公路路基路面结构设计的优化分析
摘要
关键词
公路路基路面;结构设计;优化措施
正文
1导言
从建设角度分析,设计工作是工程建设的主要依据,必须严格把控设计质量,尤其是路基路面部分。根据以往的经验,若路基路面结构设计不严谨,存在方案选择不适宜或者其他问题,则会影响整体建设的品质。鉴于此,文章针对公路路基路面结构设计的优化措施进行了分析,以供参考。
2工程概况
某公路工程位于降雨量较多的区域,区域内的大部分地形为台地与残丘。高速设计时应结合地区的环境气候、地形条件以及行车需求对路基、路面结构进行设计。
3公路路基结构设计与优化措施
3.1填方路基设计
3.1.1填方路基设计
如果填土高度超过上路床+路面厚度的和,开展填筑作业前,应组织开展超挖换填作业,以避免路基潮湿影响工程质量。
3.1.2浸水路堤设计
对于河沟和水塘等部分,如果路基处于设计水位下,则选择稳定性突出的材料作为填筑材料,边坡部分则选择M7.5浆砌片石作为填筑材料。对于新旧路基搭接部分,选择在原路基加宽侧边坡开挖台阶的方式操作,对旧的路边坡表层松散土进行开挖,开挖40cm后进行台阶制作,将台阶宽度设计为2.0m,操作时保证开挖坡率和原来路面路基一致,公路路床及以下位置布置2层金属加筋网。
3.2挖方路基设计
根据路基设计方案,选择挖方路基边沟外侧位置,设计宽度为1m的碎落台,如果挖方边坡的高度不超过12m,则选择一级边坡制作方案。若边坡高度超过12m,则按照每8m为一级的标准操作,每级之间布置宽度为2m的平台,例如平台截水沟,最后一级边坡高度不超过8m,则不需要设置平台。挖方施工路段若未采取单坡方案,则选择放缓型低边坡,过渡到最大高度边坡坡率,制作为纵向弧形坡面。
3.3路基填挖交界处理
路基换填以及挖方区应符合《公路路基设计规范》(JTGD30—2015)相关规定;针对半填半挖路基,挖方路段为土质时,回填材料应优先选择透水性比较强的材料进行换填,使用压路机进行碾压;挖方路段为岩石时,应选择石块作为回填材料;纵向回填与开挖交界处应设置过渡段,土质路段的过渡段应使用级配合理的砾土、无机料进行回填;地下水位过高时,开挖与回填时应设置渗沟。
3.4路基防护
回填边坡高度未超过4m时,选择喷播绿化草种的方式进行防护;回填边坡高度超过4m且未超过8m时,使用挂三维网的方式进行防护;回填边坡高度超过8m时,超过8m的部分使用挂网进行防护,8m以内的部分使用浆砌片石骨架进行防护;针对放坡难度较大的分部,可以使用衡重式挡土墙进行防护;路堑边坡的防护方式较多,如挂三维网、喷播草种、喷播有机材料等,实际选择时应结合现场的施工情况进行确定;项目内的防护措施均是为了保证边坡的稳定性,设置浅层防护。
3.5路基排水系统设计
位于地表的地下水对路基的稳定性和长期使用寿命产生直接影响。因此,路基的后期养护和施工以及排水系统的规划与设计非常重要。通常,基于地表水的路基排水系统是由河流的排水、中间隔离带排水和边坡排水等设计构成。任意一条公路的路基,无论是建在热带地区,还是建在山地平原地区,路基所在区域地下水以及地表水的存在,都会对整条公路的路基产生一定的影响,尤其是在森林植被茂密的热带山地平原地区,公路路基受到地下水的影响程度非常大。同时,由于当地河流众多,地表水丰富,要求在公路路基施工过程中重视公路排水系统的设计和施工。在实际设计过程中,可根据不同情况采取以下措施设计排水系统。
3.5.1河流排水设计
河流排水系统的设计过程应根据整个流域的具体水源严格地计算全河最大排水规模。如果要充分了解整个河流流域发生泥石流、滑坡等地质灾害的最大可能性,那就必须对整个河流流域水的具体来源进行清晰的科学判断和准确掌握。设计时,对整个河流最大排水流量规模进行分析研究与统计分析,合理正确选择河流排水系统的设计规模,正确评价排水系统的抗灾能力,确定有效的控制指标。
3.5.2雨水的排水设计
雨季的到来会造成公路上的雨水冲刷路基,如果排水系统不完善,积水排不出去会严重影响车辆行驶安全。在铺设高速公路的路基两侧的排水沟时需要特别注意,合理铺设从而确保路面的中间略高于两侧,同时还应该维持稳定且高度相应的水平倾斜度以及坡度,可以使铺设公路上的雨水顺利无紊地平稳流向两侧,并迅速排向排水沟中。
3.5.3路基边坡排水设计
