山岭重丘区高填路基设计理念

摘 要：本文通过对山区高速公路跨越“V”形沟处设计理念的介绍，旨在引起广大设计人员对复杂地形处设计的重视，为设计出更经济合理的方案提供参考。

关键词：“V”形沟;高填;桥梁

赵家岭村位于运城市东北部，行政区划范围属于山前斜坡地貌单元，整体位于斜坡上，自然坡率较大，一般大于30°，地形破碎，发育多条冲沟，冲沟呈V形，沟谷宽约50～300m，斜坡表层局部覆盖第四系新黄土，而在沟谷中出露卵石土，除由大气降水外，在沟谷中还接受河水的渗透补给，径流受构造，该层水埋深大于20m，地下水对公路工程无影响。区域地震动峰值加速度0.10g，动反应谱特征周期0.40s，对应的地震基本烈度为Ⅶ度。设计高速公路跨越较多沟谷，其中K16+560～K16+560段路基边坡填土最高37.2m，通过采用桥梁及路基两种形式跨越进行比选设计，从而选择更适合的方案。

一、路基形式跨越设计

1、路基填料的设计

紧邻该处沟谷两侧路基均为深挖方，在设计过程中通过对土石方的远运利用作为该处路基填料来源，根据详勘资料，并结合开挖断面揭示，除表层第四系Q3al新黄土层运到弃土坑外，其余下第三系E2泥岩、砂岩（软岩）及少部分砾岩作为路基填料， 由于岩体与岩块波速较为接近，岩体完整性难以区分，故本项目不再按风化程度区分。由于两类岩石抗风化能力差，暴露在外部环境中易松散，故在设计中明确开挖后立即运至现场填筑碾压，同时设计3m宽素土包边，避免填料受外部环境的剥蚀，造成力学性能降低。

2、施工质量控制措施

砂岩、泥岩作为上路堤及下路堤填料，上路堤每层填筑层厚不大于30cm，填料粒径不大于层厚，下路堤每层填筑层厚不大于40cm，填料粒径不大于层厚，路堤顶部最上一层层厚不大于40cm，最大粒径不大于15cm，且铺筑层表面无明显空洞、孔隙。 压实质量采用最后五遍沉降差不大于1cm控制，边坡坡率采用土质路堤边坡坡率，为使路堤与路床有较好的顺接，上路堤顶部最上两层采用素土填筑，压实厚度40cm，素土CBR值不小于5，塑性指数10～15，包边素土应分层填筑，分层压实，应采用自重不小于18T的振动压路机，本项目选用22T的振动压路机。同时应及早了解天气预报，避免在降雨天气施工。

3、路基基底及堤身处理设计

根据地质勘察报告，沟谷底部分布有Q4al+pl层，卵石层黏土填充，考虑到路堤自重大，为使地基密实，提高承载力，设计采用基底强夯，夯击能2000KN.m，强夯施工前应进行试夯，通过试夯确定满足质量要求的夯点间距、遍数及地基含水量。路堤本体采用每隔2m进行重夯，夯击能300KN.m，夯击能不宜过大，以免在冲击能作用后，破坏填料原有状态。

4、边坡防护及排水设计

填方路基边坡第一级边坡坡率1：1.5，第二级1：1.75，第三级及以下边坡坡率1：2，项目所在区域属于暖温带半干旱气候，年均降雨量550mm，考虑到人工填土边坡坡面汇水面积大，为防止雨水冲刷边坡导致边坡溜塌或失稳变形，边坡设置嵌入式拱形骨架防护，拱圈内填实种植土，其上植草、灌，一方面通过植物发达的根系固土护坡，避免水土流失，另一方面水流通过骨架上设置的泄水槽汇至平台处截水沟，再借助坡度引至两侧急流槽排至排水沟，填方平台均设置8cm后混凝土硬化层。在土路肩位置设置沥青混凝土拦水带拦截路面汇水，后与凹曲线最低点设置路面急流槽将水引至路堤边沟排出。

5、高填路堤稳定性验算

假定路堤在最不利情况下产生滑动，滑面呈圆弧状，按简化畢肖普法对边坡填土高度最高断面验算其在两种工况下的稳定性，验算软件采用理正岩土边坡软件。正常工况Ⅰ：土层1（砂岩、泥岩） 土体容重r=24.9KN/m3，C=32KPa，φ=30°， 土层2（黏土） 土体容重r=18KN/m3，C=31KPa，φ=32°，通过计算，滑动稳定系数FS=1.794，满足规范中滑动系数不小于安全系数K=1.45的要求;非正常工况Ⅰ：土层1（砂岩、泥岩） 土体容重r=25.1KN/m3，C=31KPa，φ=28°，土层2（黏土） 土体容重r=18.6KN/m3，C=30KPa，φ=30°，通过计算，滑动系数FS=1.668，满足规范中滑动系数不小于K=1.35的要求。根据《公路抗震设计规范》，不再计算非正常工况Ⅱ下的路基抗震稳定性。

6、预算分析

采用同望预算软件进行计算，依据相关规范及定额，算出该段200m长路基填筑方案建筑安装工程费约1500万元。

二、桥梁跨越设计

1、结构组合设计

上部结构采用5×30m后张法预应力混凝土T梁，先简支后连续体系，分幅设计，桥梁墩柱采用柱式墩，基础均采用桩基础，0号桥台为U形台桩基础，5号桥台采用柱式台，单幅每跨6片T梁，全桥共2联，桩基按摩擦桩进行受力分析，最大桩长39m，最小桩长20m。

2、预算分析

采用同望预算软件进行计算，依据相关规范及定额，按桥梁形式跨越建筑安装工程费约1600万元。

三、确定方案

通过经济分析，以桥梁形式跨越成本较高，同时结合山西省建设“绿色公路”的号召，考量减少弃碴、保护环境及节约占地等综合因素，最终确定设计方案为路基结合涵洞排水的方案。高填路基作为特殊的路基型式，在近些年公路的建设中越来越普遍，在不久的将来，相信会有更新的材料，更先进的技术应用到设计中，从而会更大程度的节约工程投资。

参考文献：

⑴ 《公路路基设计规范》 JTG D30-2015

⑵ 《公路路基设计规范》释义手册  JTG D30-2015

⑶ 《建筑地基处理技术规范》 JGJ 79-2012

⑷ 《公路抗震设计规范》  JTG B02-2013

作者简介： 樊军    性别：男    名族：土族 ，籍贯：陕西省西安市    出生年月：1985年4月29日，学历：全日制本科学历   职称：工程师

研究方向：公路及交通安全工程设计