等方式来减少施工的成本。一定要对路堤边坡的高度进行认真的计算,最好使用圆弧设计的工作方式,平原地区的填土高度一般不应超过0.5 米。但是,在进行路堤填土工作时,一定要把基底的草皮彻底的清理干净,并且还需要在道路的两面设置排水沟以保证路堤脚位置不会受到积水的影响。进行路堑设计工作时,还必须对当地的土质状况有一个深入的了解,并对地层的土层压力进行合理的控制,防止其在挤压剪切作用下产生严重变形。一般情况下,在地层均匀性比较好时,岩石的边坡比应该是1 ∶0. 1 ~1 ∶1,粘性土的边坡比则为 1 ∶1 ~1 ∶1. 5。一般填方路段的边坡坡率见表1, 护坡道宽 2m, 护坡道和边坡平台分别设置外倾3%和2%的横坡。

表1 填方路堤边坡坡率

2 软土地基处理工艺

2.1 软土地基处理的概念

进行高速公路的修剪工作时,可能会需要在压缩量较高、总体强度比较低的软弱土层进行施工,且这些土层内一般有大量的有机物质,而对这些土质的处理工作就称为软土地基的处理。实际开展高速公路修建工作时,其等级和运营能力都存在较大的差异,在那些等级较高的高速公路施工中,软土地基的构成主要包括粉土和黏土,这些土质的松软性很好,而且有大量的细微颗粒,软土地基中常常还会有大量的孔隙率,较大的有机质土以及泥炭,一旦出现了地下水位升高的现象,则软土地基上的构造物、填方总体稳定性都会大大的降低,最终导致地基沉降问题的产生。在对高速公路的软土地基进行分类时,不能仅仅依照地基条件,还必须对软土地基的施工工艺、填方形状等都有一个深入的掌握,并结合构造物以及填方的规模、形式、地基特征及种类确定最终的分类方法。高速公路修建期间的软土地基处理主要是为了有效的提升施工路段的承载性能和稳定性。

2.2 软土地基的处理工艺

在对高速公路的软土地基进行处理时,较常使用的方法有反压护道法、真空预压法、堆载预压法、水泥土搅拌桩法、换填垫层法、强夯法、加筋路基法和化学加固法等。各种处理工艺的使用要求也有着较大的差异。本文对化学加固法进行了深入的分析,化学加固法就是在软土地基中添加适量的化学材料或者是水泥,这一工艺通常在粉土、砂土、粉质粘土、淤泥质黏土、人工填土和一般黏土中,但是,在对已有的构造物地基进行改造和加强、处理岩体裂隙时这种工艺的效果最好。土体与化学材料、水泥等产生化学反应后,便可以将土中的空气或者水完全的排出,这样能够使符合地基的承载力大大提高。

2.3 软土地基施工中的注意事项

进行软土地基处理工作中,一定要有专业的施工监理工作者以及质量控制人员对整个施工过程进行指导和监督,并进行相应的技术指导,做好安全制度检查工作。比如,在进行软土地基加固工作时,常常会使用静压注浆的工作方式,这一工艺一般针对的是松散的填土层。不过对于粉质黏土区域,则无需开展注浆加固工作。如果软土地基内,淤泥质土的面积较小,则在施工期间,只需要在注浆孔底部大约两米处进行高压劈裂式注浆处理即可,且注浆孔的直径不应该超过3 米。使用纯水泥浆开展关注工作时,规定的水灰比通常为1 ∶ 1 或 0. 75 ∶ 1,若容重为1.49,则应选择1:1 的水灰比,容重为1.62 时则需要使用0.75:1 的水灰比。在水泥内最好能够添加2%左右的早强剂氯化钙。但是,上述这些数据和比例的确定都需要在软土地基处理期间,经过科学、深入的技术分析和数据分析才能够得到的。极限高度计算方法如下。

均质薄层软土地基路堤极限高度为:

He—— —极限高度(m)

CK—— —软土的剪粘聚力(kPa)

γ—— —填土的容重(kg/m3)

NS—— —稳定 因素, 与边 坡 角β 和深度 因素nd(nd=(H+d)/H,

其中, H 为填土高度, d 为软土厚 度)有关, 可由相关图表查得。 均质厚层软土地基路堤极限高度为: HE=5.52(CK/γ)

3 结语

综上所述,在社会的发展进步中,四通八达的公路网发挥着极为重要的作用,且高速公路的积极作用更为显著。进行高速公路的修建工作时,一定要将路基设计以及软土地基的处理作为重点工作,路基对于高速公路路面起着重要的支撑作用,只有在稳定路基的基础上才能够保证高速公路的高质量和稳定运行,更好的为人们的生产、生活服务,为我国各个行业的发展进步提供强有力的支持。

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