浅谈曹妃甸工业区成都路道路工程设计

【摘 要】 本文结合曹妃甸工业区成都路市政工程道路工程，分析设计方案及曹妃甸地区填海造地路基处理方法，总结设计经验，为后续工程的设计提供参考。

【关键词】 曹妃甸 填海造地 路基处理

项目背景及工程概况

曹妃甸地处唐山市南部沿海，原是一座东北、西南走向的带状沙岛，为古滦河入海冲积而成，至今已有5500多年的历史，因岛上原有曹妃庙而得名。“面向大海有深槽，背靠陆地有浅滩”是曹妃甸最明显的自然地理特征，为大型深水港口建设和临港产业发展提供了优越条件，被誉为“国宝之地”。

本项目位于唐山市曹妃甸工业区内，曹妃甸是唐山南部近海的一个沙岛，位于东经118°38”，北纬 38°55”，陆路距离唐山市中心城区90公里，距北京市230公里，距天津滨海新区130公里。曹妃甸地处环渤海经济圈中心，依托京、津、唐广大腹地，陆路交通畅通，具备良好的区域发展条件。

成都路位于曹妃甸工业区高新区，北起长春西道，南至宜宾道。成都路道路等级为城市主干道，道路红线50m，设计车速50km/h，定线长度9.133km，设计长度9.07km。

一、 场地工程地质评价及建议

成都路地表土层为新近围海造地而成，地势相对平坦，地面标高为2.35～5.57m，地表主要为新近吹填土、素填土、杂填土，场地地层主要为海相沉积所形成，地质条件复杂程度一般。

通过对拟建工程设计资料和本次勘察成果的分析，该拟建道路场地类别为Ⅲ类，存在饱和砂土、粉土地震液化的不良地质作用，未发现其它不良地质作用，建筑场地比较稳定，可以进行本道路工程建设。

（1）本次勘察深度范围内，场地地下水对混凝土具强结晶类腐蚀、不具分解类腐蚀、具强结晶分解复合类腐蚀，综合评价为强腐蚀。

（2）本场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组。在设防烈度为7度时，本场地土层发生液化，液化等级为严重。

（3）拟建建筑场地类别为III类。

（4）本场地地基土标准冻结深度为0.6m。

（5）由于本工程勘察钻孔间距约在100m左右，勘探孔距相对较大，因此路基施工过程中，若路基土层与本报告所揭示的地层有较大出入时，须结合地层土质情况及设计、施工条件予以妥善处理，必要时，建议进行施工勘察。

（6）对于人工吹填砂层，吹填土具有吹填时间短，尚未完成固结沉降，施工时地面标高应按当时实测标高为准。

二、 道路工程设计

1、 定线与平面设计

成都路定线按照规划中线设计，成都路定线起点0+000与规划宜宾道中线相交，定线终点9+133.72与规划长春西道中线相交。成都路道路定线设两处折点，分别设半径为5477米和1000米的圆曲线，定线长度9133.72m。

成都路平面设计起点0+023.44与规划宜宾道接，设计终点9+093.56与规划长春西道接。石化大街设计长度9070.12m。

2、 纵断面设计

纵断面设计满足沿线排水设施要求，满足管线覆土深度要求。为保证行车安全、舒适，纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁，做到纵坡均衡、平顺，竖曲线的设置充分照顾到了与平曲线的配合及对应。本次成都路由南向北依次上跨规划杭州河、石家庄河和沈阳河，成都路纵段设计满足成都路上跨上述3条河道要求及与成都路十字平交的规划路上跨成都路西侧成都河要求。

本次纵断设计最大纵坡为1.9%，最小纵坡为0.3%，最小凸型竖曲线半径为2000米，最小凹型竖曲线半径为5000 米，除路口接顺范围最小坡长为140米。

3、横断面设计

成都路设计标准横断面宽50米：3米（人行道）+2米（连续绿化带）+3.5米（非机动车道）+5米（两侧分隔带）+23米（机动车道）+5米（两侧分隔带）+3.5米（非机动车道）+2米（连续绿化带）+3米（人行道）=50米

人行道外侧均设置0.5米土路肩，再进行1：1.5放坡到地面。机动车道路面路拱横坡为两面坡，坡度为1.5%，路拱曲线为直线型，坡向机车车道外侧；非机动车道为单面坡，坡度为1.5%，路拱曲线为直线，坡向人行道一侧；人行道为一面坡，坡度为1%，坡向非机动车道。

