劉雙林

摘要 為了有效提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性，針對(duì)特殊地質(zhì)條件下開展國省道公路高填路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析，文章通過采用合適的填筑料，設(shè)計(jì)路基排水系統(tǒng)，合理布置注漿孔并分層強(qiáng)夯路基，再對(duì)路面覆膜養(yǎng)護(hù)保護(hù)路面。工程實(shí)例結(jié)果表明，國省道公路高填路基最大沉降差為1.5 cm，其測量計(jì)算結(jié)果小于3 cm，符合高填路基工程規(guī)范要求，可以為同類型路基工程施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 特殊地質(zhì)；國省道公路；高填路基；填筑料；注漿孔；分層強(qiáng)夯

中圖分類號(hào) U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）07-0046-03

0 引言

國省道公路是連接城市與鄉(xiāng)村、地區(qū)與地區(qū)之間的重要交通樞紐。在特殊地質(zhì)條件下，國省道公路高填路基設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的工作，同時(shí)，也面臨著諸多挑戰(zhàn)。要充分了解特殊地質(zhì)條件對(duì)高填路基設(shè)計(jì)的影響，根據(jù)設(shè)計(jì)原則并運(yùn)用關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保公路的穩(wěn)定性和安全性[1]。因此，該文通過對(duì)國省道公路高填路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開分析，希望為同類國省道公路高填路基設(shè)計(jì)提供參考。

1 特殊地質(zhì)條件下國省道公路高填路基設(shè)計(jì)

在特殊地質(zhì)條件下，國省道公路高填路基設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的先期工作。該文研究的國省道公路位于貴州省黔東南州境內(nèi)，其地質(zhì)環(huán)境和條件特殊復(fù)雜，主要包括軟土地質(zhì)、滑坡、崩塌、地裂縫、巖溶以及泥石流等，具有地質(zhì)災(zāi)害種類多、分布廣的特點(diǎn)。

1.1 選用填筑料

土壤類型是選擇填筑料的重要因素，不同類型的土壤具有不同物理和化學(xué)性質(zhì)，如顆粒大小、滲透性、壓縮性等。在特殊地質(zhì)條件下，土壤的含水量可能較高，會(huì)影響填筑料的壓實(shí)度和穩(wěn)定性，選擇填筑料時(shí)，要考慮土壤的含水量并采取措施降低含水量，確保填筑料的壓實(shí)度和穩(wěn)定性[2]。承載能力也是選擇填筑料的因素之一，由于特殊地質(zhì)條件下的土壤承載力低，選擇填筑料時(shí)要采取措施提高承載能力，確保填筑料的穩(wěn)定性。填筑料可選用硬質(zhì)石料和中硬石料，硬質(zhì)石料的單軸飽和抗壓強(qiáng)度≥60 MPa，指標(biāo)如表1～2所示。

對(duì)于巖性差異較大的填料層，填筑時(shí)必須采用橫向水平分層、分段填筑的施工方法，分層松浦厚度的上路堤≤40 cm，下路堤≤60 cm，還要求在40 cm以內(nèi)的填料最大粒徑應(yīng)小于150 mm[3]。

1.2 路基排水設(shè)計(jì)

路基排水設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，主要目的是將路面匯集的雨水及時(shí)排出，避免雨水對(duì)路基邊坡產(chǎn)生沖刷破壞。根據(jù)特殊地質(zhì)條件和排水要求，要選用合適的排水材料[4]，例如軟土地區(qū)應(yīng)采用輕質(zhì)、透水性好的材料，如砂礫、碎石等。這些材料具有較好的承載能力和排水性能，可以有效改善軟土地區(qū)的排水條件。在部分填土地段，排水溝的線形要求平整且盡量以直線為主，彎道處應(yīng)設(shè)為圓弧，排水溝底部設(shè)置為0.6 m，深度設(shè)置為0.6 m，坡面坡度為1∶0.5，其半徑不能小于10 m[5]。如果排水溝長度不足，可根據(jù)工程要求增加，但不應(yīng)大于50 m。路基排水系統(tǒng)如圖1所示。

