渭北中西部山区公路高填路基与弃土场结合布置方法研究

任建洲，赵弋舟，涂 川

(中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西 西安 710065)

山区公路由于需要克服地形起伏较大、沟谷纵横、地质复杂多变的难点一般会产生大量的弃方量，而且由于沿线沟谷发育，跨线构造物设置比例高，为此弃土场和桥梁的设置较为普遍。本文结合泾河东庄水利枢纽工程进场道路的实际布线情况，提出了高填路基结合弃土场布置的设计方法，不仅利于消化弃渣、减少桥梁构造物的设置，也大大节约了工程造价，在此类地区具有代表性，最后从工程实施的实际情况分析了此方法的经验和适用性。

陕西渭北中西部山区地貌形态基本上受构造控制，地势北高南低，地貌类型以中低山、黄土丘陵和黄土台塬为主，地形起伏大，地质复杂多变。公路路线布设在跨越大型冲沟时会出现桥梁和高填均有一定可行性的情况。桥梁方案一般具有泄洪断面大、占地面积小、施工工艺成熟、造价偏高的特点，而高填路基在路基稳定和压实质量控制等方面存在难点，但工程造价一般较低。鉴于此，本文结合工程实际，提出高填路基加弃土场的综合设计方案，可在保证路基稳定的前提下有效解决道路弃渣(方)，较适合渭北中西部山区道路建设实际，在工程应用上取得了一定的效果。

1 项目简介

泾河东庄水利枢纽工程位于陕西省渭北中西部山区，咸阳市淳化、礼泉两县交界东庄村附近的泾河主河道上，是陕西省“十二五”水利发展规划中首选的重大防洪骨干水利枢纽工程。进场道路为连接现有礼泉县道X215 至枢纽低线施工区的主要道路。本论文仅以进场道路路右岸部分作为案例进行论述。右岸部分由右岸对外交通结合段与右岸明线段组成，右岸对外交通结合段起点自礼泉县道X215东庄村南，经老坟坡面后跨小老池沟设回头曲线，终点至纳家坡;右岸明线段起点接右岸对外交通结合段终点，终点至跨泾河大桥桥头。由于路线起终点间距离较近，起终点高差的限制，路线走廊带唯一。两条道路情况如表1所示。

表1 道路基本情况表

2 路线方案比选论证

2.1 右岸对外交通结合段

如图1，路线在跨越小老池沟时拟定了2 个方案，A 方案在小老池沟设置半径为61.576 m 回头曲线后跨小老池沟，采用高填路基和弃土场相结合的设计思路，过小老池沟后在北侧坡面展线下行。B方案在小老池沟设置半径为69.236 m 回头曲线后沿小老池沟南侧继续下行，在K28+207 处架设小老池沟大桥跨越小老池沟。详细比较如表2。

图1 小老池沟(对外路结合段)局部比较一

表2 小老池沟局部方案比较表一(对外路结合段)

2.2 右岸明线段

路线在K2+968 至K3+096 间需再次跨小老池沟时也存在高填和桥梁2 种方案，为此在同样的线位处做了桥梁和高填路基加弃土场方案比较，不同之处在于此处弃土场位于路基左侧，小老池沟上游。如图2所示。详细比较见表3。

图2 小老池沟(右岸明线段)局部比较二

表3 小老池沟局部方案比较表二(右岸明线段)

经过表2和表3可以看出，桥梁方案造价较高，高填路基加弃土场方案整体造价低，虽然占地较多但是因占用土地为荒地和林地，因此推荐采用高填路基加弃土场的综合设计方案来跨越小老池冲沟。这样做不仅有利控制工程造价，同时也有利于消化道路沿线弃渣，有利于控制施工周期。经计算路基与弃土场结合设计的路基整体安全性系数均大于1.25，满足规范中对路基整体稳定的要求。2 处弃土场与路基结合设计平面图见图3、图4。

