淺議公路路基工程的設計與施工

公路一般由路基、路面、橋梁、隧道工程和交通工程設施等幾大部分組成。作為公路主體工程的路基，它是按照路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構造物，承受路面?zhèn)鱽淼暮奢d，所以它即是線路的主體又是路面的基礎。其質量好壞，直接影響公路的使用品質。路基的設計一般是根據(jù)路線幾何設計要求，結合當?shù)氐匦?，地質條件，選擇合理的路基斷面形式填料與壓實；確定邊坡形狀和相應坡率；路基排水系統(tǒng)設計；防護與加固設計等。 路基工程是用土或石料修筑而成的線形結構物，它承受著本身巖土自重和路面重力，以及由路面?zhèn)鬟f而來的行車荷載，是整個公路構造的重要組成部分。公路路基主要包括路基體、邊坡、邊溝及其他附屬設施等幾個部分。 路基的幾何要素主要指路基寬度、路基高度和路基邊坡度。路基路面應根據(jù)公路功能、公路等級、交通量，結合沿線地形、地質及路用材料等自然條件進行設計，保證其具有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性，路基設計應重視排水設施與防護設施的設計，路基斷面形式應與沿線自然環(huán)境相協(xié)調，避免因深挖高填對其造成不良影響；路基高度設計，應使路肩邊緣高出路基兩側地面積水高度，同時考慮地下水、毛細水和冰凍的作用，不使其影響路基的強度和穩(wěn)定性；路堤基底應清理和壓實，基底強度、穩(wěn)定性不足時，應進行處理，以保證路基穩(wěn)定，減少工后沉降，路基壓實度應達到規(guī)范要求，深挖高填路基邊坡路段，必須查明工程地質情況，針對其工程特性進行路基防護設計，對存在穩(wěn)定性隱患的邊坡應進行穩(wěn)定性分析，采用加固、防護措施；路基路面排水設計應符合規(guī)劃合理布局，并與沿線排灌系統(tǒng)相協(xié)調，保護生態(tài)環(huán)境防止水土流失和污染水源。 路基施工的準備工作是確定道路中線，路基邊樁以及占地紅線，修建小型結構物預埋設地下管線小型結構物可與路基（土方）同時進行，但地下管線必須遵循“先地下，后地上”、“先深后淺”來完成，保證路基施工的連續(xù)性。 路基施工質量是整個路線工程的關鍵也是路基路面工程能否經(jīng)受住時間、車輛行駛荷載、雨季冬季的考驗。要做好路基工程，必須扎扎實實進行路基的填筑，尤其是對原地面的處理和坡面基地的處理。 填筑路基時應首先進行原地面處理。當路堤填筑高度不小于1.0ｍ時，應注意將路基范圍內(nèi)的樹根，草叢全部挖除。若基底的表層土系腐殖土，則需用挖掘機或人工將表層土清除換填，厚度視具體情況而定，一般不小于30ｃｍ為宜，并予以分層壓實。如發(fā)現(xiàn)草灰層、鼠凍、裂縫，應更換符合條件的土回填，并按規(guī)定進行壓實。路堤通過耕地時，路堤填筑施工前必須預先填平壓實。如其中有機質含量和其他雜質較多時，碾壓時因彈性過大，不易壓實，更換填土或實行混填。 坡面基底處理。坡面較?。M坡小于1：5）時，只需清除坡面上的表層，其處理方法同上。但坡度較大（橫坡大于1：5）時，應將坡面做成臺階，讓填料充分嵌在底基里，以防止路堤的滑移。 路基填土與壓實。公路路基的強度和穩(wěn)定性很大程度取決于路基填料的性質及其壓實的程度。從現(xiàn)有條件出發(fā)，改進填土要求和壓實條件是保證路基質量最有效和經(jīng)濟的方法。填筑路堤的理想材料應當是穩(wěn)定性好、壓縮性小，便于施工壓實及運距短的土、石材料。路基填料一般應采用沙礫及塑性指數(shù)和含水量符合規(guī)范的土，不使用淤泥、沼澤土、凍土、有機土、含草皮土、生活垃圾及含腐植的土。對于液限大于50，塑性指數(shù)大于26的土，一般不宜作為路基填土。當路基填料達不到規(guī)定的最小強度時，應采取摻合粗粒料、或換填、或用石灰等穩(wěn)定材料處理。 壓實土基的意義。壓實土基的作用在于提高土體的密實度，降低土體的透水性，減少毛細水的上升高度，以防治水分集聚和侵蝕而導致土基軟化，或因凍脹而引起不均勻變形。 土基壓實的原理。在絕大多數(shù)情況下，路基土都是由土粒、水分和空氣組成的三相體系，它們都具有各自的特性，并相互制約共同存于一個統(tǒng)一體中，構成土的各種物理特性——滲透性、粘滯性、彈性、塑性和力學強度等。若三者的組成情況發(fā)生改變，則土的物理性質亦隨之不同。因此，要改變土的特性，也得從改變其組成著手。壓實土基，就是用機械的方法來改變土的結構，以達到提高土基強度和穩(wěn)定性的目的。影響土基壓實度的內(nèi)在因素主要是含水量和土的性質，外在因素有壓實功能，壓實工具和方法等。 在最佳含水量時，即土處于硬塑狀態(tài)時，最容易獲得最佳的壓實效果。土質、壓實功能、壓實工具和方法對壓實的影響。1、土質對壓實的影響：不同的土類有不同的最佳含水量及最大干密度，分散性較高（液限較高，粘性較大）的土，最佳含水量的絕對值較高，而最大干密度的絕對值較小，亞砂土和亞粘土的壓實性能較好，而粘性土的壓實性能很差。2、壓實功能對壓實的影響：同一種土的最佳含水量隨壓實功能的增加而減少，而最大干密度則隨壓實功能的增加而增加；當含水量一定時，壓實功能越大則密實度越高；當壓實功能增加到一定程度后，土的密實度就增加的不顯著了， 這表明，對于某一種土來說，如果超過某一限度，在采用增加壓實功能的辦法來提高土的密實度就不經(jīng)濟了。3、壓實工具和方法對壓實的影響：壓實工具不同，壓力傳遞的有效程度也不同。壓實機具的重量較小時，荷載作用時間較長，土的密實度越高，但密實度的增長速度則隨時間增加而減??；壓實機具較重時，土的密實度隨施荷時間增加而迅速增加，但超過某一時間限度后，土的變形將急劇增加而達到破壞；機具過重以致超過土的強度極限時，將立即引起土體破壞。碾壓速度越高，壓實效果越差。當前路基施工，普遍采用了大噸位的壓路機，碾壓自路兩邊向中心進行，直至表面無明顯輪跡為止，遵循先輕后重、先穩(wěn)后振、先低后高、先慢后快、輪跡重疊的原則，碾壓效果有了明顯的改善，對于提高路基土的壓實度起了很好的作用。研究表明，夯擊式機具的壓力傳遞最深、壓實效果最好，振動式次之，碾壓式最淺。