文琰，趙強(qiáng)

（九江市規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，江西 九江 332000）

0 引言

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外由于社會(huì)環(huán)境、建設(shè)理念、經(jīng)濟(jì)條件的不同，導(dǎo)致公路路基的設(shè)計(jì)方法存在一定的差異[1]。越來(lái)越多的學(xué)者和工程技術(shù)人員開始對(duì)比研究國(guó)內(nèi)外路基設(shè)計(jì)，但往往是結(jié)合特定的項(xiàng)目去分析，并沒有形成系統(tǒng)性的理論來(lái)指導(dǎo)路基設(shè)計(jì)。為此，本文針對(duì)中俄路基設(shè)計(jì)方法和指標(biāo)進(jìn)行分析。

1 中外路基壓實(shí)度和沉降計(jì)算方法對(duì)比

1.1 路基工作區(qū)深度計(jì)算

我國(guó)的公路路基規(guī)范認(rèn)為，路基工作區(qū)深度就是車輛荷載傳遞到路基內(nèi)部的附加應(yīng)力和填土自重應(yīng)力比值大于0.1的深度范圍，其深度值主要取決于車輛載荷大小及路基填土參數(shù)，具體可按照式（1）計(jì)算[2]，

式（1）中：Zα為工作區(qū)深度（m）；K為計(jì)算系數(shù)，可取0.5；n為計(jì)算系數(shù)，取5或10；λ為填土重度（kN/m3）。

俄羅斯路基工作區(qū)深度通常指路面底部到冰凍深度2/3的深度范圍內(nèi)。同時(shí)，根據(jù)道路所處的氣候帶，規(guī)定路基工作區(qū)的最小深度（路表下1.5m）。

1.2 路基土壓實(shí)度

路基是公路的主要承重結(jié)構(gòu)層，應(yīng)具有足夠的壓實(shí)度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以確保公路運(yùn)營(yíng)期間在各種不利作用組合下不發(fā)生病害。公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范中的高等級(jí)公路壓實(shí)度要求見表1，并認(rèn)為路基土壓實(shí)度取決于填料的CBR值（加州承載比）和回彈模量。

表1 高等級(jí)公路壓實(shí)度控制指標(biāo)

比如俄羅斯路基分層與國(guó)內(nèi)有一定的區(qū)別，其將路面結(jié)構(gòu)層以下的路基分為A、B、C三個(gè)區(qū)，其中A區(qū)對(duì)應(yīng)國(guó)內(nèi)規(guī)范的上路床，厚度30cm，對(duì)應(yīng)的壓實(shí)度為95%，CBR為8%。B區(qū)類似國(guó)內(nèi)規(guī)范的下路床，厚度45cm，對(duì)應(yīng)的壓實(shí)度為93%，CBR為5%。C區(qū)為B區(qū)以下的所有路基范圍，類似于國(guó)內(nèi)規(guī)范的路堤，對(duì)應(yīng)的壓實(shí)度為90%，CBR為5%。

但是，俄羅斯控制路基壓實(shí)度是不考慮CBR值的，他們認(rèn)為路基土壓實(shí)度與路面類型、氣候條件、含水率等參數(shù)密切相關(guān)，主要以路基回彈模量來(lái)控制路基壓實(shí)度，回彈模量設(shè)計(jì)值計(jì)算可參考式（2）[3]：

式（2）中：Ey為彈性模量設(shè)計(jì)值（MPa）；p為單位載荷（MH/mm2），可取0.5；D為模具直徑（mm）；u為填土重度，kN/m3；l為可逆變形（mm）。

該公式只適用于正常工況，如果公路所在地區(qū)降水量大或凍土嚴(yán)重，則需要對(duì)路基回彈模量進(jìn)行溫度、濕度修正。

1.3 沉降計(jì)算方法

路基總沉降=瞬時(shí)沉降+主固結(jié)沉降+次固結(jié)沉降。中國(guó)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范在計(jì)算沉降時(shí)是基于分層總和法先計(jì)算出主固結(jié)沉降，然后將主固結(jié)沉降乘以沉降系數(shù)（與地基條件、加載速率、填土重度等密切相關(guān)）就是路基總沉降。同時(shí)，還可以根據(jù)固結(jié)度的變化推導(dǎo)出路基在不同時(shí)刻的沉降量。

俄羅斯規(guī)范在計(jì)算路基沉降時(shí)也是采用分層總和法，考慮了每個(gè)結(jié)構(gòu)層的變形量，但計(jì)算的沉降是固定值，不考慮沉降隨公路運(yùn)營(yíng)時(shí)間的變化，無(wú)法根據(jù)工后沉降來(lái)選擇合適的路基養(yǎng)護(hù)或大修時(shí)間、養(yǎng)護(hù)措施等。

2 中俄路基幾何參數(shù)確定方法對(duì)比

2.1 路基寬度

路基寬度確定是開展道路設(shè)計(jì)的前提條件，寬度值直接影響了占地、征拆、路面工程量等內(nèi)容。國(guó)內(nèi)的路基設(shè)計(jì)寬度=行車道+中央分隔帶+土路肩+硬路肩，一般受設(shè)計(jì)速度、車道數(shù)等因素影響，在規(guī)范中給出了路基寬度的一般值和最小值（條件受限時(shí)采用）。俄羅斯路基寬度=車道寬度+分隔帶寬度（大于國(guó)內(nèi)寬度1～2m）+路邊寬度，受公路等級(jí)影響較大，通常會(huì)在橫斷面圖中規(guī)定不同等級(jí)的公路所對(duì)應(yīng)的能保證行車安全的最小路基寬度[4]。