4、路基处理

现有场地为填海造地形成，表层主要为吹填砂，且厚度一般在3.20m～4.70m。吹填的砂土层目前还处于松散状态，承载力较低，在设防烈度为7度时，本场地土层发生液化，液化等级为严重。因此必须对吹填砂层进行处理。

饱和松散的砂土地基，其本身有很大的的震密性，当遇到强大的地震力作用时，土的孔隙要减小。但因短时间内充满土孔隙中的水难以实时排出，土孔隙无法减小，土骨架呈松驰状态，土粒间的有效应力逐渐转变为超孔隙水压力，随着振动的持续作用，土中超孔隙水压力不断地聚集、提高，当其值达到相应的固结压力，土粒呈悬浮状态，土粒间有效应力几乎减小为零，地基土骤然丧失抗剪强度和承载能力，土体变为粘滞液体，并出现喷沙冒水等现象，即产生液化。当产生液化时，地基的承载力将会大大降低，对其上的工程造成巨大的破坏作用。

目前曹妃甸地区应用较多，技术比较成熟的处理砂土液化的处理方法有换填、挤密碎石桩和强夯置换法。

1）换填需对整个液化等级为严重的土层进行挖除换填，因本项目液化等级为严重的土层较厚，大概为15m，并且地下水位较高，从实施难度和经济角度考虑不适用于本工程。

2）振动挤密碎石桩首先用振动成孔器成孔，成孔过程中桩孔位的土体被挤到周围土体中去，成孔后提起振动成孔器，向孔内倒入约1米厚的碎石再用振动成孔器进行捣固密实，然后提起振动成孔器，继续倒碎石，直至碎石桩形成。振动挤密碎石桩与地基土形成复合地基，是一种有效的处理砂土液化的地基处理方法，近年在公路工程中得到了广泛的应用。对软弱土层厚度小于15m或在该深度以内遇有较硬土层时，将桩端置于较硬土层中。挤密碎石桩的造价较高（约420元/m2），施工复杂程度较高，施工周期长，施工过程中效果受施工质量影响较大，故本次设计不考虑使用。

3）强夯置换法相对于其他地基处理方式，强夯法是消除砂土地基液化最为经济的手段之一，？且施工简单，易于操作和管理，并且在曹妃甸地区已经有一些成功的工程实例可以借鉴，所以本次地基处理推荐使用强夯置换法。

路基处理范围为道路红线（坡脚）两侧外2m范围。挖除表层砂或淤泥，淤泥层较厚时，抛石挤淤，然后换填山皮石至路面结构下20cm，开始采用强夯机两遍点夯，一遍满夯的方法进行施工。如地下基础不好，夯沉量不能满足要求时，可向该施工作业面内填碎石重新局部强夯，直到夯沉量满足要求为止，开始填筑20cm级配碎石，满足压实要求。

5、路面结构设计

机动车道路面结构采用：

细粒式改性沥青混凝土AC-13C 4cm

粘层油（PC-3）

中粒式沥青混凝土 AC-20C 6cm

粘层油（PC-3）

粗粒式沥青混凝土 AC-25C 8cm

下封层 1cm

透层油（PC-2）

水泥稳定碎石（4.0MPa） 18cm

水泥稳定碎石（3.0MPa） 18cm

级配碎石 20cm

总厚度 75cm

非机动车道路面结构采用：

细粒式沥青混凝土 AC-13C 3.5cm

粘层油（PC-3）

中粒式沥青混凝土 AC-16C 4.5cm

下封层 1cm

透层油（PC-2）

水泥稳定碎石（3.0MPa） 20cm

级配碎石 20cm

总厚度 49cm

人行道路面结构采用：

透水型步道方砖 6cm

水泥砂浆垫层 2cm

C15无砂砼 15cm

粗砂垫层 5cm

总厚度 28cm

三、得出的经验

1、要认真做好地质勘查工作，并在施工前核实地质情况。

2、设计过程中要参考本地区已经实施完成的设计经验及工程可实施性。

参考文献

[1] 《唐山市曹妃甸工业区西港路市政道路工程工程地质勘查报告》；

[2] 《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）；

[3] 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）。