沪宁高速公路江苏段路基路面设计概况

发布时间:2010-01-14 共3页

【摘  要】软土地基是沪宁高速公路江苏段的路基设计重点,软土的性质和特性对工程影响极大。软土地基处理标准、计算方法、压缩层深度、措施的采取等都直接影响着软基处理能否获得成功。通过修建试验路堤,验证设计,指导施工,对路基排水及防护以及路面设计都作了介绍,对路面材料施工等都提出了要求,使沪宁高速公路江苏段的路基路面设计取得了成功。
【关键词】高速公路 路基 路面 软土地基 设计 施工

  沪宁高速公路分东、西两段进行测设。东段位于长江三角洲平原区,地势平坦,河网密布,全段长139.16km。西段位于太湖平原区及宁镇丘陵区,地势起伏,沟壑岗谷,纵横相间,全段长109.05km。东、西两段,尤数东段,广泛分布着大量软土层,对路基的稳定及变形影响十分突出,本文就路基路面设计及软土地基路堤设计的有关问题作简要介绍。

1 一般路基设计

  路基宽26m,为整体式路基,行车道及硬路肩横坡为2%,土路肩横坡为4%。

  在填方路基地段,边坡坡度一般为1∶1.5,坡脚设1.0m宽护坡道。当路基高度>6m时,路基上部6m边坡为1∶1.5,路基下部边坡为1∶1.75,并在坡脚设2m宽护坡道。坡脚外侧设深0.8m、底宽0.8m的梯形边沟,边沟外缘1.5m为公路用地界。

  在挖方路基地段,边沟外坡脚均设有1~2m宽的平台,边坡坡率根据不同的地质构造、土石成份,一般为1∶1~1∶1.5,同时也根据不同的开挖高度分级设置,级与级之间设有平台截水沟,坡顶外侧5m再设地面截水沟,以拦截地表水免于冲刷边坡坡面。公路用地线一般划在地面截水沟外侧1.5m处。对无需设置截水沟地段,则划在坡顶以外1.5m处。

  路基填土高度问题是东段路基设计任务的重点。沪宁高速公路处于富饶的长江三角洲平原,土地资源珍贵,经济发达,地价亦高,而路基愈高占地面积愈多。因此,路基的高低对降低沪宁高速公路造价有着十分突出的意义。沿线土源缺乏,解决高路基的土方则需一笔可观的费用。然而降低路基高度谈何容易,在人口稠密、河网密布、桥多通道多的条件下,降低路基高度面临许多困难。初设中经过反复细致的工作,借鉴已建成的几条高速公路的经验,采取相应措施,最终将路基平均高度降低到3.6m。这比“工可”的平均高度5m则迈出一大步,为节约土地、降低工程造价取得可喜的成果。

  西段属平原和丘陵区,地形起伏较大,因此路基填挖变换频繁,横断面形式随之多样,有路堤、路堑、半填半挖等形式。因此,路基设计主要任务是确定挖方边坡的坡率。土质挖方边坡坡率根据边坡高度、土的密实程度、地下水地面水的生成条件、土的成因类型及生成时代等因素确定。岩石挖方边坡坡率是根据岩性、地质构造、岩面的风化破碎程度、边坡高度、地下水及地面水等因素综合分析确定。

  过湿土的处治是东、西两段共同存在的问题,只是程度不一。如路基填土含水量过大、施工压实有困难时,则采用石灰(6%)、二灰(石灰2%,粉煤灰10%)、粉煤灰(20%)或NCS固化剂(4%)对过湿土进行处治。

2 特殊路基(软土地基路堤)设计

2.1 软土分布概况

  沪宁线东段位长江下游三角洲,软土广泛分布,沿线累计长度有62.2km,占本段总长的44.7%,呈冲积、湖积、沼泽积及海陆交互积相沉积。一般分布状况是表层以灰黄色亚粘土为主,呈硬塑至软塑状,标高位于2~-7m。中层以淤泥质亚粘土为主,呈软塑至流塑状,具臭味,力学性质最差,标高位于-2~-7m之间。下层复杂,分布不均匀,有粘性土层、粉砂层及淤泥质亚粘土层,呈硬塑至流塑状,标高-4~-29m。

  西段软土分布以太湖平原区为主,累计长16.3km,占本段总长的14.9%,为湖积、冲积的灰、黑色淤泥质粘土。

  各层力学性质及柱状示意图见表1和图1。

各层土物理力学性质指标值    表1

指标值

项目

土层
亚粘土 淤泥质粘性土 粘性土 淤泥质粘性土
物理标指 ω % 23~37 33~58 22~33 32~45
γ g/cm3 1.78~1.89 1.66~1.84 1.84~1.95 1.77~1.86
e 0.748~0.984 0.972~1.426 0.714~0.935 0.950~1.194
压缩指标 E0.5-1T/M2 310 220 500 300
E1-2T/M2 420 280 640 400
Cc 0.30 0.45 0.18 0.32
Ch 10-3cm2/s 4.98 6.04 3.97 7.12
Cv 10-3cm2/s 1.76 2.26 1.14 2.35
强度指标 CcuT/M2 1.9 1.9 5.1 1.6
ψcu 17 14 20 16
Qu T/M2 5.4 4.1 21.0 7.0

2.2 软基处理的技术标准

  软基是否需要处理和处理的技术标准,与高速公路行车的技术要求相联系。标准愈高,费用随之增高,要考虑经济效益。根据国内已建成高速公路的经验,本次设计采用路面完工后在使用年限内的工后沉降量,一般路基应≤30cm,路基与桥涵等构造物衔接处应≤10cm。这个标准将差异沉降限制在适当范围内,不至于对路面的纵横向产生过大影响。对桥头的路堤地基处理长度以5~8倍填土高度来控制。“工后”时间起于路面完工,直到路面的设计年限末为止。

  路堤的稳定性验算采用固结有效应力法,施工期和营运期安全系数均需≥1.25。

  沉降计算采用考虑土层应力历史的压缩指数法,并用压缩模量法或压缩系数法校核。

  工期为路堤填筑速率以25cm/周控制,予压期不超过360天。路面施工期以360天控制。

  设计荷载按汽—超20、挂—120考虑,换算成等代荷载时的土柱高度为0.96m。

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