高原、嚴寒地區高速公路路基改擴建處理措施分析

桂 彬 （安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

本次研究基于對青海省黃瓜梁至茫崖（省界）高速公路工程項目的設計、施工環節處理措施進行分析，從而準確找出在高原、嚴寒地區對高速公路路基改擴建設計及施工的重點、難點和相應解決措施。

該項目位于青海省海西蒙古藏族自治州茫崖市，經過大烏斯山脈，屬高原大陸性氣候，晝夜溫差大、全年多風少雨、高寒缺氧。海拔高程2800～3400m，地勢大致為北東高、南西低。不良地質為風積沙、泥石流，特殊巖土為鹽漬土。

1 鹽漬土路段路基改擴建處理措施

項目區沿線普遍存在不同程度的鹽漬土，主要分布于洪積平原。地層巖性主要以細砂、礫砂為主。由于本地區地表蒸發強烈、氣候干燥，水對鹽漬土的穩定性影響較小。

全線鹽漬土路段總計169 段，總長度為101.934km，占路線總長的67.91%。其中弱鹽漬土總計120 段，總長度73.444km；中鹽漬土總計42 段，總長度25.885km；強鹽漬土總計3 段，總長度0.942km；過鹽漬土總計4 段，總長度1.663km；二級公路整體式路基已經實施的總長度為15.459km，共30段。

1.1 弱鹽漬土按照一般路基處理

弱鹽漬土路段總計120 段，總長度73.444km，占全線鹽漬土路段的72.05%，其中弱-氯鹽漬土總長為17.273km、弱-亞氯鹽漬土19.989km、弱-硫酸鹽漬土10.128km、弱-亞硫酸鹽漬土26.054km。由于弱鹽漬土對路基影響較小，從節省工程投資考慮，不進行專門處治，但應保證一定的填土高度，并做好防排水措施。

1.2 中～強（過）氯鹽漬土路段

①低填淺挖鹽漬土路段

低填淺挖處理深度至路床底，換填優先選用級配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料，路床底部均勻鋪設兩布一膜土工合成材料隔斷層，低填及挖方段新舊路床底部鋪設的兩布一膜隔斷層縱向搭接50cm以上。

②填方鹽漬土路段

對于中-過鹽漬土路段，路基采用挖臺階（臺階反坡）+換填非鹽漬土的處理方式，并在基底鋪設土工隔斷層。

對于一般填方路基，土工布鋪設寬度為路床底部寬度，對于低填淺挖段路基，為路床底部兩側超寬1m 鋪設。具體縱向及橫向搭接寬度參照相應土工合成材料規范。且按照咨詢意見，隔斷層的路拱橫坡不應小于2%。

按照外業驗收意見，取消了土工膜上、下層面設置的中粗砂保護層，為了防止土工布隔斷層被擠（壓）壞，土工布上、下層填筑時，盡量采用不含有未篩分礫料的粗顆粒土填筑。且按照咨詢意見，明確高速公路路床填料不應采用細粒土質砂礫弱氯鹽漬土回填。

2 新舊路基銜接處理措施

本項目主線改擴建段落新舊路基采用挖臺階+土工材料的搭接方式，挖臺階寬度要求，路床按80cm 高、2.0m 寬開挖，路堤按1.0m 高、1.5m 寬進行臺階開挖，并將臺階設置為向內傾斜的反坡。一般填方段路床底部橫向滿鋪一層雙向高強土工格柵，路基基底根據回填材料鋪設一層雙向土工格柵或土工格室（基底為碎石路段）。根據施工圖咨詢意見，低填淺挖段及挖方基底段只需在路床開挖臺階。土工材料需搭接時，搭接寬度不小于20cm。為保證壓實質量，盡量采用大型壓實設備碾壓施工，合理確定碾壓遍數及最佳含水率。對于大型機械無法壓實的邊角部位及工作面較小部位，采用超寬填筑碾壓或人工小型機具壓實的方法，并對拼接部位加強壓實度檢測，滿足設計要求（拼接段新建路基的填土壓實度較一般路段要求提高1 個百分點實施），如圖1所示。

