路基路面排水

路基、路面及排水

一般路基的设计原则、依据

1、路基设计原则及依据

路基设计系根据沿线地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件，贯彻因地制宜、就地取材的原则，设计完善的排水设施和防护工程，采取经济有效的病害防治措施。

2、 路基标准横断面

(1) 主 线

根据《工可报告》批复及《公路工程技术标准》（JTJ001—97）的规定，本项目采用双向四车道高速公路标准，计算行车速度为120公里/小时，路基采用整体式断面，路基宽度为28.0米。标准横断面如图5-1。

(2) 连接线

互通立交连接线有规划时按规划断面设计,无规划现状等级低于二级公路时,按二级公路标准设计，路基宽度为12.0米，其中行车道宽9.0米，两侧土路肩各宽1.5米。

3、 公路用地范围

在填方坡脚（或坡脚排水沟外边缘）、挖方坡顶（或坡顶截水沟外缘）外侧1.0米以内为公路用地范围，同时埋设公路界碑和设置隔离栅。

4 、路基高度

全线路基设计高度主要受卫运河通航水位、滏阳新河特大桥设计洪水位、分洪区设计水位以及立交、中桥和通道设计高度等因素控制；同时，路基设计高度也受到地面水、地下水、毛细水作用的控制，在保证路基强度和稳定性的同时，力求降低路基填土高度，以节省用地，降低工程造价。全线以填方为主，填方路段占全线总里程的99.6%，平均填土高度为2.9米，最大填土高度为10.0米。考虑路基稳定及路面设计干湿类型，路基最小填高不小于1.5米。

5.2路基土工试验、路面结构材料试验成果

设计中进行了路基土工、砂石料、石灰、粉煤灰的试验，其成果见基础资料部分的相关图表。

5.3不良地质地段及特殊路基设计及采取的主要对策

本路段主要地质问题为局部路段的淤泥质亚粘土、可液化粉砂或粉土下卧层及表层风积沙，根据土质不同，采用不同的处理方案。

●软土。本测设路段K16+400～K21+800、K32+000～K35+000、K36+000～K39+000、K65+600～K68+276、K72+600～K76+140、K77+175～K81+003、K85+380～K88+000分布着厚度、埋深不等的淤泥质粘土。根据不同路段的填方高度及构造物的荷载情况采取深层搅拌桩复合地基对其进行处理。

●砂土液化。南宫区段，由于地下水埋深较浅，加之处于地震裂度Ⅶ度不稳定区，当地层20m之内存在饱和粉细砂时，对该区段的砂土液化现象加以设防。

●砂土。由于风积成因，K10+000～K18+000、K22+500～K24+500、K71+000～K74+000段分布着沙丘和沙地，该区段的风积砂呈粉砂状，结构松散，易被水冲失，路基设计施工时，本路段填料从测区外运，或对粉土掺以粘性土进行路线经过区域分布着几段厚度、埋深不等的淤泥质亚粘土，其埋藏深度可分为以下四种情况：大于8米路段，埋深5-8米、厚度小于3米路段，埋深5-8米、厚度大于3米路段，埋深小于5米路段。

根据近年来软基处理方法的发展实践，深层水泥搅拌桩处理地基具有钻孔简便、处理深度较大、效果明显可靠等特点，淤泥质土经过注浆后，在作用范围内的土由松散状固化为体积大、重量轻、坚硬耐久的固结体。根据初勘地质资料，粘性土标准贯入值都小于10，砂土标准贯入值都小于20，采用深层水泥搅拌桩处理后可以满足对地基的沉降变形和稳定的要求。