工程位置地下水以孔隙水為主，有少量的基巖裂隙水。當(dāng)基坑開挖時(shí)，如果基坑內(nèi)的地下水超過路基頂面，則應(yīng)在其上鋪設(shè)15 cm的碎石層以形成路基排水系統(tǒng)。基坑工程中的地層分界點(diǎn)，應(yīng)按照斜坡平臺(tái)的形式布置，如果巖土交界面上有地下水，可以設(shè)置碎石盲溝[6]。

1.3 布置注漿孔

利用注漿管向填筑體中注入具有良好流動(dòng)性和高強(qiáng)度的水泥漿，通過注漿壓力向填筑體中灌注，將其充填于填筑體中與填筑體形成一體，增強(qiáng)填筑體的穩(wěn)定性。灌漿施工過程中，灌漿處理區(qū)域?yàn)榱严冻叽绶秶鷥?nèi)的每一根樁前和后延約10 m，要對(duì)整個(gè)路基和邊坡注漿，要求注漿孔設(shè)計(jì)呈梅花形，采用袖管方式注漿，橫、縱距均為2.5 m，第一排注漿孔距路基中線1.5 m，路基橫向斷面共18孔。路基邊坡的左側(cè)一級(jí)平臺(tái)、二級(jí)平臺(tái)以及右側(cè)一級(jí)平臺(tái)都應(yīng)采用梅花管注漿，每個(gè)平臺(tái)設(shè)置兩個(gè)2 m間距的灌漿孔，所有鉆孔都要插入原地面，深度最少應(yīng)為l m，即完成注漿孔的布置[7]。布置注漿孔時(shí)，還要注意注漿孔的間距和深度，保證漿液能夠充分?jǐn)U散和滲透。鉆孔位置要選在滲漏部位與裂隙相交部位及需要加固的部位，確保漿液能夠有效地加固地基或堵漏，防止?jié){液泄漏，保證注漿施工的質(zhì)量和效果。

1.4 分層強(qiáng)夯路基

高填土路基的穩(wěn)定性是保證路堤穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在路基的整體穩(wěn)定性，其穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算表達(dá)式為：

式中，K0——路基的穩(wěn)定性系數(shù)；∑N——在滑裂面上施加的總法向壓力；∑T——在滑移面上所受的總滑力；∑R——抗翻轉(zhuǎn)抗滑部件的總滑力；∑cl——滑裂面內(nèi)各段套結(jié)力與滑裂面長度的乘積；φ——滑動(dòng)面巖土內(nèi)摩擦角。通過對(duì)國省道公路高填土邊坡進(jìn)行加固后的穩(wěn)定性開展分析，確定特殊地質(zhì)條件下國省道公路高填路基總體穩(wěn)定系數(shù)為1.112，系數(shù)<1.3。因此，該文確定高填路基的最危險(xiǎn)部位是在軟土地基上，為了保證高填土路基的整體穩(wěn)定性，需要開展分層強(qiáng)夯路基。強(qiáng)夯場地采用整平方式處理，壓實(shí)度要達(dá)到90%以上。采用貫孔灌白灰法精確定位夯點(diǎn)，要求每個(gè)夯點(diǎn)都呈梅花形布置，采用的強(qiáng)夯錘夯直徑為3 m，錘頭重量為20 t，落距15 m，每個(gè)夯點(diǎn)間的間距為6.5 m[8]。夯實(shí)施工中，要精確標(biāo)定一次強(qiáng)夯施工面的夯點(diǎn)位置并在現(xiàn)場實(shí)測標(biāo)高，使夯錘與打擊點(diǎn)的定位一致并測量夯錘頂部的標(biāo)高；將夯錘抬到規(guī)定高度，當(dāng)夯錘從鉤子上松開后自然落下，再測量夯錘的頂面高度，完成1次有效夯擊后，再反復(fù)進(jìn)行2次至5次夯打，以達(dá)到夯點(diǎn)夯擊效果；最后用推土機(jī)平整地面并測定其標(biāo)高。

1.5 路面覆膜養(yǎng)護(hù)

在特殊地質(zhì)條件下，國省道公路高填路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)中的路面覆膜養(yǎng)護(hù)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在公路高填方路基完成后，應(yīng)開展對(duì)公路路面的覆膜養(yǎng)護(hù)施工，保證公路路面的強(qiáng)度。當(dāng)?shù)缆仿访娴膹?qiáng)度滿足設(shè)計(jì)規(guī)定后進(jìn)行張拉，進(jìn)而拆除道路表面的養(yǎng)護(hù)薄膜。國省道公路高填路基設(shè)計(jì)如圖2所示。

