某高速公路路基设计及软土地基的问题分析及讨论

时间:2022-10-30 11:23:51

某高速公路路基设计及软土地基的问题分析及讨论

【摘 要】本文结合一某高速公路的软土地基实例的设计,针对当中的质量问题和设计理论进行了详细分析,并重点分析软土基础设计及处理措施,根据路面设计的实际情况,保证着设计质量。

【关键词】高速公路;路基;软土地基分析

前言

路基设计是公路最基本的组成部分之一。保证公路沿线都具有坚实而稳定的路基,是路基设计的中心任务。路基又是支撑路面的一种土工建筑物,在挖方地段,路基通常是路面下的天然地层;在填方地段,则是填筑起来的压实土层。路基和路面构成了公路建筑的主体。

概况

该高速公路全长56.6km,设计标准为双向四车道,设计速度为80km/h, 路幅宽度为26.0m.

1、一般路基设计

1.1 路基设计组成

路基设计组成如下:

① 整体式路基整体式路基宽度为26.0m, 其中, 行车道2×2×3.75m、硬路肩2×3.0m(含右侧路缘带2×0.5m)、中间带3.50m(中央分隔带2.0m、左侧路缘带2×0.75m)、土路肩2×0.75m;

② 分离式路基适用于隧道出入口的路基,单幅路基宽度为13.0m,其中:行车道2×3.75m、硬路肩3.0m(含右侧路缘带0.5m)、左侧路缘带1.0m、土路肩2×0.75m。

1.2 超高方式、设计标高及路拱横坡

超高方式、设计标高及路拱横坡的具体设置如下:

① 路线平曲线半径小于5500m时, 在曲线上设超高, 对于整体式路基, 超高采用绕中央分隔带外边缘旋转的方式, 超高过渡在缓和曲线内完成; 对于分离式路基, 超高采用绕各自的行车道中心线旋转的方式, 超高过渡在缓和曲线内完成;

② 对于整体式路基, 路基设计标高为距路线中心线1m处的路面标高(中央分隔带边缘路面标高),对于分离式路基, 路基设计标高为各自行车道中心线处的路面标高;

③ 正常路段的行车道和硬路肩采用2%的路拱横坡, 土路肩横坡为4%。

1.3 路基边坡坡率

路基边坡坡率具体设置如下:

一般填方路段的边坡坡率见表1, 护坡道宽2m, 护坡道和边坡平台分别设置外倾3%和2%的横坡;

② 一般挖方路段边坡, 按岩石风化情况、土质条件采用不同的坡率, 全风化、土质边坡的坡率为1∶1~1∶1.5, 强风化边坡坡率为1∶0.75~1∶1.25, 弱风化边坡坡率为1∶0.5~1∶0.75, 微风化边坡坡率为1∶0.3~1∶0.5, 边坡高度均按10m控制, 平台宽2.0m,平台内侧修筑40cm×40cm的拦水沟, 第一级边坡坡脚设置2m宽的碎落台;

③ 深挖路堑(高边坡)是指土质边坡高度≥20m或岩质边坡高度≥30m的边坡, 路堑高边坡坡率采用特殊设计。

1.4 纵横向填挖交界处处治设计

本工程斜坡路基主要分布在沿山腰布设的地段, 在路线纵向填挖交界处及一般斜坡路基横向填挖交界处, 很容易出现路基开裂甚至滑移。为减少因不均匀沉降而引起的开裂和滑移, 本项目采取了如下措施:

① 对所有自然边坡坡度大于1∶5的路段, 均按要求挖台阶填筑, 挖台阶后回填应严格按给定的压实度标准实施;

② 在路线纵向填挖交界处及横向半填半挖处设置了三层TGDG50土工格栅和一层玻璃纤维土工格栅(设在沥青面层内), 单向土工格栅应先进行预拉, 并用U型锚钉锚固;

③ 为防止水对斜坡路基的影响, 斜坡路基内设置纵横向排水设施。

1.5 路基边坡防护设计

1.5.1 填方路段

填方路段防护设计如下:

① 填土高度小于4m时, 边坡采用植草或铺草皮防护; 填土高度为4m~6m时, 边坡采用三维网植草防护; 填土高度为6m~8m时, 边坡采用拱形骨架植草防护; 填土高度为8m~12m时, 分两级边坡,两级边坡分别采用拱形骨架植草和植草防护; 填土高度大于12m时, 分三级边坡, 上两级边坡采用拱形骨架植草防护, 最下一级边坡视该级边坡高度采用植草或拱形骨架植草防护;

② 护坡道、土路肩、排水沟外侧至界桩范围均采用植草防护;