圖1 新老路基拼接設計圖

圖2 Ⅰ型～Ⅳ型擋水埝斷面圖

3 路基排水銜接處理措施

3.1 排水設計原則

本項目的排水設計根據項目區域地形特點、環境情況及構造物設置要點，以因地制宜為原則，采用“防、疏、堵、截”綜合治理手段，優化完善排水設計。

全線通過設置邊溝、排水溝、急流槽、平臺排水溝、截水溝、導流壩及擋土埝等排水構造物，并配合橋涵設置、改溝及綜合修坡措施，將水引出路基之外，散排或排入天然溝塘等水系之中（工程建設盡可能不改變原有水系）。

本項目屬于高原大陸性氣候，年平均氣溫低，氣溫年較差、日較差變化較大。多年平均降水量在45mm，年蒸發量平均3072mm。路基排水依據該地區降雨強度以及相鄰國道G315 水毀現狀進行設計。

3.2 改擴建排水設計處理措施

改擴建的排水設計是對既有道路排水系統的改良和優化，對項目地區既有氣候特征與水文地質條件、既有道路的排（積）水設置情況、不良地質的詳盡調查，綜合設置改擴建排水措施，具體如下。

①排水溝

由于項目所在區干旱少雨，一般路段不設置排水溝，直接散排。經過城市路段在路基兩側均設置排水溝。

根據本項目環境影響報告書具體要求，在尕斯庫勒湖濕地區域內設置連續貫通的防滲邊溝、防滲排水溝，并將水流匯集在收集池內，同時在邊溝和排水溝及收集池底部鋪設防滲土工布（即在一般排水溝底部包邊鋪設土工隔斷層，防止溝底滲漏）。

a.本次采用40cm×40cm、40cm×50cmC25預制混凝土梯形排水溝。

b.設置上邊坡防護路段，每級設置2.0m 平臺，挖方邊坡平臺設40cm×25cm 矩形平臺排水溝，采用8cm 厚預制C25混凝土，結合急流槽的設置，將坡面匯水引出路基以外或引入自然溝渠。

②急流槽

為了防止坡面沖刷，邊溝、排水溝、截水溝出水口等受地形限制落差較大時，均設置C25現澆混凝土矩形急流槽，槽底設置消力設施，降低沖刷勢能，防止槽底掏空。

③截水溝

本項目在部分挖方路塹坡頂外5m處設置坡頂截水溝，坡頂水通過倒虹吸、坡面急流槽或者順坡（短距離內地勢起伏較大，能找到填挖交界泄水口）排至路塹邊溝。

④擋水埝

根據沿線地形和匯水量大小，路基排水中增設擋水埝，擋水埝采用I～Ⅳ型擋水埝。

其中I 型～Ⅱ型擋水埝，適用于K4+060～K84+500 段，Ⅲ型～Ⅳ型擋土埝適用于K84+500～K149+000段。

加固擋土埝及擋土埝需分層填筑、壓實，坑洼處需找平，填筑時以黏性土為宜。

加強老路排水措施，提高老路防排水等級。對設施沖刷嚴重、構造物等級不滿足排洪需求的路段進行整治，老路土壩沖毀路段增設現澆混凝土防護。

由于橋涵出水口高程較低不能滿足過水需求，應橫向開溝把通過導流壩及擋土埝匯集到橋涵的地表水順暢排出或引到鐵路橋涵或空曠地段，如圖3所示。

圖3 導流壩布設平面圖

橋涵進水口位置，在橋涵進水口范圍進行刷坡，使導流壩匯集的地表水順暢流入橋涵構造物。

4 橋涵過渡段處理措施

為保證壓實質量、盡量避免橋臺跳車，橋涵臺背設置過渡段，過渡段長度根據橋頭填土高度（或涵洞通道處理高度）與橋臺形式確定，涵洞段長度L（m）=2H+3，中、小橋橋段長度為L（m）=2H+4，大橋橋段長度為L（m）=2H+5，H 為路基填土高度。

