摘要 為了分析探討山嶺重丘區(qū)高速公路設計過程中特殊路基的處理，研究特殊路基的設計方法，以膨脹土地區(qū)特殊路基為例，文章以貴州某山區(qū)高速公路項目為實際案例，分析探討了幾種常見的特殊路基形式，結(jié)合項目實際地質(zhì)勘查情況，針對不同形式的特殊路基提出了相應的設計方案和施工措施，為西部山區(qū)高速公路特殊路基設計提供參考和幫助。

關(guān)鍵詞 喀斯特地貌;特殊路基;山嶺重丘

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）06-0093-03

引言

近年來，伴隨我國交通運輸快速發(fā)展，基礎設施網(wǎng)絡建設逐步由東部平原、微丘地區(qū)向山嶺重丘地貌分布較為廣泛的西部地區(qū)推進，山嶺重丘地區(qū)復雜的地形地貌造成高速公路工程建設規(guī)模大、造價成本高、建設難度大。山區(qū)高速公路設計中特殊路基段的處理成為比較常見的問題。該文以貴州某山區(qū)高速公路項目為案例，具體分析探討山區(qū)高速公路路基設計中特殊路基處理。

1 工程概況

某高速公路項目地處貴州東北部，路線全長54.625 km，采用PPP建設模式，項目地形地貌主要以山嶺重丘地形為主，屬于喀斯特地貌，項目路基標準橫斷面如圖1。須進行特殊設計的路基包括：高填深挖、低填淺挖、巖溶路基、軟弱地基等。

2 各類特殊路基設計與分析

2.1 高填路堤處理

該項目高填路堤通常位于山谷洼地中，為確保這些路段的路基安全，在設計中通過穩(wěn)定性驗算進行綜合設計和動態(tài)設計，并進行路堤綜合分析驗算。高填方路基段落宜先采用填石路堤方案[1];對斜坡之上的高填筑路堤路段，需要根據(jù)路堤邊坡填土高度與填土厚度，采用對原有地表進行臺階開挖，鋪設部分土工格柵細粒加筋層的方案措施。同時進行動態(tài)的監(jiān)控和實時的調(diào)整。高填方路基段落須優(yōu)先組織施工，填筑路面前至少預留1個雨季的自然沉降期，在設計過程中對于不穩(wěn)定路堤段落應使用的方案：

（1）改善基底條件，對填土高，地基承載弱的路段進行基底換填粗料。

（2）路堤加筋措施，對高邊坡路堤，設置土工格柵加筋處理層，層厚1 m，鋪設3層土工隔柵，間距0.3 m，以此增強路堤自身整體的穩(wěn)定性和增加擴散應力，保證地基受力、沉降更為均勻。

（3）設置支擋結(jié)構(gòu)物，對陡坡路堤進行穩(wěn)定性計算，在坡腳處應設置支擋結(jié)構(gòu)物。

（4）補充壓實，填高大于20 m的路堤段落使用沖擊碾壓的方式，或者進行強夯進行堤身補強，以此減少差異性沉降。根據(jù)穩(wěn)定性計算結(jié)果進行工點設計，提出初步監(jiān)測方案。

（5）加強路段的排水設施和坡面防護設計。

2.2 挖方高邊坡設計

該項目對高邊坡（土質(zhì)>20 m，石質(zhì)>30 m）進行工點設計，依據(jù)項目路段地形的特點以及穩(wěn)定性分析等要素綜合確定坡率、加固防護措施。在灰?guī)r逆層挖方邊坡路段，應采用陡坡且坡面不做人工防護;在順層挖方邊坡路段，須沿挖方坡面刷坡后進行抗滑樁、錨索加固，高邊坡處治方案比較如表1所示。

高邊坡處治方案選定原則：

（1）調(diào)整邊坡坡率。在巖層強度較低和坡率較陡時，邊坡容易發(fā)生重力形變破壞。宜采用放緩邊坡，削留大平臺，須減小邊坡高度同時將邊坡進行分級。坡率的采用應確保施工期間的安全和穩(wěn)定。

