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公路路基一般設計
路基的設計基本由三部分構成:寬度、高度和邊坡坡度,每個(gè)部分的合理設計才能保證整個(gè)路基設計的合理,而每個(gè)部分的設計又取決于多種因素的考慮,文章結合具體工程案例進(jìn)行路基設計分析,僅供參考。
關(guān)鍵詞:公路路基;路基寬度;路基高度;邊坡坡度
一般路基是指在一定工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件下,填方高度和挖方深度小于規范規定的高度和深度的路基。一般路基設計可以結合當地的地形、地質(zhì)情況,直接套用典型橫斷面圖或設計規定,而不必進(jìn)行個(gè)別論證和驗算。對于工程地質(zhì)特殊路段和高度(深度)超過(guò)規范規定的路基,應進(jìn)行個(gè)別設計和穩定性驗算。
一、路基的基本構造
路基的幾何尺寸由寬度、高度和邊坡坡度三者構成。路基寬度取決于公路的技術(shù)等級;路基高度(包括路中心線(xiàn)的填挖高度、路基兩側的邊坡高度)取決于地形和公路縱斷面設計;路基邊坡坡度取決于地質(zhì)、水文條件、路基高度和橫斷面經(jīng)濟性等因素。就路基的整體穩定性來(lái)說(shuō),路基的邊坡坡度及相應采取的措施,是路基設計的主要內容。
(一)路基寬度
路基寬度為行車(chē)道路面及其兩側路肩寬度之和。技術(shù)等級高的公路,當設有中間帶、路緣帶、變速車(chē)道、爬坡車(chē)道、緊急停車(chē)帶、慢行道或路上設施時(shí),均應包括這些部分的寬度。
路面是指道路上供各種車(chē)輛行駛的行車(chē)道部分,其寬度根據設計通行能力及交通量大小而定,一般每個(gè)車(chē)道寬度為3.50~3.75m。
路肩是指行車(chē)道外緣到路基邊緣,具有一定寬度的帶狀部分。路肩通常包括硬路肩和土路肩,硬路肩是指進(jìn)行了鋪裝的路肩,常用于高速公路和一級公路;土路肩是指不進(jìn)行鋪裝的路肩,用于各級公路。路肩的作用主要是增加路幅的富余寬度,保護和支撐路面結構,供錯車(chē)、臨時(shí)停車(chē)及行人和非機動(dòng)車(chē)使用,為公路其他設施提供設置場(chǎng)地,匯集路面排水。其寬度由公路等級和混合交通情況而定,最小每邊為0.5m,有條件時(shí)應取1.0m以上,城鎮近郊行人與非機動(dòng)車(chē)比較集中,路肩寬度盡可能增大,一般取1~3m,并鋪筑硬質(zhì)面層,以提高利用率。
曲線(xiàn)路段的路基寬度應視路面加寬情況而定。彎道部分的內側路面按《公路工程技標準》規定加寬后,所留路肩寬度,一般二、三級公路應不小于0.75m,四級公路應不小于0.5m,否則應加寬路基。路塹位于彎道上,為保證行車(chē)所需的視距,需開(kāi)挖視距平臺。
(二)路基高度
路基高度是指路堤的填筑高度或路塹的開(kāi)挖深度,指路基設計標高與原地面標高之差。
假如原地面橫向有傾斜,在路基寬度范圍內,兩側的相對高差常有所不同。通常,路基高度是指路中心線(xiàn)處的設計標高與原地面標高之差,但對路基邊坡高度來(lái)說(shuō),則指填方坡腳或挖方坡頂與路基邊緣的相對高差。所以,路基高度有中心高度與邊坡高度之分。
根據路基強度和穩定性的要術(shù),減小或避免地面水、地下水、毛細水及凍脹作用的影響,路床頂面應高出地表長(cháng)期積水位或地下水位一個(gè)必要的高度。路基最小填土高度必須保證路基不因地面水、地下水、毛細水及凍脹作用的影響而降低其強度和穩定性。因此,路基最小填土高度應根據路基臨界高度,并結合公路沿線(xiàn)具體條件和排水及防護措施,按公路技術(shù)等級的有關(guān)規定確定,一般應保證路基處于于燥或中濕狀態(tài)。
當路基填土高度受限制而不能達到規范的規定時(shí),則應采取相應的處治措施,如做好排水設計、換土、設置隔離層或修筑地下滲溝等,以避免地面積水和地下水浸入路基,影響路基工作區內的土基強度與穩定性。
(三)邊坡
在路堤的路肩邊緣以下和在路塹路基兩側的側溝外,因填挖而形成的斜坡面,稱(chēng)為路基邊坡。邊坡與路基頂面的交點(diǎn)稱(chēng)為頂肩。邊坡與地面的交點(diǎn),在路堤中稱(chēng)為坡腳;在路塹中稱(chēng)為路塹塹頂邊緣,其高程與路肩高程的差為路塹邊坡高度。路堤的邊坡高度為路肩高程與坡腳高程之差。邊坡的坡形在路基中常修筑成單坡形、折線(xiàn)形或階梯形,每一坡段坡面的斜率以邊坡斷面圖上取上下兩點(diǎn)間的高差與水平距離之比表示,當高差為1個(gè)單位長(cháng)時(shí),水平距離經(jīng)折算為m單位長(cháng),則斜率為1:m。在路基工程中,以1:m方式表示的斜率稱(chēng)為坡度,m稱(chēng)為坡率。在路基本體構造中,邊坡的形狀和坡度的緩陡對路基本體的穩定和工程費用有重要影響。