2、 砂土液化

在宁晋东部、新河、南宫区段，由于地下水埋藏较浅，加之又处于地震烈度Ⅶ度次稳定区，地表以下20米范围内存在饱和粉细纱并且遇地震时，既有可能产生沙土液化现象。

对地面以下20米范围有松散粉砂层存在的路段，采用振冲碎石桩复合地基提高地基的抗液化能力。振冲碎石桩在地基中形成渗透性良好的人工竖向排水减压通道，可以有效的消散超静孔隙水压力的增高，防止砂土液化，加快地基的排水固结。加固后砂土地基的密度增加、砂土地基经过预震后抗液化能力也有所提高，同时对粘性土通过置换和排水固结起到加固作用。

对淤泥质亚粘土与粉沙等液化土层同时存在的路段也采用振冲碎石桩处理。

3、 表层风积砂

细砂，结构较为松散，易被水冲走。项目所在地区地处华北平原，施工取土困难，路基填土仍采用就近取土方案，设计时采取路基上路床0～30cm范围内掺加6%石灰，下路床30～80cm范围内掺加4%石灰。

4、 路基冲击碾压

路线所经地区表层土的CBR值普遍较低，加上设计时低填土路基路段较多，为确保路基的强度，在清表完成后用振冲式压路机碾压一遍，以提高路基的CBR值。

5、 关于路基的CBR值

《公路路基设计规范》规定，路基填料最小强度如下表 表5-1

项目分类		路面地面以下深度	填料最小强度（CBR）（%）	填料最大粒径（cm）
			高速公路、一级公路
填方路基	上路床	0～30	8	10
	下路床	30～80	5	10
	上路堤	80～150	4	15
	下路堤	150以下	3	15
零填及路堑路床		0～30	8	10

根据沿线取土所作的CBR试验来看，K0+000～K86+500段CBR普遍低于4.0(局部路段甚至仅为1.5)，占路线总长度的%，大于4.0的路段为K86+500～K135+501。为提高路基强度，路基上路床0～30cm范围内掺加6%石灰，下路床30～80cm范围内掺加4%石灰。当路基填土高度小于(1.5+0.7)2.2米, 并且土基的CBR小于3时，地表以下的土基还要另外再做处理, 因此土基的CBR低于3.0段路基不宜小于2.2米.

6、 行洪区路基高度的确定

防洪评价结论提供的设计洪水位为28.2米，路基高度按《公路路基设计规范》JTJ013-95要求，设计水位加壅水高、波浪侵袭高，再加安全高度0.5米确定，最小路基高度确定为29.0米，平均填土3.3米。

5.4路基防护工程设计情况

沿线路基防护是本着“因地制宜、经济适用、美化景观”的原则，设置的防护措施主要有混凝土格网护坡，浆砌片石护坡等。

(1) 当填方边坡高度小于4.0米时，边坡采用植草防护稳固边坡。

(2) 混凝土格网护坡：对于填土高度在4米以上、桥头锥坡、互通立交等填方路段，采用砼网格式加固护坡，同时在网格内植草绿化。

(3) 浆砌片石护坡：在滏东排河至西沙河之间路段处于新河分洪区范围内，路基在行洪时受水流冲刷，为防洪需要路基边坡采用M7.5浆砌片石进行全坡面加固，护坡厚度为0.4米，护坡与土坡之间设0.1米厚的砂砾垫层，基础采用M7.5浆砌片石墙式基础。

(4) 三维土工网垫撒草籽方案的比选

随着高速公路建设的发展和土工合成材料的推广应用，近年来在边坡防护中出现了三维土工网垫撒草籽方案的边坡防护，该方法工程造价与格网防护大体相当，但受沿线气候条件，须人工洒水养护，后期养护费用较高。而且，边坡高度大于4米时，受暴雨冲刷的防护效果未得到充分验证。经分析，认为该方法适用于格网的辅助防护及城市附近等对景观要求较高、养护条件较好的局部路段，不宜大面积采用。

5.5取土、弃土方案及节约用地的措施

路线所经过的地段位于河北平原区，属于重点产粮区，沿线地形平坦，没有突起的山丘和土坎可作为取土场地。全线路基平均填土高度在2.5-3.0米之间，对土源的需求量较大。根据外业调查结果，结合地方实际情况，初步提出两个取土方案：