（2）降低每級邊坡高或加寬平臺。路塹高邊坡設計通常采用統(tǒng)一模式，即臺階式邊坡;通常在實際設計過程中，依據(jù)地層強度變化情況及風化程度，邊坡的穩(wěn)定坡角也隨之不同，因此設計中須調(diào)整臺階高或平臺寬，應采用穩(wěn)定坡角大于邊坡坡角的設計[2]。

（3）邊坡加固與防護。邊坡處于軟弱地層或者存在不利結(jié)構(gòu)面的邊坡時，為了保證邊坡的穩(wěn)定性，一般采用不同支承方式的側(cè)向約束加固措施，支擋巖層的變形或失穩(wěn)。

該設計合同段主線共17處高邊坡，邊坡主要為兩類地層：砂泥巖、頁巖路塹邊坡占全線45%，根據(jù)坡面產(chǎn)狀和巖層結(jié)構(gòu)面情況，采用錨桿框架梁、錨索框架梁、路塹墻、拱形骨架等進行邊坡防護。中厚層、局厚層灰?guī)r白云巖路塹邊坡占全線55%，根據(jù)邊坡高度、坡面產(chǎn)狀和巖層結(jié)構(gòu)面情況，通常使用的邊坡防護措施有：錨桿、錨索框架梁、主動防護網(wǎng)。

2.3 不良地質(zhì)路段特殊路基處置

2.3.1 巖溶路基

建設項目沿線巖溶的發(fā)育主要分布在碳酸鹽巖區(qū)，巖溶規(guī)模一般較大，溶洞發(fā)育的空間狀態(tài)、地下暗河的走向等錯綜復雜，對線位影響較大。沿線地面塌陷一般都在巖溶區(qū)，由于地下巖溶區(qū)的溶洞、土洞、落水洞等引起地面塌陷，往往呈串珠狀發(fā)育，地貌上表現(xiàn)為一連串的巖溶洼地，呈漏斗狀。該項目在路線設計過程中著重地質(zhì)的選線，影響路線方案的首要因素是項目地質(zhì)條件，盡可能地避開大型巖溶區(qū)域，實在無法避讓時依據(jù)巖溶自身特征采取專項設計。

巖溶地區(qū)路基設計的首要工作是對影響路基穩(wěn)定的巖溶、巖溶地下水進行預防與處置，在設計中主要采用以下處理措施：

（1）疏導。對路段上方巖的巖溶泉或巖溶冒水洞，需要設排水溝將水進行截流至路基范圍之外;對位于路基基底的巖溶泉和巖溶冒水洞須通過設置的涵洞將水排出路基范圍。項目線路通過季節(jié)性或者常年積水但不深的溶蝕形成的低洼地段時，需要進行填石透水路堤施工。

（2）跨越。在路基基底或者附近存在流量較大的暗河、巖溶落水洞、巖溶消水坑、巖溶泉時，宜使用橋梁跨過措施;相對小規(guī)模的可設置涵洞跨過、布設擋土墻或護腳等措施，將水隔絕在路基范圍外，防止封閉。（如圖2所示）

（3）加固。對于洞深大且跨徑小的巖溶溶洞，宜設置混凝土蓋板的形式進行加固。對于巖溶洞徑比較小、巖層較為破碎的無水溶洞，宜使用爆破頂板后使用片石回填方式加固。對于路基范圍內(nèi)地表坍塌陷落，采取壓實后直接填筑路基或先用大塊石填塞壓實，而后進行路基填筑。對巖溶洞埋深較大，巖洞上頂板較厚的路段，使用鉆孔注漿方式加固，在進行無水式工藝施工時不得采用水鉆。

（4）堵塞。在路塹邊坡上的無水溶洞，洞內(nèi)用片石填筑，而洞口采取無水砌片石鋪筑、砂漿勾縫或漿砌片石進行封堵。

2.3.2 軟弱地基

該合同段軟質(zhì)土壤，大部分位于山間洼地或者沖溝處，排水通道阻塞致使表面粘土長時間浸泡在地表或地下水下，淤泥質(zhì)粘土的形成由于部分路段黑色炭質(zhì)頁巖遇水發(fā)生軟化而形成。通常分布相對局限，厚度不大，全線調(diào)查，厚度均小于3 m，采用挖除換填進行處治。