③ 过鱼塘、水田、菜地路段采用M7.5浆砌片石铺砌护坡或护脚。

1.5.2 路堑挖方边坡

路堑挖方边坡防护设计如下:

① 一般土质边坡和全风化、强风化边坡采用植草或铺草皮(边坡坡度缓于1∶1)、挂网植草、拱架植草防护;

② 弱风化、微风化岩质边坡除高边坡采用护面墙外, 其余地段均采用喷混植生防护;

③ 当采用护面墙时, 边坡平台或碎落台种植爬山虎等攀爬植物;

④ 碎落台处填筑30cm粘性土, 其上植草或铺草皮进行绿化;

⑤ 碎落台和边坡平台设置30cm厚的M7.5浆砌片石或喷射10cm厚的C20混凝土防护(岩石地段),并在边坡平台设置平台截水沟。

1.5.3 挡土墙防护设计

挡土墙防护设计如下:

① 在边防公路、中天大道地段, 由于直接放坡将侵占边防公路、中天大道, 因此在路基右侧设置衡重式、重力式路肩或路堤挡土墙, 墙身采用M7.5浆砌片石砌筑, 墙底垫层采用C15片石混凝土, 片石抗压强度不小于30MPa, 墙面用M7.5砂浆勾凸缝;

② 挡土墙与排水沟之间的护坡道铺砌40cm厚的M7.5浆砌片石, 片石上填筑30cm的耕植土, 并间隔0.5m种植爬山虎。

2、软土路基处治设计

2.1 地基极限高度分析

一般软土地区路堤的极限高度为3m~5m。本工程软基主要分布在互通立交及山间洼地等地段。互通立交范围内软土一般为淤泥、淤泥质亚粘土, 厚度一般在15m左右, 物理力学性质极差; 山间洼地地段软基主要分布在K22+650 ~K23+250、K38+210~K40+012、K43+360~K43+450段落, 软基埋深从4.2m~12.9m不等, 软基厚度为1.0m~9.5m; 其余段落, 如K45+550~K45+670、K46+440~K46+500、K47+280、K47+360、K47+550~K47+800, 均存在

埋深小于5m的软基, 软土一般为淤泥质粗砂、淤泥质砾砂、淤泥质亚粘土。

极限高度计算方法如下。

均质薄层软土地基路堤极限高度为:

式中符号意义同前。

对于非均质软土地基的路基极限高度, 由于非均质软土地基土层比较复杂, 各层性质不同, 其路堤极限高度需要用圆弧法计算确定。条件允许时可由筑堤试验确定。

对于有硬壳层的软土地基的路堤极限高度, 当覆盖在软土层上强度稍高的表层上厚度>1.5m时,应考虑其应力扩散, 减少地基沉降的效应, 此时极

限高度He为:

式中: H-硬壳层厚度(m)。

2.2 地基处理对策

根据分析结果和工期要求, 软基处理方案如下:

① 软基深度超过12m或填土高度超过6.5m的桥头软基路段采用管桩托板+钢塑土工格栅处理, 并进行超载预压, 预应力混凝土管桩采用PHC桩, 直径为30cm, 壁厚8cm, 管桩离心混凝土强度为C70,桩顶托板采用C25钢筋混凝土; 管桩参数分别为:管桩单桩设计承载力要求达到400kN, 复合地基承载力设计值为150kPa, 钢塑土工格栅为CATT60-60钢塑土工格栅, 钢塑土工格栅每延米抗拉强度不小于60kN, 屈服伸长率不超过3%, 宽度为4m~5m;

② 软基深度不超过12m或填土高度不超过6.5m的桥头、涵洞软基路段采用水泥搅拌桩+土工格室复合地基处理, 并进行超载预压, 水泥搅拌桩采用42.5#水泥, 单桩设计承载力为120kN, 复合地基承载力设计值为130kPa, 土工格室采用100-400型, 格室高10cm、宽40cm, 要求格室片厚不小于1mm, 格室焊接处结合力不小于1 000N;

③ 最终沉降量小于1.2m 或填土高度不超过6.5m、沉降量较小时, 采用塑料排水板超载预压处理, 并设置1~3层土工格栅, 当填土高度小于4m时, 不设置土工格栅;

④ 软基埋深不超过5m时, 采用换填处理。

结束语

目前,本工程已建成通车,路基的运行状态和效果均较好。通过本工程的设计经验, 建议在软土地基上修筑路基时应尽量控制路基的填土高度,减少荷载对路基的压力,以接近或小于软基的极限填土高为宜。

上一篇:节能环保技术在办公建筑设计中的应用 下一篇:水池结构设计中的要点分析