太原市东峰路路基设计实例研究

尚书侠

1 东峰路工程简介

东峰路为太原市建设路以东约3 km处的一南北向城市Ⅰ级主干路，紧邻东山过境高速公路东侧的防护林带，在东山过境高速东侧约120 m～350 m，道路规划红线宽40 m，双向六车道布置。本次设计范围为龙城大街到南内环东街段，线路长度7.9 km。

依据东峰路道排工程地质勘察报告:道路所处区域的场地土类型为Ⅲ类场地土。场地土在勘探深度范围内主要由第四系全新统早期沉积的湿陷性粉土、粉土构成。具体为:

1)K0+000～K3+300段场地为自重湿陷性场地，地基的湿陷等级为Ⅲ级(严重)。2)K3+800～K5+300段场地为非自重湿陷性场地，地基的湿陷等级为Ⅰ级(轻微)。3)K5+800～K7+900段场地为自重湿陷性场地，地基的湿陷等级为Ⅱ级(中等)。4)K3+300～K3+800段和K5+300～K5+800段分别为黑驼沟和马庄沟，架设桥梁通过。

2 湿陷性黄土的工程特点

2.1 黄土的概念

黄土是一种以粉粒为主，具有大空隙，垂直节理发育，天然含水量小，富含碳酸钙成分的粘质土。具有渗水性、易冲刷、遇水膨胀干燥收缩性、湿陷性、各向异性等工程特性。

节理特别是构造节理，对路基边坡稳定带起控制作用。

湿陷性黄土通常指新黄土，即Q3，Q4黄土。黄土的湿陷等级划分为轻微(Ⅰ级)、中等(Ⅱ级)、严重(Ⅲ级)、很严重(Ⅳ级)4个级别。

2.2 湿陷性黄土特点

湿陷性黄土的最大特点是:在土的自重或土的自重与附加压力共同作用下受水浸湿时产生的急剧而大量的附加下沉。它与一般土受水浸湿时所表现的压缩性稍有增加不同。压缩变形和湿陷变形是完全不同的两个概念，通常压缩变形在荷载施加后立即产生，随着时间的增长而逐渐趋向稳定。对于大多数湿陷性黄土地基来说(饱和黄土和新近堆积黄土除外)，压缩变形在施工期间就能完成一大部分，在构造物竣工后半年即基本趋于稳定。而湿陷变形的特点是地基浸水后才突然发生，一般受水浸湿后1 h～3 h就开始湿陷，而且变形量大，常常超过正常压缩变形的几倍甚至几十倍。就一般湿陷事故来说，往往1 d～2 d时间内就可能产生20 cm～30 cm的变形量，这种量大、速率快而又不均匀的变形，往往使构造物产生严重变形，甚至破坏。湿陷的出现完全取决于是否受水浸湿，以及浸湿的范围和程度。

2.3 湿陷性黄土地区路基的主要病害

2.3.1 路基变形

1)路堤下沉。黄土地基因湿陷产生的工后下沉，是路基特别是高路堤较普遍的严重病害，它常在地表形成平面为椭圆形或圆形的碟形湿陷坑，一般的湿陷坑直径为15 m～30 m，中心沉陷30 cm～60 cm，最大湿陷坑直径可达50 m～60 m，中心沉陷可达90 cm～100 cm。湿陷范围内的道路、桥梁、挡墙及其他构筑物随之下沉、变形、开裂。

2)黄土陷穴。黄土陷穴是黄土经水的冲蚀和溶蚀，形成的暗沟、暗洞和暗穴等的统称，在地形起伏多变，地表径流汇集，且土质松散、垂直节理发育的新黄土中，最易形成漏斗状、竖井状、串珠状等各种形态的陷穴和暗穴。随着陷穴的进一步发育或因道路填土及车辆荷载的作用，陷穴塌陷，致使其上的道路、桥梁、挡墙等遭受破坏。

2.3.2 边坡破坏

1)坡面冲刷与滑塌。用黄土填筑的高路堤易受雨水冲刷，形成沟槽，或因浸水崩解发生滑塌。

2)路堑边坡的崩塌与滑坡。黄土因其大孔隙和垂直裂隙等特殊结构，其垂直方向渗透性较水平方向大，且黄土具有一定胀缩性，多次胀缩形成裂隙，加之原状黄土垂直方向的抗剪强度较小，峰值强度与残余强度差值较大，因而黄土地区的路堑边坡常见坍塌和高速滑坡。

3 东峰路路基设计

3.1 设计原则

1)针对湿陷性黄土的上述特点及湿陷性黄土路基的破坏形式，湿陷性黄土地区路基设计中须特别注意路基防水、排水、引水措施，须按照拦截、分散、防冲、防渗、远接远送的处理原则做好路基的综合排水设计。

2)应根据当地的年平均降水量及边坡土质密实程度、坡率、高度采用适宜的边坡形式及坡率，必要时对坡面进行防护和加固。

3.2 路基处理方法

湿陷性黄土路基常用的处理方法见表1。

3.3 边坡设计及防护

1)填方路基:

道路填方路基高度不大于8 m以内采用 1∶1.5边坡坡率，8 m处设置2 m宽护坡道，大于8 m边坡坡率采用1∶1.75，坡脚设混凝土排水沟，将水引至坡脚以外;坡面高度不大于8 m，采用聚乙烯HP1106型三维土工网植草防护，坡面高度大于8 m，采用拱形骨架植草护坡。

2)挖方路基:

每10 m为一级段，采用1∶1的边坡坡率，坡顶按相应规范设置浆砌片石截水沟，在人行道外侧2 m处设置浆砌片石边沟并与城市雨水系统连接，以便及时将坡面水排入城市雨水系统;坡面高度H≤3 m，采用聚乙烯HP1106型三维土工网植草防护，坡面高度3 m≤H≤8 m，边坡采用护面墙防护。

表1 湿陷性黄土路基常用的处理方法

4 结语

湿陷性黄土在我国分布较广，积累的工程经验也比较丰富，以上是本人结合太原市东峰路的路基设计实践，总结的一些常用的路基设计方法，以期能对类似工程提供参考。

[1]JTG D30-2004，公路路基设计规范[S].

[2]GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范[S].

[3]JTG F10-2006，公路路基施工技术规范释义手册[S].

[4]董育初，谢 雄.公路工程路基质量控制分析[J].山西建筑，2011，37(9):144-145.