1、沿线两侧挖沟渠、鱼塘集中取土

结合地方经济发展和水利工程建设，同地方签订协议，开挖鱼塘和沟渠，尽量深挖窄取。此方案占地少，是较理想的取土方案。此类土源需在施工图阶段进一步落实具体地点。

2、路基两侧浅挖宽取

在路线两侧选择经济效益较低的土地作为取土场，取土时先将表层30厘米耕植土推至旁边堆放，取完后将表土推回，平整后复耕，取土深度控制在1.5米以下。

路基取土问题是公路建设十分敏感的问题，在下一步的工作中，在路线方案确定后，应事先计算出较准确的路基填方数量，然后就沿线集中取土及临时占地取土的问题与当地和有关管理部门协商，进一步落实土源。

5.6路面结构类型的比选论证

1、 交通组成、交通量及轴次换算

根据《工可报告》及《工可补充材料》，交通组成如表5—3。路面设计采用标准轴载BZZ—100，设计使用年限：沥青混凝土路面为15年。

车 型	大客车	小客车	小货车	中货车	大货车	拖挂车	合 计
构成比例(%)	5.3	28.7	13.5	30.1	9.2	13.8	100

将预测交通量换算为标准轴载，计算得到设计年限内一个车道上的累计当量轴次最大路段983万次，最小路段683万次，设计时采用最大值，设计弯沉0.244mm,路面设计是以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标来计算路面结构厚度。

2、 路面结构及厚度计算

根据本路交通量、路基设计、筑路材料等具体情况，结合省内外高速公路建设的成功经验，参照最新的科研成果，按照规范的理论和公式进行试算，最终选定两个方案进行比选，按当量轴次最大路段983万次计算得到的路面结构见表5—3。

表 5-3

项 目		推荐方案	比较方案
干湿类型		中 湿	中 湿
代 号		Ⅰ	Ⅱ
面 层	上面层	4cm中粒式抗滑表层 （AK—16A）	5cm中粒式抗滑表层 （AK—16A）
	中面层	5cm中粒式沥青砼 （AC—20Ⅰ）	6cm中粒式沥青砼 （AC—20Ⅰ）
	下面层	6cm粗粒式沥青砼 （AC—25Ⅰ）	7cm粗粒式沥青砼 （AC—25Ⅰ）
封层		1cmSBR改性沥青封层	1cmSBR改性沥青封层
基 层	上基层	19cm水泥稳定碎石	18cm水泥稳定碎石
	下基层	18cm石灰、粉煤灰稳定碎石	18cm石灰、粉煤灰稳定碎石
底 基 层		18cm石灰土或二灰土	17cm石灰土或二灰土
总 厚 (cm)		71	72

①推荐及比较方案采用目前国内高速公路路面面层最常采用的三层式结构，最常用的厚度为15cm（4cm上面层+5cm中面层+6cm下面层），其中上面层采用改性沥青并适量掺加纤维，中、下面层采用普通沥青混凝土。上面层级配类型采用AK—16A并适量掺加纤维，改善了沥青混凝土的多方面性能，尤其是路面的抗裂性能与抗疲劳性能。中面层、下面层均采用密级配，即现行规范中的Ⅰ型沥青混凝土，沥青均选用符合“重交通道路石油沥青技术要求”的70号普通沥青，石料选用石灰岩。

②基层水泥稳定级配碎石和石灰粉煤灰稳定级配碎石两种基层结构，经我省近几年在高等级道路上的使用，证明均为高强、综合性能较好的基层结构。二者的主要区别是水泥稳定级配碎石强度形成快，早期强度高，受气候制约小，施工时间紧凑；二灰碎石的早期强度低，施工拌合碾压成型时间一般不受控制，强度形成慢，雨季及秋后施工对强度影响较大，但石灰粉煤灰稳定级配碎石也有造价低，后期强度高，裂缝较少等优点。

