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在公路工程建設(shè)中,路基設(shè)計作為一項重要的前期工作,對之后的路基施工有決定性作用,如果路基設(shè)計出現(xiàn)問題,將對路基施工造成很大的影響,導(dǎo)致路基存在質(zhì)量問題,進(jìn)而影響公路的正常使用。因此,有必要在明確公路路基設(shè)計存在的問題基礎(chǔ)上,通過深入分析探討行之有效的解決對策。
(1)邊坡水毀。降雨會導(dǎo)致邊坡受到雨水的沖刷,影響邊坡土體的孔隙,產(chǎn)生邊坡水毀使邊坡受到不同程度的破壞,甚至引起路面塌陷等問題,對行車安全造成直接影響。邊坡破壞產(chǎn)生的原因與路基填料、高度及壓實度等因素有直接關(guān)系。從理論角度講,采用砂性土填筑而成的路基,其邊坡比采用黏性土填筑而成的路基邊坡相對容易受到雨水的沖刷而產(chǎn)生破壞。
(2)邊坡坍塌。按照邊坡土層性質(zhì),可將邊坡坍塌分成以下三類:第一類為均質(zhì)土坍塌,即邊坡范圍內(nèi)土體性質(zhì)較為單一的位置產(chǎn)生微膨脹引起的坍塌;第二類為覆蓋層坍塌,即邊坡表面處于松散狀態(tài)的覆蓋層發(fā)生坍塌,其嚴(yán)重程度和坡高及覆蓋層厚度直接相關(guān);第三類為結(jié)構(gòu)面坍塌,即邊坡中某個軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生坍塌,常見形態(tài)包括直線形與折線形,主要和結(jié)構(gòu)面形式有關(guān)。
按照坍塌體類型,可將邊坡坍塌分成以下三類:第一類為沖刷型坍塌,即由于雨水持續(xù)沖刷作用而產(chǎn)生的坍塌,大多產(chǎn)生于沒有進(jìn)行防護(hù)或防護(hù)不到位的邊坡;第二類為溜塌型坍塌,主要在坡肩處產(chǎn)生,大多產(chǎn)生于開挖和填筑相結(jié)合的部位或原地面陡度相對較大的位置;第三類為滑塌型坍塌,大多產(chǎn)生于含水量與液限相接近的邊坡,由于上下層水體在含水量上有較大差異,上部土體受到重力作用向下滑動引起坍塌。為防止邊坡坍塌,防護(hù)設(shè)計過程中除了要充分考慮地形地貌、地質(zhì)條件和巖層主要性狀,還要從實際角度出發(fā),嚴(yán)格控制水流,加強(qiáng)防護(hù)設(shè)計[2]。
(3)在對路基邊坡進(jìn)行防護(hù)設(shè)計的過程中,應(yīng)嚴(yán)格遵循“以防為主”與“就地取材”等基本原則,將設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)充分結(jié)合,通過深入調(diào)查,在明確氣候條件、地質(zhì)條件及材料實際情況的前提下,按照因地制宜的原則選擇適宜的邊坡類型及防護(hù)措施,以此從根本上保證路基邊坡的穩(wěn)定性,防止因防護(hù)不到位導(dǎo)致邊坡破壞或坍塌。在確定路基邊坡防護(hù)具體措施的過程中,必須遵循就地取材的基本原則,以沿線范圍內(nèi)的水文地質(zhì)條件為依據(jù),結(jié)合土質(zhì)巖性及自然氣候,充分考慮排水方面的實際情況,確定適宜的防護(hù)措施,如植被防護(hù)及采用工程措施進(jìn)行防護(hù)等。
對于路基高度,實際上就是路基設(shè)計標(biāo)高與原地面標(biāo)高的差值,或是填方路基實際填筑高度和挖方路基實際開挖深度。路基高度不僅影響路基穩(wěn)定性,而且還決定了施工成本、行車安全及使用年限?;诖?,在設(shè)計過程中確定路基高度時,應(yīng)重視以下幾點。
(1)設(shè)計中嚴(yán)格遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。路基設(shè)計必須滿足相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的各項要求,只有這樣才能有效抵抗路基周圍地質(zhì)可能造成的危害,如洪水和泥石流等。使災(zāi)害發(fā)生后路基有良好抵抗能力,防止大規(guī)模破壞,為應(yīng)急搶險爭取足夠的時間[4]。
(2)路基高度的確定要和周圍環(huán)境良好適應(yīng)。在公路正式投入運行后,如果路基高度不合理,路面很有可能產(chǎn)生開裂與凹陷等問題。若路基土體下部有地下水,則土質(zhì)比較松軟,為了防止路基產(chǎn)生較大的沉降,設(shè)計時應(yīng)盡可能減小路基高度,降低填方的自重。
