路基设计对设计人员的专业水平要求较高,道路设计说明,特别是对本专业相关的地质资料的掌握和驾驭能力要求较高。
地基处理,特别是软基处理,有各种方式。什么样的软土要处理,我今天不讲,但从软基处理的广义讲,我们一般认为处理深度3m以内换填,3-10m进行深层处理,但为什么3m要换填呢,如果不换填会有什么问题呢,我们有没有想过呢。不论多深、状态如何都要换填,那么3m换填3.5m甚至3.10m我们不换填,就是认为超过3m不易施工,是可以通过控制沉降的手段解决问题。那么,3m以内有没有可以通过解决沉降问题解决的呢,回答是肯定的,一般硬壳层较厚,且路基填土高度较高的路段都可以通过预压,甚至施工预压完成其主要沉降,也就是说我们不能想象的路基是钢板一块,是可以也是允许变形的。
准确认识和界定软土地基
软土地基在我国南方沿海、沿湖、沿河地区分布广泛,而在山区则分布较少,即使有部分饱和软粘土一般成层厚度亦较薄,且分布不规则。
对软土地基的界定和判断,公路软土地基路堤设计及施工技术规范对软土地基有明确定义和要求。设计应区分软土地基及地下常水位以下部分含水量较大的软粘土或软弱土。对软土地基是否采用工程处理,主要取决于其对工程的影响程度。如计算总沉降量小于工后沉降标准要求,且通过稳定验算的路段,应按一般路基设计。
清淤换填成为多个项目中的工程盲点的主要原因是对淤泥下过湿土的清除判定及清淤后回填材料的选取问题上存在认知差异。
通常遇到的是清淤后第一层填土在施工时受地下水影响较大而不易压实,故第一、二层填土时可以采用透水性材料迅速填筑至地下水影响线以上,换填透水材料是改变施工条件的手段要求,不是目的要求,而对此采用换填石灰土或盲目全部换填透水性土,甚至增设土工格栅等加筋材料的做法是不了解土体受力特性的表现,应尽量予以避免。
原地面处理主要是地表草皮、腐殖土的清除及耕地填前夯压密实。除水田、湖塘段外,一般地段的地表腐殖土层较薄,路基清表可按地基表层土能够碾压密实,并且表土中有机质含量不超过5%进行控制(参照《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)有关要求确定)。
《公路路基设计规范》规定施工前应清除地表草皮及腐殖土,但现在个别项目在执行过程中,不分地表类型,均采用同一尺寸按全断面清表计算,且其厚度越来越大,从初期的10~15cm到目前个别项目按30~50cm计算(其土方量相当于2.5m高路基土方的15~20%), 由于该部分土方即使含有部分树根或植物根茎,其有机质含量未超过5%,根本无需清除,施工时只需简单的进行地表整平或表层处理,即可达到要求。
该部分土方清除后如能集中堆放,工后用于边坡表面植草,是对土地资源的有效利用,但大部分情况是设计考虑了土方数量,实际却未发生或发生很少。
边坡过渡分平台高度过渡,坡口、坡脚过渡,还有挖方侧向过渡。平台高度过渡的传统作法是统一高度和宽度,不分土质和岩性一般8~20m分级,这事实是不符合自然规律的。因为山体一般风化是有规律的,是沿表面垂直风化的,所以一般风化线是随山形的变化,如能设计成随山形变化的平台或至少在土石方界面上设计一个变高的平台,则可能更能适应自然规律。
坡口、坡脚过渡是新理念要求自然过渡的基本要求。但对于高填深挖路基其坡口,坡脚的任何形状是驾驶员根本感觉不到的,故在高填深挖路基中是不需要考虑其过渡设计的。
关于挖方段的侧向过渡问题是以前设计均未有过考虑的,致路基侧面如刀切斧砍一般,如能在挖方起点、终点附近,通过变碎落台宽度、平台宽度,则可实现边坡的侧向过渡,且增加工程量不大,值得推广。
山岭重丘区的高填深挖路基
合理设计高路堤,适当减少深路堑!!!
路侧边沟设计:边沟断面传统做法为梯形断面。虽然该断面过水断面湿周最小,做为排水工程其断面最合理,但将其拉入整个工程中时,由于其断面开口较矩形断面大2倍。特别是在工程集中的深路堑段,相应工程量将会大大增加,故此推荐在深挖方地段采用盖板矩形沟,可极大地降低工程艰巨地段的工程量。
由于路基排水工程设计计算是分地区按项目最不利状况计算排水断面的,致使不论排水距离为300m或是30m或排水沟底纵坡是否一致,基本上采用一个相同断面尺寸,故而排水沟的断面有较大的压缩空间,采用灵活自然、适应的排水断面,可以减小断面尺寸,降低工程造价。
硬路肩应具有足够的宽度保证其功能的充分发挥,过宽的路肩可能会使驾驶员当成外加的行车道使用,但对拟拓宽的项目,可在增加工程量不大的前提下,通过设置紧急停车带,变成一个行车道。
车辆临时停车时应停在行车道路面外缘至少0.30m之外,最好是0.50m。所以高速公路和一级公路的硬路肩一般宜采用3m的宽度。为确定合理的宽度,对于里程大、造价高的公路需要进行专门的研究论证后,有时可以考虑减少路肩宽度。
不管宽度如何,路肩应该连续,除非驾驶员能够从任意一点离开行车道,进入硬路肩,否则路肩的作用将得不到充分发挥。当路肩连续时,几乎所有驾驶员都能离开行车道实施紧急停车,这样不会带来危险。当无法提供连续式路肩时,较窄的路肩或间断式的路肩仍然比不设路肩的情况要好一些。至少使得故障车辆能够利用,再占用车道的一部分作紧急停车之用,车道的其余部分仍可供超车行驶,但这样将会降低行驶的安全性。
路缘带是硬路肩或中间带的一部分,其主要功能是诱导视线,支撑路面以及提供侧向余宽。高速公路和一级公路右侧应设置0.5m宽的路缘带,路缘带应计入路肩宽度范围。高速公路和一级公路应在中央分隔带的两侧设置0.50~0.75m宽的左侧路缘带,它们属于中间带的一部分。
对凸式中央分隔带,一般认为缘石在某种程度上有防止车辆越出路外和诱导视线的功能。但是,从发生事故的实际情况,以及对各种形式缘石的试验结果分析得知,在设计车速为80km/h以上的公路上,无论什么样的缘石几乎都不具有防止车辆越出路外的机能,认为高缘石(高度在20cm以上)会使车辆弹起而减弱防护栅的机能,或者助长翻车等相反的效果。所以,对设计车速高的公路的中央分隔带,原则上尽量不设缘石。由于排水或其他原因不得已而设置时,则应采用不会引起车辆弹起或翻车的具有低而圆滑外形的斜式缘石。
由于缘石几乎没有防止车辆越出路外的机能,所以原则上要在中央分隔带设置防护栏。另外,在中央分隔带上,无论是初期或者将来植树设防眩设施时,都必须以事先采取必要的措施为前提。
对旧路改建工程或陡坡路基设计,有些在设置土工格栅时,是每台均铺设,并从台根部至路基边坡,这种做法也是值得探讨的。因为土工格栅是依靠摩擦作用的,摩擦力是靠压力与接触面积确定。所以非对称设置则受力不平衡,不能发挥应有功能。