袁　昕， 段少華， 李尹超， 夏　杰

(1.湖南省永龍高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司， 湖南 永順　416700；

2.湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院， 湖南 長沙　410008)

?

山區(qū)高速公路高填方路基設(shè)計

袁昕1， 段少華2， 李尹超1， 夏杰1

(1.湖南省永龍高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司， 湖南 永順416700；

2.湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院， 湖南 長沙410008)

摘要：山區(qū)高速公路由于施工條件的限制，會存在一些高填方。以某山區(qū)高速公路的特大高填方為例，介紹了山區(qū)高速公路高填方路基的設(shè)計及計算。

關(guān)鍵詞：山區(qū)； 高速公路； 高填方； 路基； 設(shè)計

近年來，隨著我國高等級公路的不斷發(fā)展，山區(qū)高速公路日漸增多，高填路基逐漸增多，如何控制好高填方路基的質(zhì)量，就顯得尤為重要。本文結(jié)合工程實例，對高速公路高填方路基的設(shè)計作一些探討。

1設(shè)計方案比選

某高速公路自西北向南東斜跨越一東西向呈“V”形山溝，山溝兩側(cè)自然坡面較為陡峭，自然坡度約39°～43°，山溝有小股水流，地下水較為豐富。道路跨越該V型山谷時，路面至谷底最大高差達(dá)到33 m，根據(jù)國內(nèi)外公路建設(shè)經(jīng)驗，高填會過多占用土地資源，工后沉降量大，當(dāng)路線經(jīng)過深溝的路段多數(shù)采用橋梁方案[1，2]。

結(jié)合實際地形，為避免高填，減少公路對地貌的破壞和占地數(shù)量等，原設(shè)計采用了橋梁方案。上部結(jié)構(gòu)為5×40 m預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩配樁基礎(chǔ)，左幅橋長205.33 m，右幅橋長206.997 m。

本項目地處武陵山脈湘西地區(qū)，受地形限制，本項目在兩叉口段走的是山脊線，因此在該山谷兩側(cè)，都是挖方段，需棄方78萬m3；由于地勢陡峭，施工便道的工程量也較大，需棄土13.5萬m3。采用橋梁方案不僅需要尋找大量的棄土場，而且橋梁的預(yù)制場需等路基切方完成后才有場地，為充分利用廢方，加快施工進(jìn)度，拉通縱向便道的需要，提出了路基方案。

2高填方設(shè)計方案

2.1設(shè)計方案

該處沖溝采用路基填筑方案(見圖1)，根據(jù)地形，路基填方下側(cè)為一山體，對路基穩(wěn)定有利；填方左側(cè)會懸空，為保證高填方路堤的穩(wěn)定性，在填方邊坡540 m高程處順沖溝方向設(shè)置2%坡度約100 m寬的龜背形反壓平臺。反壓平臺上方路基按照正常填筑的坡比放坡，邊坡坡率第1級為1∶1.5，第2級為1∶1.75，其它為1∶2；反壓平臺下方填方高約70 m，每級填方高度8 m，1～4級填方坡比為1∶2，4級以下為1∶3，每級邊坡設(shè)置5 m寬平臺，填方坡腳設(shè)置6 m高漿砌片石擋土墻。

路基方案路基中心最高填方為33 m，最高填方邊坡為109.5 m。

2.2高填方計算分析

圖1　高填方設(shè)計圖

路基穩(wěn)定是高填方設(shè)計的關(guān)鍵，其穩(wěn)定分兩個方面，一是路基沿斜坡地基的整體穩(wěn)定性，二是路堤堤身穩(wěn)定性。該高填方采用理正巖土進(jìn)行了穩(wěn)定性計算。計算時選取了沿填方軸向的斷面(Ⅰ-Ⅰ)以及垂直道路的斷面(Ⅱ-Ⅱ)(圖2)，如圖1中黑色粗線所示。Ⅰ-Ⅰ斷面為最不利斷面，斷面從高填方頂一直連貫到底部，是該高填方穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，也是本次設(shè)計的重點。Ⅱ-Ⅱ斷面是垂直方向地形最陡峭的斷面，對路基穩(wěn)定影響也很大。計算時由于填料主要以砂質(zhì)頁巖為主，填料取綜合內(nèi)摩擦角φ=30°，并考慮水的滲透力作用。

圖2　Ⅰ-Ⅰ與Ⅱ-Ⅱ剖面圖

2.2.1整體穩(wěn)定計算

整體穩(wěn)定性采用計算剩余下滑力的方式，計算坡腳處剩余下滑力。剩余下滑力計算時安全系數(shù)取K=1.300。

2.2.2路堤堤身穩(wěn)定計算

路堤自身穩(wěn)定性采用自動搜索最危險滑裂面的方式，計算結(jié)果滑動安全系數(shù)K。如表1。

2.3高填方設(shè)計要點

為保證高填方穩(wěn)定，減少工后沉降，設(shè)計從排水、基底處治、填料要求及填筑提出了針對性要求[1-5]。

表1 計算結(jié)果斷面整體穩(wěn)定堤身穩(wěn)定Ⅰ-Ⅰ斷面P=-192.957整體穩(wěn)定P=-56.548整體穩(wěn)定Ⅱ-Ⅱ斷面K=1.708滿足規(guī)范要求K=1.512滿足規(guī)范要求