在特殊地質(zhì)條件下，國省道公路高填路基的路面覆膜養(yǎng)護(hù)需要注重選擇合適的養(yǎng)護(hù)膜、清理路面基層以及注意施工安全等，提高國省道公路高填路基的安全性和耐久性。

2 實(shí)例論證分析

2.1 工程概況

選取貴州省黔東南州國省干線某路段，其中部分路段的平曲線半徑不超過150 m，最小半徑40 m，按照《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，圓曲線半徑150 m以下的路段要進(jìn)行拓寬處理。高填路基具體情況如表3所示。

該區(qū)域主要分布著砂質(zhì)土和黏性土，其中砂質(zhì)土占比較多。土壤含水量較高，部分區(qū)域達(dá)到飽和狀態(tài)，增加了路基設(shè)計(jì)施工的難度。

2.2 工程說明

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地勘察，此公路高填路基方邊坡底部為軟弱土層，邊坡下部為一層2～5 m的可塑性碎石粉土層以及1～3 m厚的軟黏土。公路地基中軟土層導(dǎo)致路基不均勻沉降，如圖3所示。

由圖3可知，軟土路基下部多為碎石層，由于受地下水影響導(dǎo)致其處于飽和狀態(tài)，高填土易沿軟弱土層滑移破壞，路基產(chǎn)生了不均勻沉降。

2.3 工程準(zhǔn)備

路段路基寬度為8.5 m，路基邊坡比值為1∶1.5，路基高度為12 m，路基底部為50 m，地基計(jì)算深度取20 m，計(jì)算寬度取150 m（大于3倍路基底部寬度），施工結(jié)束后固結(jié)度為60%。根據(jù)上述公路路基的實(shí)際情況，選擇沉降比作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其控制計(jì)算參數(shù)取值如表4所示。

路基沉降量計(jì)算中，要求路堤填土壓實(shí)沉降的占比不能大于0.5%，且該沉降一般產(chǎn)生于竣工之后的1年內(nèi)，因此路基沉降控制設(shè)計(jì)主要指的是施工后的沉降控制。軟土地區(qū)路基總沉降S宜采用沉降系數(shù)ms與主固結(jié)沉降計(jì)算，其計(jì)算公式如式（2）：

S=msSc （2）

式中，Sc——主固結(jié)沉降，采用分層總和法計(jì)算；ms——沉降系數(shù)，與地基條件、荷載強(qiáng)度、加荷速度等因素有關(guān)，其范圍值為1.1～1.7，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場沉降監(jiān)測資料確定，也可按式（3）計(jì)算：

ms=0.123γ0.7（θH 0.2+νH）+Y （3）

式中，θ——地基處理類型系數(shù)；H——路堤中心高度；γ——填料重度；ν——加載速率修正系數(shù)；Y——地質(zhì)因素修正系數(shù)。

2.4 工程結(jié)果

根據(jù)以上參數(shù)，計(jì)算特殊地質(zhì)條件下該路段高填路基地基沉降量，求得的路基頂面沉降變形結(jié)果如表5所示。

通過理論分析計(jì)算，當(dāng)與公路路基中線越遠(yuǎn)時(shí)，沉降值逐漸變小。其中，路基中線最大沉降為9.33 cm，路基邊沿沉降為7.83 cm，沉降差為1.5 cm，計(jì)算結(jié)果小于工程標(biāo)準(zhǔn)的3 cm，符合設(shè)計(jì)施工要求。

3 結(jié)束語

在特殊地質(zhì)條件下，國省道公路高填路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析顯得尤為重要。該文以貴州省黔東南州國省干線某路段特殊地質(zhì)條件下的高填路基設(shè)計(jì)為例，通過選用填筑料、布置注漿孔、設(shè)計(jì)路基排水、開展分層強(qiáng)夯路基以及對(duì)路面覆膜養(yǎng)護(hù)等多種工藝和方法，對(duì)高填路基的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論證分析。通過科學(xué)合理地設(shè)計(jì)，確保了國省道公路路基在特殊地質(zhì)條件下的安全性和穩(wěn)定性。

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