2.2 路堤高度

我國(guó)公路路基填土高度在確定時(shí)應(yīng)綜合考慮所在區(qū)域的自然區(qū)劃、地下水位、臨近道路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)等，路基最小填土高度應(yīng)確保路床長(zhǎng)期處于干燥或中濕狀態(tài)。而沿河路段或可能受水浸淹的路基設(shè)計(jì)標(biāo)高不得低于1/100設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算水位+雍水高、波浪侵襲高+0.5m安全高度。如果路基處于季節(jié)性凍土區(qū)域，填土高度還應(yīng)考慮當(dāng)?shù)仄骄鶅錾睢?/p>

俄羅斯的填土高度往往對(duì)地下水和路基的濕度考慮較少，路基填土高度就主要考慮積雪條件，要求路基高度高于積雪計(jì)算高度。如果不滿足上述規(guī)定，應(yīng)當(dāng)設(shè)置防雪林帶、防雪鐵絲網(wǎng)、排水溝等。此外，當(dāng)積雪計(jì)算高度大于1m，還需要明確路堤邊緣高于積雪覆蓋層的高度，計(jì)算公式如式（3）：

式（3）中：B為路基寬度（m）；a為吹雪機(jī)拋雪距離（m）。

2.3 路基邊坡坡率

道路路基邊坡坡率（斜坡豎直距離與水平距離的比值）不僅會(huì)影響土石方開挖量和施工難易，還是影響路基安全系數(shù)的最關(guān)鍵參數(shù)之一。路基邊坡坡率主要取決于邊坡巖土體強(qiáng)度、地形地貌、降雨量、邊坡高度件等因素。中國(guó)高度小于20m的路基邊坡，坡率選擇往往是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范直接選取，比如黏土、粉質(zhì)黏土邊坡坡率不超過(guò)1∶1，中砂、粗砂、礫砂邊坡坡率不超過(guò)1∶1.5，卵石土，碎石土等邊坡坡率不超過(guò)1∶0.75，礫土邊坡坡率不超過(guò)1∶1。

對(duì)于坡度大于1∶2.5的陡坡路基或高度大于20m的路基邊坡需要進(jìn)行單獨(dú)的工點(diǎn)設(shè)計(jì)，并用理正巖土、midas、FLAC3D等軟件驗(yàn)算其穩(wěn)定性，確保邊坡安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

俄羅斯路基邊坡坡率與國(guó)內(nèi)基本保持一致，也是根據(jù)邊坡巖土體類型，邊坡高度等確定，并針對(duì)不同高度的邊坡提出了最大坡率，設(shè)計(jì)時(shí)不可隨便突破此值。

3 中俄路基防護(hù)措施對(duì)比

3.1 我國(guó)邊坡防護(hù)措施

公路運(yùn)營(yíng)期間，路基邊坡可能會(huì)受到降雨、降溫、暴曬等氣候的影響而長(zhǎng)期處于干濕循環(huán)、凍融循環(huán)的狀態(tài)。此時(shí)如果不對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù)，會(huì)出現(xiàn)開裂、溜塌、整體失穩(wěn)等病害。根據(jù)防護(hù)材料的不同，路基邊坡防護(hù)措施主要有植物防護(hù)、骨架防護(hù)、圬工防護(hù)等，具體見表2。

表2 中國(guó)路基邊坡常用防護(hù)措施

3.2 俄羅斯邊坡防護(hù)措施

當(dāng)前越來(lái)越多的國(guó)家已經(jīng)不采用圬工防護(hù)，而是越來(lái)越重視綠色生態(tài)防護(hù)理念，選擇對(duì)沿線地質(zhì)破壞小，能與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的坡面防護(hù)措施。例如種草、植樹、土工格室、土工格柵、高分子纖維護(hù)坡等技術(shù)。

4 結(jié)論

本文詳細(xì)探討了中外路基對(duì)壓實(shí)度、沉降計(jì)算、邊坡幾何參數(shù)、防護(hù)措施等方面的要求，主要得到以下幾方面結(jié)論：（1）國(guó)內(nèi)規(guī)范認(rèn)為路基土壓實(shí)度取決于填料的CBR值（加州承載比）和回彈模量，但俄羅斯控制路基壓實(shí)度不考慮CBR值；（2）中俄路基計(jì)算沉降時(shí)都是基于分層總和法，但國(guó)內(nèi)可根據(jù)固結(jié)度的變化推導(dǎo)出路基在不同時(shí)刻的沉降量，俄羅斯認(rèn)為路基沉降是固定的；（3）中俄路基在確定幾何參數(shù)時(shí)都要根據(jù)巖土體強(qiáng)度、地形地貌、降雨量、地下水等因素；（4）國(guó)內(nèi)路基邊坡防護(hù)措施主要有植物防護(hù)、骨架防護(hù)、圬工防護(hù)等，俄羅斯路基邊坡防護(hù)更加重視綠色生態(tài)防護(hù)理念。