(3)路基高度還要與橋涵高度良好適應(yīng)。為了使公路的運行達(dá)到舒適、平穩(wěn)與安全,在路基設(shè)計中確定路基的具體高度時,還要充分考慮沿線范圍內(nèi)橋涵的高度,兩者之間應(yīng)盡可能協(xié)調(diào),以免給后續(xù)施工造成不便[5]。
無論是路基范圍內(nèi)的地表水還是地下水,都會給路基自身穩(wěn)定性及使用壽命造成很大的影響?;诖?,在路基設(shè)計過程中必須對排水引起足夠的重視,做好排水系統(tǒng)設(shè)計。
(1)對河流進(jìn)行的排水設(shè)計首先要明確河流水源及最大流量,為之后災(zāi)害的預(yù)測提供可靠的參考依據(jù)。在設(shè)計過程中,要對排水系統(tǒng)自身抵抗災(zāi)害的能力予以正確評估,明確關(guān)鍵控制指標(biāo)。為確保設(shè)計的排水系統(tǒng)滿足要求,還應(yīng)對河流流量加以深入分析和研究。
(2)為確保路基鋪筑過程中地表水順利匯入路基的兩側(cè),一方面要合理設(shè)置路基橫坡,另一方面則要在路基的兩側(cè)進(jìn)行排水溝設(shè)計,為之后的路基施工提供指導(dǎo)[6]。
(3)如前所述,水除了對路基結(jié)構(gòu)本身有很大影響外,還會影響到路基邊坡,邊坡水毀就是在水的作用下產(chǎn)生的邊坡病害問題。因此,在設(shè)計過程中要以邊坡與路面實際排水量為依據(jù)確定排水溝大小。可將排水溝設(shè)計為大流量與小流量兩種類型。對于排水溝,其主要作用在于引水、集水,將路基范圍內(nèi)所有水源匯集成一個水流,然后及時引排到路基之外。在排水溝設(shè)計過程中,應(yīng)注意以下幾點:對于排水溝橫斷面,大多采用梯形形式,具體的尺寸等參數(shù)均需通過嚴(yán)格的計算確定;對于排水溝的位置,與路基坡腳處之間的距離一般達(dá)到1m以上,在排水溝中還應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)目v坡,坡度通常為0.5%~1.0%,這樣能起到促進(jìn)排水的作用[7]。
路基填料是指在路基填筑時使用的材料。不同類型的路基填料,其性質(zhì)與用途均不相同,設(shè)計中要根據(jù)實際情況選擇,保證所選填料滿足施工要求。按照粒徑與液限,可將填料分成以下幾種:
(1)砂土,其主要優(yōu)勢在于有較強(qiáng)的透水性,但強(qiáng)度不會因為含水量的改變而變化,但由于黏結(jié)性較差,所以形成的結(jié)構(gòu)往往比較松散。若施工中與有較高黏性的土結(jié)合使用,能有效改善砂土粘結(jié)性;
(2)砂性土石,這是路基設(shè)計與施工中一種較為理想的填料,通過對此類填料的分析可知,此類填料中除了含有粒度相對較大的顆粒,還存在黏性成分,基于此,該填料既能發(fā)揮出粗顆粒具有的良好水穩(wěn)定性與透水性,還具有一定的黏度;
(3)粉性土,由于粉性土是由穩(wěn)定性相對較差的粉土組成,一旦遇水將變?yōu)楣こ绦再|(zhì)極差的稀泥,所以一般情況下不會作為路基填料。
除此之外,在條件允許的情況下還可以采用工業(yè)廢渣作為路基填料,如經(jīng)過處理之后可以達(dá)到各方面要求的電石渣、煤渣、高爐礦渣和鋼渣等,均可在路基填筑過程中使用,但必須滿足最小強(qiáng)度、最大粒徑和有害物質(zhì)含量等方面的要求。需要注意的是,這種填料在使用時可能造成環(huán)境污染,所以在施工中對環(huán)保問題要引起足夠的重視,加強(qiáng)其使用管理[8]。
綜上所述,路基作為公路的重要組成部分,其質(zhì)量好壞在很大程度上決定了整個公路的質(zhì)量,如果路基本身就存在質(zhì)量問題,則不僅會對日后的路基路面施工造成很大影響,而且還會影響到公路的使用,導(dǎo)致路面產(chǎn)生一系列病害或破壞。因此,在路基設(shè)計工作中就應(yīng)該引起足夠的重視,結(jié)合以往工作經(jīng)驗,對設(shè)計中存在的各方面問題進(jìn)行逐一分析,然后根據(jù)現(xiàn)場實際情況,參考相關(guān)技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的要求,制定有效措施加以解決,以此在順利完成路基設(shè)計工作的同時,保證設(shè)計質(zhì)量和水平,為之后的路基施工奠定良好基礎(chǔ)。