臺背采用粗顆粒土回填，路床及路堤填料最大粒徑應符合相應規范要求，粗顆粒土的最小粒徑不小于0.1mm。橋涵臺背填料，每隔2m 使用液壓夯機進行液壓補強，過渡段路基壓實度不應小于97%。

5 路基防護設計方案

本項目防護類型的選取要綜合考慮以下兩方面因素，一方面項目區域干旱少雨，植被不易成活，另一方面防護措施兼顧穩定性的同時減少圬工體積。

5.1 一般填方路段

當路堤邊坡高度不大于3.0m 時，采用刷坡處理，不再采取防護措施。

當路堤邊坡高度大于3.0m 時，采用預制C25 混凝土拱形骨架護坡防護，骨架內進行填土。填高10m 以內采用一坡到頂防護方式，配合設置擋土墻，盡量不采用分級設置平臺的方式，防止平臺積水、潰坡。

預制安裝結構施工步驟為根據設計預制所需的預制件并進行相應的養生；根據設計復測放樣，標出拱形骨架開挖線，削坡至設計坡率；設置10cm 左右厚度的墊層，墊層采用M10 砂漿；自下而上安裝相應的預制件；采用水泥砂漿勾縫；對拱形骨架內進行培土整平。

①護腳墻/重力式路堤墻

對于填方高度較大、地面較陡路段，為了收縮坡腳并防止側向滑移，設置護腳墻/重力式路堤墻。

②護坡

對于部分有少量積水，待路基完成后，有可能對邊坡有沖刷的路段設置C25 混凝土護坡，其高度比設計水位高出50cm。

5.2 挖方邊坡

對于挖方邊坡高度不大于3.0m 的土質路段，設置邊坡坡率為1：1.5，采用刷坡處理。因項目區域干旱缺水，植物不易成活，故不做防護。

對于挖方邊坡高度大于3.0m 的土質路段，采用C25 預制混凝土拱形骨架防護，骨架內填筑片石滿鋪，坡高10m以內一坡到頂，配合設置路塹擋墻穩定坡腳。

5.3 橋頭路段

橋頭路段防護（橋頭10m 范圍內），對于橋頭堤邊坡高度小于等于3.0m 的路段，采用刷坡處理，不再采取防護措施。當路堤邊坡高度大于3.0m 時，邊坡坡面采用預制六棱塊混凝土滿鋪防護。

5.4 泥石流路段

路基迎水面外側設有導流壩及（加固式）擋土埝截水措施的，拱形護坡的拱腳基礎埋深按1.0m控制。

路基迎水面外側沒有設置導流壩及（加固式）擋土埝截水措施的路段，拱形護坡的拱腳基礎埋深按所在段落最大沖刷線以下50cm控制，且不小于1.0m。

5.5 低填淺挖路段

路基右側（迎水面）設置擋土埝路段，對于路基填高較小以及淺挖路段進行削土坡，防止地表水漫過路面。削土坡溝槽底距坡腳不小于3.0m，路基邊坡坡腳處理成圓順的流線形，與路側削坡地面自然銜接，削土坡溝槽底寬不小于1.0m。

6 結論

本文依托高原在建項目，對高寒地區的高速公路路基改擴建難點、要點進行了設計、研究，保證了路基改擴建處理措施的有效、可行、經濟、適用，并實踐于項目中。目前在國內對于高原、嚴寒地區高速公路改擴建項目類型仍需要繼續探索，在應對惡劣天氣的同時，還需要對該區域特殊性巖土的地基處理及相應的防排水設施進行詳盡調查與研究，從而做到有的放矢。希望本文研究、實施的路基改擴建處理措施可以對類似的項目提供參考。