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在公路工程建設(shè)中,路基設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)重要的前期工作,對(duì)之后的路基施工有決定性作用,如果路基設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題,將對(duì)路基施工造成很大的影響,導(dǎo)致路基存在質(zhì)量問(wèn)題,進(jìn)而影響公路的正常使用。因此,有必要在明確公路路基設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題基礎(chǔ)上,通過(guò)深入分析探討行之有效的解決對(duì)策。
(1)邊坡水毀。降雨會(huì)導(dǎo)致邊坡受到雨水的沖刷,影響邊坡土體的孔隙,產(chǎn)生邊坡水毀使邊坡受到不同程度的破壞,甚至引起路面塌陷等問(wèn)題,對(duì)行車(chē)安全造成直接影響。邊坡破壞產(chǎn)生的原因與路基填料、高度及壓實(shí)度等因素有直接關(guān)系。從理論角度講,采用砂性土填筑而成的路基,其邊坡比采用黏性土填筑而成的路基邊坡相對(duì)容易受到雨水的沖刷而產(chǎn)生破壞。
(2)邊坡坍塌。按照邊坡土層性質(zhì),可將邊坡坍塌分成以下三類(lèi):第一類(lèi)為均質(zhì)土坍塌,即邊坡范圍內(nèi)土體性質(zhì)較為單一的位置產(chǎn)生微膨脹引起的坍塌;第二類(lèi)為覆蓋層坍塌,即邊坡表面處于松散狀態(tài)的覆蓋層發(fā)生坍塌,其嚴(yán)重程度和坡高及覆蓋層厚度直接相關(guān);第三類(lèi)為結(jié)構(gòu)面坍塌,即邊坡中某個(gè)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生坍塌,常見(jiàn)形態(tài)包括直線形與折線形,主要和結(jié)構(gòu)面形式有關(guān)。
按照坍塌體類(lèi)型,可將邊坡坍塌分成以下三類(lèi):第一類(lèi)為沖刷型坍塌,即由于雨水持續(xù)沖刷作用而產(chǎn)生的坍塌,大多產(chǎn)生于沒(méi)有進(jìn)行防護(hù)或防護(hù)不到位的邊坡;第二類(lèi)為溜塌型坍塌,主要在坡肩處產(chǎn)生,大多產(chǎn)生于開(kāi)挖和填筑相結(jié)合的部位或原地面陡度相對(duì)較大的位置;第三類(lèi)為滑塌型坍塌,大多產(chǎn)生于含水量與液限相接近的邊坡,由于上下層水體在含水量上有較大差異,上部土體受到重力作用向下滑動(dòng)引起坍塌。為防止邊坡坍塌,防護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中除了要充分考慮地形地貌、地質(zhì)條件和巖層主要性狀,還要從實(shí)際角度出發(fā),嚴(yán)格控制水流,加強(qiáng)防護(hù)設(shè)計(jì)[2]。
(3)在對(duì)路基邊坡進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)格遵循“以防為主”與“就地取材”等基本原則,將設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)充分結(jié)合,通過(guò)深入調(diào)查,在明確氣候條件、地質(zhì)條件及材料實(shí)際情況的前提下,按照因地制宜的原則選擇適宜的邊坡類(lèi)型及防護(hù)措施,以此從根本上保證路基邊坡的穩(wěn)定性,防止因防護(hù)不到位導(dǎo)致邊坡破壞或坍塌。在確定路基邊坡防護(hù)具體措施的過(guò)程中,必須遵循就地取材的基本原則,以沿線范圍內(nèi)的水文地質(zhì)條件為依據(jù),結(jié)合土質(zhì)巖性及自然氣候,充分考慮排水方面的實(shí)際情況,確定適宜的防護(hù)措施,如植被防護(hù)及采用工程措施進(jìn)行防護(hù)等。
對(duì)于路基高度,實(shí)際上就是路基設(shè)計(jì)標(biāo)高與原地面標(biāo)高的差值,或是填方路基實(shí)際填筑高度和挖方路基實(shí)際開(kāi)挖深度。路基高度不僅影響路基穩(wěn)定性,而且還決定了施工成本、行車(chē)安全及使用年限?;诖?,在設(shè)計(jì)過(guò)程中確定路基高度時(shí),應(yīng)重視以下幾點(diǎn)。
(1)設(shè)計(jì)中嚴(yán)格遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。路基設(shè)計(jì)必須滿足相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)要求,只有這樣才能有效抵抗路基周?chē)刭|(zhì)可能造成的危害,如洪水和泥石流等。使災(zāi)害發(fā)生后路基有良好抵抗能力,防止大規(guī)模破壞,為應(yīng)急搶險(xiǎn)爭(zhēng)取足夠的時(shí)間[4]。
(2)路基高度的確定要和周?chē)h(huán)境良好適應(yīng)。在公路正式投入運(yùn)行后,如果路基高度不合理,路面很有可能產(chǎn)生開(kāi)裂與凹陷等問(wèn)題。若路基土體下部有地下水,則土質(zhì)比較松軟,為了防止路基產(chǎn)生較大的沉降,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能減小路基高度,降低填方的自重。