2.3.3 紅粘土

通常公路線性在經(jīng)過山體堆積體、巖溶洼地段落時有紅粘土、洪積次生紅粘土，分布范圍比較廣泛，影響路基的穩(wěn)定性，須對紅粘土段落的路床范圍（即路面以下0～80 cm）進行超挖換填處理，特別注意紅粘土不適合作為路基填筑材料。

2.3.4 填石路基

根據(jù)初步設計審查專家意見，對于挖方較深以及鄰近隧道進出口棄方較多的路段，按填石路堤進行設計。隧道內(nèi)棄渣與硬質(zhì)巖路基開挖產(chǎn)生的石方主要用于填石路基填筑。不容易風化的中硬質(zhì)巖可用來填筑填石路堤，嚴禁使用風化嚴重的頁巖、碳質(zhì)巖類、煤層等材料。在路段施工前，須進行試驗段鋪筑，依此選擇適宜的填筑層厚、壓實工藝并進行質(zhì)量控制。

3 其他特殊路基處理分析

3.1 低填淺挖路基處理設計

低填路基填方高度<1.56 m，當含水量適度且土層CBR（min）滿足規(guī)范要求時，采用翻挖后再壓實的方式處理;在土層含水量較大的情況下，通過換填路基填料進行處置（CBR須滿足規(guī)范要求）[3]，壓實度應≥96%。

在路床因含水量過大或者BR不滿足要求而導致壓實度達不到規(guī)定時，須對路面結(jié)構(gòu)層以下的土基進行處置，處治方式和壓實度要求要與低填路基一致。

3.2 陡坡路堤處理設計

陡坡路堤是指地面橫坡大于等于1∶2.5，根據(jù)路段土石方平衡、工程量、施工難度等綜合確定采用填石路堤、抗滑支擋或刷坡+超填反壓措施。填筑前須在原有地面開挖臺階，寬度≥2 m，橫坡為4%內(nèi)側(cè)傾向。所有陡坡路堤都進行整體穩(wěn)定性驗算，確保路堤安全。

3.3 路基填挖交界及過渡段路基設計

該項目路基填挖交界處原則上考慮填石路堤，若缺乏石料路段，則考慮過渡段設計，過渡段采用粗顆粒填料。填筑時先挖臺階，寬度≥2 m。在路床范圍內(nèi)須鋪設土工格柵以此減少填挖分界處產(chǎn)生不均勻沉降，如圖3所示。

3.4 路橋（涵）過渡段處理

一般橋臺臺背、涵洞處理選用滲水性良好的填料進行回填，自構(gòu)造物基礎頂面到下路床頂面之間的壓實度≥96%;在結(jié)構(gòu)物頂部設置兩層雙向土工格柵以減少產(chǎn)生不均勻沉降[4]。

橋梁涵洞臺后的過渡段范圍：

（1）橋梁，底部長度每側(cè)不小于3 m，上部長度每側(cè)大于（3+H）。

（2）涵洞、通道，底部長度每側(cè)不小于2 m，上部長度每側(cè)大于（2+H）。H=路基填土高度-路面和路床厚度。

4 結(jié)束語

在山嶺重丘區(qū)高速公路路基設計中，尤

其是西部地區(qū)特殊路基處理是公路建設過程中常見問題，在設計過程中，根據(jù)詳實的地勘資料分析，結(jié)合項目路段特殊路基的成因及分布特征，在滿足工程經(jīng)濟技術(shù)、施工便捷性等因素下，設計出具有針對性的處理方案。在特殊路基處理的施工過程中，要考慮周邊條件與環(huán)境，綜合運用處理措施并進行實時動態(tài)監(jiān)控及動態(tài)調(diào)整。

參考文獻

[1]劉人瑜， 李興慶， 徐超. 楚南一級公路軟基處置方案有限元分析[J]. 公路， 2016（3）： 37-42.

[2]劉松玉， 周建， 章定文， 等. 地基處理技術(shù)進展[J]. 土木工程學報， 2020（4）： 93-110.

[3]張正一， 王朝輝. 中國綠色公路建設與評估技術(shù)[J]. 長安大學學報（自然科學版）， 2018（5）： 76-86.

[4]公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范： JTG3363—2019[S]. 北京：人民交通出版股份有限公司， 2019.

收稿日期：2022-01-20

作者簡介：付培楠（1986—），男，碩士研究生，工程師，從事路橋設計工作。