③路面底基层选定。河北省平原区内砂砾料缺乏，因此，河北平原区境内修建的公路大多采用石灰土、水泥土、二灰土等稳定土类底基层，通过多年的探索和实践，这一结构是成功的，取得了很好的建设经验。因此，在本路段设计中底基层采用稳定土类，考虑本段粉土较多，同时，石家庄市、邢台市热电厂均有大量的粉煤灰储备，因此，本路段路面底基层选用二灰土。

④路面厚度确定，采用本段内最低的累计当量轴次683万次进行计算，底基层可减薄4cm，由于相差较少，因此按交通量逐个分段采用不同的厚度意义不大，整个路段采用相同的路面厚度。

⑤河北省境内已建高速公路路面结构对比.

表 5-4

已建公路名称		上面层	中面层	下面层	基层		底基层	累计轴次或设计弯沉
					上基层	下基层
京张公路	轻车方向	4cm密级配（AC-16Ⅰ型）	5cm密级配（AC-20Ⅰ型）	6cm密级配（AC-25Ⅰ型）	20cm水泥稳定级配碎石（5：95）		38cm水泥稳定天然砂砾（5：95）	0．152
	重车方向	4cm密级配（AC-16Ⅰ型）	6cm密级配（AC-20Ⅰ型）	8cm密级配（AC-25Ⅰ型）	38cm水泥稳定级配碎石（5：95）		40cm水泥稳定天然砂砾（5：95）	0．0
京沪公路		4cm密级配（AC-16Ⅰ型）	5cm密级配（AC-20Ⅰ型）	6cm密级配（AC-25Ⅰ型）	38cm水泥稳定级配碎石（5：95）		20cm水泥石灰稳定土（3：6：91）

省境内已建高速公路路面结构上面层级配类型大多采用AC-16Ⅰ型,上面层级配类型采用AK—16A尚数首次,施工中应加强配合比设计，必要时应配合试验路段,以确保路面质量。

路基、路面排水设计原则及设计情况

由于路线所处平原区地形自然坡度很小，路基范围内的积水全部通过排水沟排除较为困难。根据本路段所处地形，土质、水文、气象等情况，本路段路面及边坡采用分散排水与集中排水相结合的方式，并尽量在路基两侧设置排水沟将积水引离路基。

1、 路基排水，沿线采用的路基排水设施主要有边沟、排水沟、急流槽等。

①边 沟。边沟设置在K72+430.00~K72+480.00挖方路段，以汇集路面水和路基附近少量的地面水，并通过急流槽汇入排水沟。边沟断面型式为梯形，并采用M7.5浆砌片石铺砌加固。断面尺寸：底宽0.6米，深0.6米。

②排水沟。排水沟设置在填方路基的两侧或一侧，以汇集路面水、坡面水，并将其引到附近较大的排洪沟渠内。在地形平坦排水无出路的地段，将排水沟尺寸加大，这样排水沟不但可以排引水流，同时还可以起到蒸发池的作用；

排水沟形式：排水沟断面为梯形，断面尺寸为底宽1.0米，沟深1.5米，沟底及沟壁不予加固铺砌，以利于积水缓慢下渗，同时排水无出路时可起到蒸发池的作用。

③急流槽。地面自然纵坡较大时，设纵向连接边沟的急流槽，采用M7.5浆砌片石。

2、 路面排水

①路面排水采用沥青砂拦水带配急流槽的集中排水方式。在全线桥梁两侧桥台以及通道两侧沿路线方向5－10.0米范围，增设桥头急流槽，防止桥头和通道两侧路面水冲刷桥台构造物或集聚在通道内形成积水影响通行。

②考虑路面层间水的排出，为排除通过路面接缝、裂隙或空隙以及由路肩渗入并滞留在路面结构内的自由水，在路肩位置（基层上）设碎石排水层。

③超高路段路面表面排水，全路段平曲线半径均大于规范规定的不设超高平曲线半径，不设置超高。