图3 小老池沟(对外路结合段)弃土场与路基结合设计平面图

图4 小老池沟(右岸明线段)弃土场与路基结合设计平面图

3 弃土场和路基稳定性及压实质量控制

3.1 弃土场和路基相结合段整体稳定性

为保证路基和弃土场整体稳定，本工程采用Slide—6.0 软件对2 处路基和弃土场整体稳定性进行了计算，计算方法按照《公路路基设计规范》(JTG D30—2004)中相应要求以及数值分析理论，路堤的堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性宜采用简化Bishop 法(图5)进行分析计算，稳定系数 Fs按式(1)计算。

图5 简化Bishop 法计算图示

式中:Wi为第i 土条重力;αi为第i 土条底滑面的倾角;Qi为第i 土条垂直方向外力;Ki为第i 土条稳定系数。

根据地勘报告中黄土的计算力学参数取值为:黄土天然密度1.88 g/cm3，渗透系数量级为10－7cm/s，凝聚力为 12.09 kPa，内摩擦角为 22.7°。弃渣填土:天然密度1.88 g/cm3，凝聚力为0 kPa，内摩擦角为20°，对外交通结合段下游弃土和路基相结合的弃土路堤是整体稳定的，稳定系数1.638。如图6。

图6 对外路结合段路堤和地基的整体稳定性(K=1.638)

右岸明线段弃土场和路基填筑料主要为石渣，计算中选取了K3+020 典型断面采用SLIDE 软件进行计算，根据地勘报告中岩石的计算力学参数取值为:天然密度2.8 g/cm3，凝聚力为0 kPa，内摩擦角为35°。弃渣填石:天然密度2.8 g/cm3，凝聚力为0 kPa，内摩擦角为35°。经计算其上游弃渣加高填路基的路堤是稳定的，稳定系数1.757。如图7。

图7 右岸明线段路堤和地基的整体稳定性(K=1.757)

3.2 压实质量控制标准

对外路结合段为土质路基回填，要求对填料——黄土采用强夯的路基处理方式，同时对路基压实度要求上路堤不小于94%，下路堤不小于92%。弃土要求分层碾压，弃土场边缘压实度不小于90%，一般部位要求不小于85%。

右岸明线段路基为石料回填，要求石质填料采用分层振动碾压，同时路基压实质量控制标准(填料为中硬石料)为上路堤孔隙率不大于22%，下路堤孔隙率不大于24%，回填弃渣孔隙率不大于25%。

除此之外，在两处高填路基和弃土场结合设计处需周密布置排水措施，保证路堤和弃土场周边地基排水畅通。

4 工程实施中的问题

经过各级审查，上述路线方案通过审查并付诸实施。但工程实施中也暴露出一些问题，主要有如下两个问题:

1)由于施工管理不善引起的弃方不足。由于弃土场和路基填方在设计阶段是按照环保的要求严格进行调配的，但施工过程中经常出现弃渣沿线乱弃乱倒，一方面破坏了生态环境，另一方面造成了路基和弃土场的填筑方量不足。

2)边坡防护不及时带来的水土流失，施工过程也看到在已完成路基填筑的路段，由于边坡防护不及时造成的水土流失问题。

5 结论

在渭北中西部山区采用高填路基加弃土场的总体布线方法有效控制了工程造价，有利于消化沿线弃渣，缩短了施工周期，在本地区有广泛的适用性。同时也看到由于施工管理和边坡防护等问题导致的一些问题，为此要在工程管理方面加强监理和现场管理工作，确保工程的顺利实施。

［1］王正民，杨崇民，鲁平印.复杂山区环境条件下公路路线方案的比选论证——以西汉高速公路宁陕连接线为例［J］.中外公路，2009，29(4):276 －279.

［2］吴华金，张林洪.山区公路选线［M］.北京:人民交通出版社，2012.

［3］谭 鹏.山区高速公路弃土场基本特性及其稳定性分析［D］.重庆:重庆交通大学，2010.