晋城市金石路路基设计简析

晋城市规划设计研究院  山西 晋城 048000

在城市道路道路设计中，路基设计是道路设计的重点之一。路基设计的合理性不仅关系到整个道路的设计合理性，还关系到行车的安全、工程的经济性。本文以某城市次干路基设计为例，阐述了路基设计的相关内容。

关键词：路基；城市道路；路堑；路堤；压实

引言

路基是按照道路路线和横断面要求修筑的带状结构物，是路面结构的基础^[1]，城市道路路基不仅承受着来自路面的重量、各种市政管线设施以及行车的荷载，还需要承受来自自身土体的重量。在道路路基设计中，必须保证路基的整体稳定性以及强度，并且要保证路基不会产生变形的现象。以下主要结合某工程实例阐述了城市道路路基设计要点。

1 工程概况

晋城市金石路道路工程位于晋城市金匠工业园区内，路基设计为城市道路K00+0.000～K02+117.915范围内的路基设计。该道路为山岭重丘区城市次干道，该道路的设计车速为40km/h，道路全长2117.915m，起点桩号为K00+0.000，终点桩号为K02＋117.915。道路横断面采用一幅路形式，红线宽度为40m，其中行车道宽22.0m，路侧带各宽9米，非机动车道与人行道共板设置。

路基设计主要是根据当地的地形地物、工程地质与水文地质合理的设计出路基的类型和构造，并且根据当地的建筑材料情况，选择道路的最佳填料。

2路基类型与构造

根据路基设计标高与自然地面标高的位置状况及横断面上的填挖情况，可以将路基横断面形式分成以下三种类型。

2.1路堑

路堑是路基设计标高低于自然地面标高，并全部在天然地面开挖而成的路基。常见的横断面形式，有全挖路基、台口式路基及半山洞路基^[1]。根据本工程道路情况，路堑形式主要采用的是全挖路基，在挖方较高地段的坡顶外侧设置截水沟，并设置边沟和坡面防护。

2.2路堤

路堤是路基设计标高高于自然地面标高，并全部利用岩土填筑成为的路基，本次设计中的路堤均属于一般路堤。

2.3半填半挖路基

半填半挖路基是根据横断面的填挖状况来定义的，是指当天然地面横坡较大，需要一侧开挖而另一侧填筑时而行程的路基。从工程经济性角度来看，半填半挖路基是最经济的路基，通过保持土石方数量平衡，可以最大限度地降低工程造价。

3路基设计

在水文地质条件较好的情况下进行的城市路基设计的主要内容有选择路基断面形式，确定路基高度；选择路堤填料与压实标准；确定边坡形状与坡度；路基排水系统布置和排水结构设计；坡面防护与加固设计；附属设施设计。

3.1路基宽度

城市道路路基宽度指的是城市道路横断面设计中确定的各功能板块宽度的和，通常和城市规划中确定的道路红线宽度一致，。本工程车行道按双向六车道设置，宽度为22米，每侧设施带宽度为3米，非标车的宽度为3米，人行道宽度为3米，道路标准段的路基宽度（红线宽度）这40米。

3.2路基高度

路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高和地面标高的差值。通常路基高度是指路基中心线标高与原地面标高之差。

3.3路基边坡坡率

路基边坡坡率，可用边坡高度H与边坡宽度b之比表示，并H＝1，H：b＝1：1（路堑边坡）或1：1.5（路堤边坡），通常用1：n（路堑）或1：m（路堤）表示其坡率，称为边坡坡率。

根据本工程的地质勘察报告，在K1+440～K1+880段为杂填土，厚度较厚，由近来周围工程建设的弃方填筑而成，主要成分为泥岩、泥质页岩、灰岩块等。根据此种地质情况，结合现状边坡的休止角角度，对该段挖方边坡采用了1：1.5的坡率，其余挖方路段根据工程地质情况，在由灰岩构成的Ⅲ级岩体段采用了1:0.5的坡率，在由泥岩或泥质页央构成的Ⅳ级岩体段及粉质粘土的地质边坡段采用1：1的坡率。

3.4路基填料

该工程所处地域地主要地层为石炭系地层，仅沉积了中统与上统，在奥陶系灰岩之上有零星石炭系地层分布，由砂岩、页岩、泥岩、灰岩及煤层。

根据工程所处地域的地质情况，市政道路自身的工程特点，结合路基的挖方与填方情况，在路基高度大于8米的路段，路基自然地面以上4米范围内选择灰岩作为填料，做填石路基，4米以上至路基设计标高范围内选择强风化～全风化页岩、泥岩作为填料。

3.4路基压实

路堤填土（石）需分层压实，使其具有符合规范要求密实度。土质路堑开挖至设计标高以后，需检验路基路床部分土的天然状态土的密实度与CBR值，该密实度通常低于设计要求，尤其是CBR值更是低于规范规定值，必须对路床部分的土挖开后再分层压实，并做参灰处理，使其达到规范要求的密实度与CBR值。压实度是实际施工中压实后土体所具有的干密度与标准击实法得到的最大干密度之比用百分率表示。下表一为本工程按规范规定所采用的压实度，表二为本工程所按规范规定所要求的CBR值。