路基、路面渠道排水综合设计应该在完全遵循一个自成体系的规划原则的设计基础上,处理好当地公路渠道排水系统与农田水利工程灌溉、鱼塘、水田的衔接关系,此外还应充分结合沿线自然资源灌溉水系、农田水利灌溉工程渠道灌溉、桥涵等的具体位置等相关因素,综合规划渠道排水边坡综合工程规划设计,以便于及时确保高速公路渠道排水畅通。同时,排水边坡综合规划设计应结合排水量进行具体考虑,宽度应该要达到现行国家土壤环境和水资源质量保护法的相关要求,避免工程的渠道污水直接向外流入当地灌溉鱼塘、水田、菜地及周围的小区和村庄,做到使高速公路工程渠道以及现有工程渠道的两侧排灌各自形成一个不同体系。因工程渠道两侧排水量的不同,排水综合规划设计之前的分类可以细分成大中小三种不同流量的排水设计。
3.5.4路基中间隔离带的排水设计
路基排水系统设计不合理是一个非常严重的问题,为使路基地下水含量尽可能降到最低,在设计过程中务必做好中间隔离带的排水设计。常规情况下设计公路路基中间隔离带的排水系统时,需额外铺设防渗漏材料作为防渗层。不仅如此,还需要对汇聚在防渗层上的水进行排放,为此需在防渗层两侧间隔一定距离后设置排水管道,从而将隔离带的水及时排出。
3.6路基面层裂缝
处理路基、路面结构的裂缝时,必须保证基层结构的稳定性与收缩性。在实际施工的过程中,应探索裂缝出现的具体原因。结合以往的实践案例分析,原材料出现收缩的原因主要为材料自身出现裂缝,原材料收缩的表现形式主要为温缩、干缩。材料收缩主要受材料自身的含水量与塑性系数影响。施工前应对材料的整体性能进行检测,各项检测指标均合格以后,才能够进入施工现场。
4公路路面结构设计的优化措施
4.1结构选择
路面的结构设计需要严谨地依据具体建筑作业要求,结合所需建设路段的材料来源、交通情况以及自然气候等客观因素,选择与设计契合的路面结构,同时也应当考虑到公路的具体方向、设计人员的具体能力和公路周边的具体地貌情况等因素,使得路面构造设计更具合理性、科学性。应依据各个角度的调查研究,同时经由大规模解析以及探究后,展开富有整体性的全面设计。
4.2结构设计
路面是由各层结构所组成的,可以分为:基层、垫层、面层以及底基层。在对路面的结构展开设计的过程中,需要结合此区域的地貌地质、交通运行以及自然天气等状况展开全方位地考量,随后设计出相应的路面结构。结构层以及路面土基可能产生稳定性不足的问题,比如在雨天、雪天等情况下,雨水渗透到其中便可能产生该种问题,在挑选路面层材料的过程中,需要选用密级配混合料作为主要材料,结合所建设的排水系统,以排除积水。因为路面结构设计内容较为丰富,所以在展开选择的过程中,还应当结合出行运输条件、投入成本情况以及检核应用材料等因素展开合理的设计,使其构造更为科学。
4.2.1路面厚度设计
要想合理设计路面厚度,需要仔细思考并计量运算。在对公路展开实际设计的过程中,会提供公路的整体结构图纸,在其中能够明确公路层的整体厚度。设计过程中,关于路段结构的参数同样能够辅助确认的厚度。公路应用时长会影响路面的应用,将大幅度影响整体厚度的设定。
4.2.2路面防裂设计
在公路的设计过程中,需要关注公路的防裂设计,设计的优化会决定路面的品质以及应用年限。路面的防裂设计需要关注如下应对措施:适量的应力集中吸能层的常规厚度通常在20~25mm间,并且要符合相应规范,针对此种建设基本原料,需要选取改性等,以降低在铺管期间,裂缝的出现机率。
4.2.3补强型设计要点
针对设计人员而言,需依据结构计算结果,结合路面损伤的具体状态,铺设双层。在铺设层的底部,应依据实际状况,科学地选取混合料。对于此前路面及中、下面层而言,都应当设置对应的功能层。
在基层应当展开补强的过程中,推荐应用沥青混凝土,下面层需用ATB30展开调平,此前要完成铣刨,调平过后,展开上、中的铺设。中面层铺设材料是中粒式混合料或高模料,上面层铺设材料是细粒式密级配混合料,铺设层具体厚度应当结合结构计算结果而定,依据公称粒径最高值展开调节。针对此前路面基层的深度损伤路面,应当重视对底基层以及基层的切实处理,将基层全面挖除,展开新基层的替换,再铺设全新的沥青路面。
结束语
总之,在经济快速增长的大环境下,交通运输业获得了良好发展,对我国的社会经济增长有巨大的促进作用。路基与里面的设计作为整个公路工程施工质量的重要前提依据,会对后续交付使用效果产生显著影响。设计单位必须严格遵守规范设计的基本原则,重视路基与路面结构的设计,增加路面、路基的强度与刚度,确保设计工程的合理性。
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