(3)路基高度還要與橋涵高度良好適應(yīng)。為了使公路的運(yùn)行達(dá)到舒適、平穩(wěn)與安全,在路基設(shè)計(jì)中確定路基的具體高度時(shí),還要充分考慮沿線范圍內(nèi)橋涵的高度,兩者之間應(yīng)盡可能協(xié)調(diào),以免給后續(xù)施工造成不便[5]。
無(wú)論是路基范圍內(nèi)的地表水還是地下水,都會(huì)給路基自身穩(wěn)定性及使用壽命造成很大的影響?;诖?,在路基設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)排水引起足夠的重視,做好排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
(1)對(duì)河流進(jìn)行的排水設(shè)計(jì)首先要明確河流水源及最大流量,為之后災(zāi)害的預(yù)測(cè)提供可靠的參考依據(jù)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,要對(duì)排水系統(tǒng)自身抵抗災(zāi)害的能力予以正確評(píng)估,明確關(guān)鍵控制指標(biāo)。為確保設(shè)計(jì)的排水系統(tǒng)滿足要求,還應(yīng)對(duì)河流流量加以深入分析和研究。
(2)為確保路基鋪筑過(guò)程中地表水順利匯入路基的兩側(cè),一方面要合理設(shè)置路基橫坡,另一方面則要在路基的兩側(cè)進(jìn)行排水溝設(shè)計(jì),為之后的路基施工提供指導(dǎo)[6]。
(3)如前所述,水除了對(duì)路基結(jié)構(gòu)本身有很大影響外,還會(huì)影響到路基邊坡,邊坡水毀就是在水的作用下產(chǎn)生的邊坡病害問(wèn)題。因此,在設(shè)計(jì)過(guò)程中要以邊坡與路面實(shí)際排水量為依據(jù)確定排水溝大小??蓪⑴潘疁显O(shè)計(jì)為大流量與小流量?jī)煞N類(lèi)型。對(duì)于排水溝,其主要作用在于引水、集水,將路基范圍內(nèi)所有水源匯集成一個(gè)水流,然后及時(shí)引排到路基之外。在排水溝設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)注意以下幾點(diǎn):對(duì)于排水溝橫斷面,大多采用梯形形式,具體的尺寸等參數(shù)均需通過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算確定;對(duì)于排水溝的位置,與路基坡腳處之間的距離一般達(dá)到1m以上,在排水溝中還應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)目v坡,坡度通常為0.5%~1.0%,這樣能起到促進(jìn)排水的作用[7]。
路基填料是指在路基填筑時(shí)使用的材料。不同類(lèi)型的路基填料,其性質(zhì)與用途均不相同,設(shè)計(jì)中要根據(jù)實(shí)際情況選擇,保證所選填料滿足施工要求。按照粒徑與液限,可將填料分成以下幾種:
(1)砂土,其主要優(yōu)勢(shì)在于有較強(qiáng)的透水性,但強(qiáng)度不會(huì)因?yàn)楹康母淖兌兓?,但由于黏結(jié)性較差,所以形成的結(jié)構(gòu)往往比較松散。若施工中與有較高黏性的土結(jié)合使用,能有效改善砂土粘結(jié)性;
(2)砂性土石,這是路基設(shè)計(jì)與施工中一種較為理想的填料,通過(guò)對(duì)此類(lèi)填料的分析可知,此類(lèi)填料中除了含有粒度相對(duì)較大的顆粒,還存在黏性成分,基于此,該填料既能發(fā)揮出粗顆粒具有的良好水穩(wěn)定性與透水性,還具有一定的黏度;
(3)粉性土,由于粉性土是由穩(wěn)定性相對(duì)較差的粉土組成,一旦遇水將變?yōu)楣こ绦再|(zhì)極差的稀泥,所以一般情況下不會(huì)作為路基填料。
除此之外,在條件允許的情況下還可以采用工業(yè)廢渣作為路基填料,如經(jīng)過(guò)處理之后可以達(dá)到各方面要求的電石渣、煤渣、高爐礦渣和鋼渣等,均可在路基填筑過(guò)程中使用,但必須滿足最小強(qiáng)度、最大粒徑和有害物質(zhì)含量等方面的要求。需要注意的是,這種填料在使用時(shí)可能造成環(huán)境污染,所以在施工中對(duì)環(huán)保問(wèn)題要引起足夠的重視,加強(qiáng)其使用管理[8]。
綜上所述,路基作為公路的重要組成部分,其質(zhì)量好壞在很大程度上決定了整個(gè)公路的質(zhì)量,如果路基本身就存在質(zhì)量問(wèn)題,則不僅會(huì)對(duì)日后的路基路面施工造成很大影響,而且還會(huì)影響到公路的使用,導(dǎo)致路面產(chǎn)生一系列病害或破壞。因此,在路基設(shè)計(jì)工作中就應(yīng)該引起足夠的重視,結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn),對(duì)設(shè)計(jì)中存在的各方面問(wèn)題進(jìn)行逐一分析,然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,參考相關(guān)技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的要求,制定有效措施加以解決,以此在順利完成路基設(shè)計(jì)工作的同時(shí),保證設(shè)計(jì)質(zhì)量和水平,為之后的路基施工奠定良好基礎(chǔ)。