2.3.1排水設(shè)計

由于本工程所在區(qū)域，地表水系發(fā)育，降雨量豐富，因此排水是本高填方設(shè)計的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本高填方排水設(shè)計包括兩個方面。

1) 現(xiàn)有地表水的排除：路線左側(cè)匯水通過填平排水以及在山體低洼處開溝排出，防止水滲入路基。右側(cè)在現(xiàn)有沖溝位置設(shè)置滲溝，排除路基滲水。

2) 后期雨水的影響：邊坡全部采用骨架防護(hù)，邊坡分級平臺全部硬化，減少雨水的沖刷面；在龜背形反壓平臺兩側(cè)邊緣及填方邊坡與山體交界處設(shè)置梯形排水溝，并延伸至原有沖溝，攔截山體排水。

2.3.2基底處治設(shè)計

本高填方位于山谷內(nèi)，場地內(nèi)植被發(fā)育，施工前應(yīng)將路基填筑范圍內(nèi)的草皮、農(nóng)作物根系、樹根全部清除，且將填方路基范圍內(nèi)的坑穴填平夯實。

地面坡度較大時，應(yīng)將原地面挖成臺階，臺階寬度大于2 m，高度為0.3 m。臺階頂做成2%～4%傾斜坡。

原地面清表后，采用推土機就地整平，并形成單坡或兩邊坡路拱以利排水。完成以上工作后，采用20 t光輪壓路機碾壓3～4遍，在碾壓過程中出現(xiàn)的局部彈簧現(xiàn)象，采用人工翻挖，并摻加適量的石灰拌合均勻，并重新碾壓至要求的壓實度。

2.3.3填料設(shè)計要求

根據(jù)本合同段路基土石方量大的特點，選擇符合規(guī)范要求、級配較好的硬質(zhì)巖塊做填料。填石路堤應(yīng)分層填筑，分層壓實，分層松鋪厚度不宜大于0.4 m，以保證路基密實度，避免由于石料之間存在空隙，而造成路基下沉。

路床頂面以下50 cm填料粒徑選用不大于10 cm的級配砂石料，并分層壓實。

填石路堤的填料如果其巖性相差較大時，則應(yīng)將不同巖性的填料分層或分段填筑。

2.3.4路基填筑要求

1) 填筑松鋪厚度要求：每層松鋪厚度不大于40 cm。

2) 填筑壓實要求：采用20 t振動碾分層壓實，每填高2 m用250 t沖擊式壓路機沖壓不少于20遍。

2.3.5監(jiān)控方案

為加強道路的穩(wěn)定性，設(shè)計要求在施工和運營期間應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控分為位移監(jiān)控和沉降監(jiān)控，主要觀測項目見表2。

表2 主要觀測項目觀測項目儀具名稱觀測目的地表水平位移量及隆起地表位移樁(邊樁)用于穩(wěn)定監(jiān)控,確保路堤施工安全和穩(wěn)定地下土體分層水平位移量地下水平位移樁(測斜管)用于穩(wěn)定監(jiān)控與研究,掌握分層位移量,推定土體剪切破壞位置路堤沉降量地表型沉降計(沉降板或樁)用于工后沉降監(jiān)控,預(yù)測工后沉降趨勢,確定路面施工時間

3結(jié)語

本案例為山區(qū)特大高填方，高度達(dá)到109 m。設(shè)計根據(jù)地形條件進(jìn)行了綜合方案研究，進(jìn)行了穩(wěn)定計算。為保證邊坡穩(wěn)定，減少工后沉降，設(shè)計就基底處治、填料要求、填筑要求以及排水進(jìn)行了針對性設(shè)計。從施工現(xiàn)場反饋的情況來看，目前本高填方無水平位移發(fā)生，沉降較小，填方穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1] 交通部第二公路勘察設(shè)計院.公路路基設(shè)計手冊[M].北京：人民交通出版社，1996.

[2] 彭鐵軍.高填方路堤與高架橋方案之間選擇的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].中南公路工程，2001(3)：75-78.

[3] 高伏良.高填方路基自然沉降現(xiàn)象與應(yīng)對措施[J].中南公路工程，2003(2)：63-64.

[4] 方濤，熊壯.高填方路基填筑碾壓工藝控制的現(xiàn)場試驗研究[J].公路工程，2009(1)：151-153.

[5] 黃飛瀾，肖紅.測斜儀在高填方地基側(cè)向水平位移監(jiān)測中的應(yīng)用[J].公路工程，2010(2)：63-64.

中圖分類號：U 416.1+2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1008-844X(2016)01-0041-02