二、工程案例
(一)溫厚高速試驗段路基
溫厚高速公路1996年12月28日正式開(kāi)工,1999年2月8日正式交付使用,是交通部“九五‘規劃的重點(diǎn)項目,是江西第一條全標準高速公路。溫厚高速公路位于南昌以南,東起進(jìn)賢縣溫家圳,西止于新建縣厚田鄉,是滬瑞高速在江西境內的中段,又稱(chēng)新國家高速公路滬瑞高速溫厚段,線(xiàn)路全長(cháng)35.5公里。路基寬28米,路面寬21米,瀝青混凝土路面,雙向4車(chē)道(遠期6車(chē)道),設計行車(chē)速度120公里/小時(shí)。該試驗路段位于厚田沙漠,由江西省交通設計院設計、中鐵二十四局施工,試驗路基有路堤、路塹、不填不挖等型式。路基兩側設置有寬60~100m的大平臺,平臺外設置防沙柵欄。路基及平臺分別采用卵石、粘土、粘土摻水玻璃或瀝青等幾種材料加以防護。柵欄采用全露、半呈露、隱蔽三種型式,材料有木制、草席、秸稈等。經(jīng)過(guò)一年多的試驗觀(guān)測,取得了在流動(dòng)沙丘地區修筑公路的幾點(diǎn)經(jīng)驗:
1.此路基滲水性強,可以不設路拱及側溝。
2.路基邊坡坡度可按干沙天然坡角計算。
3.路基邊坡卵石方格防護,能耐風(fēng)蝕、雨淋,效果最佳。粘土防護次之,暴雨時(shí)易被沖刷。
4.大平臺一方面起到緩沖作用,風(fēng)沙不致立即掩埋路基,同時(shí)堅實(shí)平坦,有一定的輸沙效果。
5.柵欄有陰沙作用,但單獨使用效果欠佳,可與其他防護措施配合使用。材料以簽發(fā)草編者最好。
(二)路基斷面設計
1.路基寬度:路面寬度和形狀,根據防護材料的種類(lèi),采用不同的標難。用卵、礫石或碎石等材料防護的路基,可按滲水土路基標準設計;用粘性土、瀝青乳劑等非滲水材料防護的路基,按一般粘性土路基標準設計。該路基用沙填筑,沙的滲透系數較大,路基面不致積水,可不設路拱。
路塹易于積沙,路基寬度除符合公路規范規定外,應在兩側留出平臺。平臺不能防止或減少積沙,但可供積沙暫時(shí)堆存,起到防止積沙立即掩埋路基的緩沖作用。平臺寬度視當地風(fēng)沙流活動(dòng)強度、邊坡高度及路塹長(cháng)度而定,一般不小于1~2m。
2.路基邊坡坡度:應不陡于構成路基沙粒的天然坡角。風(fēng)成沙的天然坡角一般在28°~32°之間,相應的坡度約為1∶1.5~1∶1.75??紤]到車(chē)輛震動(dòng)及自然因素對路基穩定性的影響,邊坡可以照天然坡角放緩一級,采用1∶1.75,高度超過(guò)6m時(shí),采用1∶2.0。因邊坡變坡后坡面易積沙,施工亦較困難,故均采用一坡到頂。
3.排水設施:該地區年降水量偏大,但雨量集中,易出現暴雨。年降雨量1600~1700毫米,降水日為147~157天,年平均暴雨日5.6天。沙層滲透系數雖較大,但當其表面有因積水形成的粘性土結皮時(shí),則滲透能力大大降低。如一次降雨能為沙層吸收滲透,不產(chǎn)生徑流,則路基可不作排水設施,即路塹不設側溝,路堤不設排水溝。在用粘性土等作路基防護材料時(shí),因滲透能力差,則需注意路基排水。
4.路基中的某些洼地,特別是位于山坡邊緣地帶,暴雨時(shí),常有臨時(shí)性積水。通過(guò)這種地帶的沙筑路堤,在設計中應考慮車(chē)輛振動(dòng)液化問(wèn)題。
5.挖方棄土應盡量用作填料,否則應棄于線(xiàn)路背風(fēng)側,棄土堆距塹頂不少于10m。取土坑亦應設在背風(fēng)一側,其邊緣距路堤坡腳不少于5m。棄土堆及取土坑都應加以防護。
三、結語(yǔ)
路基設計主要指路基的縱斷面(填挖高度)和橫斷面各部分幾何尺寸的設計,但還應包括局部區段或個(gè)別點(diǎn)段的平面布設。因為在公路選線(xiàn)對著(zhù)重于選擇最佳方向的控制點(diǎn),關(guān)于平曲線(xiàn)的布設是否合理,在路基設計時(shí)仍需進(jìn)一步考慮。通過(guò)對公路路基縱橫斷面的合理設計和平面的恰當布置,達到公路不被沙埋和風(fēng)蝕的目的。根據實(shí)踐,不同地貌類(lèi)型,對公路的危害情況是各不相同的;因此,我們在進(jìn)行路基的設計時(shí),要密切結合不同地貌類(lèi)型來(lái)考慮。一般要求在經(jīng)濟、穩定橫斷面的控制下,力求平面短捷、舒暢,縱斷面平緩、順適。
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