路基压实度要求                   表一

表中数值均为重型击实标准

路床填料最小强度                表二

3.5路基特殊部位的填筑与压实

本工程作为位于城市建成区的城市道路，它具有与其它城市道路一样的共同特征即在城市道路的路基中要设置大量的市政管线及与市政管线配套的检查井。而这些部位往往会造成路基的纵成开裂与局部分沉陷，是路基病害的高发区。

本工程K0+680～K0+800段为挖方段，路基为石质路，如按通常的做法，该段开挖管道沟槽后是用粉质粘土或粘土进行回填，这样就造成沟槽顶部路基的刚度与周边路基的刚度具有明显的差异，为解决这个问题，本工程在设计时，在该段沟槽顶部路床深度范围内采用未筛分碎石进行分层碾压回填。

检查井周边出现沉降的主要原因是，在施工过程中，这些位置施工机械不易到达，压实度无法达到设计要求，故此，在这些部分，设计时要求在井室与井筒周边0.5米范围内，采用碎石进行回填。

4路基附属设施

在城市路基设计中，与路基相关的附属设施主要为碎落台。其为路基设计的重要组成部分，合理的设置碎落台是十分重要的。

在容易产生碎落的挖方路段易设置碎落台，碎落台设于挖方边坡坡脚处边沟外测，主要供零星土石碎块下落时临时堆积，一保护边沟不致阻塞，亦有护坡道的作用。碎落台宽度一般为1.0～1.5m。碎落台上的堆积物要定期清理。

工程存在多处挖方段，尤其是K1+440～K1+880段为建筑弃方形成的杂填土区，地质较差，开挖后坡面上经常有松散的土体滑落，因此在该段处设置了碎落台。

5路基支挡与防护

5.1挡土墙设计

挡土墙是一种能够抵抗侧向土压力，用来支撑天然边坡或人工边坡，保持土体稳定的建筑物。但在路基设计中，是否设置挡土墙，应通过与其他可能的技术方案进行技术、经济比较来确定。挡土墙的类型：按照墙的位置，挡土墙可分为：路堑墙、路堤墙、路肩墙等。按照墙的结构形式，挡土墙可分为：重力式、衡重式、半重力式、悬臂式和锚杆式等。本工程在K1+700～K1+820段由于道路路基设计标高高于其西侧的学校，在本段设计了仰斜工路肩墙其结构均采用重力式。重力式挡土墙一般由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等几部分构成。

5.2路基防护与加固

路基防护是确保道路全天候使用，使路基不致因地表水流和气候变化而失稳的必要工程措施，是路基设计的主要项目之一，其重要性因道路技术等级的提高和交通量的急剧增长而日益突出。路基防护与加固设施，主要有坡面防护、沿河路堤河岸冲刷防护以及软湿地基的加固处理。坡面防护主要是保护路基边坡表面免受雨水的冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程，从而保证路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。

5.2.1坡面防护

常用的坡面防护设施有植物防护（种草﹑铺草皮﹑植树等）和工程防护（抹面﹑喷浆﹑勾缝﹑石砌护面）。本次工程采用的是三维植被网护坡与拱形骨架护坡两种边坡防护方式。

对填方高度不大于3米的边坡采用三维植被网防护，对填方高度大于3米的填方边坡采用了拱形骨架护坡防护，对于强风化泥岩、泥质页岩段的挖方边坡，当基高度大于3米时也采用了拱形骨架护坡防护。

5.2.2地基加固

路基敷设于天然地基上，自身荷载较大，要求地基应具有足够的承载能力，以保持地基稳定，需对地基进行加固。加固的方法有：换填土层法、抛石挤淤法、强夯法、排水固结法、挤密法、化学加固法。本设计在K0+930～K0+970段为原地形为一自然冲沟，常年有水，地基土含水量大，呈软塑态，对本段地基采用了抛石挤淤法进行了处理。K1+500～K1+820段，在路基设计标高下仍存在较厚的杂填土，主要成分为建筑弃方，经过经济比较采用了强夯法进行处理。

6排水设计

城市道路路基排水设计主要是根据道路的等级、道路所在区位、道路横断面布置形式及路基类型来确定的确定所采用的排水设施，并依据《城市道路工程设计规范》、《室外排水规范》和《城市道路路基设计规范》确定地表水雨水径流量按暴雨强度计算时所需采用的暴雨强度设计重现期。

本工程位于山岭重丘的城市建成区，存在较高的挖方区与填方区，并且横断面布置方式一幅路形式，所以排水系统以管道排水系统为主，主要设施为雨水口、管道与连接管等，暴雨强度设计重现期采用二年，在较高的填方区结合路基防护设置排水边沟，在较高的挖方段，根据坡顶处的自然地面排水方向及挖方边坡的工程地质情况设置了截水沟、急流槽等设施。

7结语

综上所述，在位于山岭重丘城市路基设计中，所涉及到的设计内容是比较多的，也是比较复杂的。上述通过对某城市次干道路进行详细的设计，希望为同类工程作参考，有不足之处还望指出。

参考文献

1.《路基路面工程》（第二版）邓学均

2.《城镇道路路基设计规范》CJJ194-2013 同济大学等。