高原、严寒地区高速公路路基改扩建处理措施分析

桂 彬 （安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

本次研究基于对青海省黄瓜梁至茫崖（省界）高速公路工程项目的设计、施工环节处理措施进行分析，从而准确找出在高原、严寒地区对高速公路路基改扩建设计及施工的重点、难点和相应解决措施。

该项目位于青海省海西蒙古藏族自治州茫崖市，经过大乌斯山脉，属高原大陆性气候，昼夜温差大、全年多风少雨、高寒缺氧。海拔高程2800～3400m，地势大致为北东高、南西低。不良地质为风积沙、泥石流，特殊岩土为盐渍土。

1 盐渍土路段路基改扩建处理措施

项目区沿线普遍存在不同程度的盐渍土，主要分布于洪积平原。地层岩性主要以细砂、砾砂为主。由于本地区地表蒸发强烈、气候干燥，水对盐渍土的稳定性影响较小。

全线盐渍土路段总计169 段，总长度为101.934km，占路线总长的67.91%。其中弱盐渍土总计120 段，总长度73.444km；中盐渍土总计42 段，总长度25.885km；强盐渍土总计3 段，总长度0.942km；过盐渍土总计4 段，总长度1.663km；二级公路整体式路基已经实施的总长度为15.459km，共30段。

1.1 弱盐渍土按照一般路基处理

弱盐渍土路段总计120 段，总长度73.444km，占全线盐渍土路段的72.05%，其中弱-氯盐渍土总长为17.273km、弱-亚氯盐渍土19.989km、弱-硫酸盐渍土10.128km、弱-亚硫酸盐渍土26.054km。由于弱盐渍土对路基影响较小，从节省工程投资考虑，不进行专门处治，但应保证一定的填土高度，并做好防排水措施。

1.2 中～强（过）氯盐渍土路段

①低填浅挖盐渍土路段

低填浅挖处理深度至路床底，换填优先选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料，路床底部均匀铺设两布一膜土工合成材料隔断层，低填及挖方段新旧路床底部铺设的两布一膜隔断层纵向搭接50cm以上。

②填方盐渍土路段

对于中-过盐渍土路段，路基采用挖台阶（台阶反坡）+换填非盐渍土的处理方式，并在基底铺设土工隔断层。

对于一般填方路基，土工布铺设宽度为路床底部宽度，对于低填浅挖段路基，为路床底部两侧超宽1m 铺设。具体纵向及横向搭接宽度参照相应土工合成材料规范。且按照咨询意见，隔断层的路拱横坡不应小于2%。

按照外业验收意见，取消了土工膜上、下层面设置的中粗砂保护层，为了防止土工布隔断层被挤（压）坏，土工布上、下层填筑时，尽量采用不含有未筛分砾料的粗颗粒土填筑。且按照咨询意见，明确高速公路路床填料不应采用细粒土质砂砾弱氯盐渍土回填。

2 新旧路基衔接处理措施

本项目主线改扩建段落新旧路基采用挖台阶+土工材料的搭接方式，挖台阶宽度要求，路床按80cm 高、2.0m 宽开挖，路堤按1.0m 高、1.5m 宽进行台阶开挖，并将台阶设置为向内倾斜的反坡。一般填方段路床底部横向满铺一层双向高强土工格栅，路基基底根据回填材料铺设一层双向土工格栅或土工格室（基底为碎石路段）。根据施工图咨询意见，低填浅挖段及挖方基底段只需在路床开挖台阶。土工材料需搭接时，搭接宽度不小于20cm。为保证压实质量，尽量采用大型压实设备碾压施工，合理确定碾压遍数及最佳含水率。对于大型机械无法压实的边角部位及工作面较小部位，采用超宽填筑碾压或人工小型机具压实的方法，并对拼接部位加强压实度检测，满足设计要求（拼接段新建路基的填土压实度较一般路段要求提高1 个百分点实施），如图1所示。

图1 新老路基拼接设计图

图2 Ⅰ型～Ⅳ型挡水埝断面图

3 路基排水衔接处理措施

3.1 排水设计原则

本项目的排水设计根据项目区域地形特点、环境情况及构造物设置要点，以因地制宜为原则，采用“防、疏、堵、截”综合治理手段，优化完善排水设计。

全线通过设置边沟、排水沟、急流槽、平台排水沟、截水沟、导流坝及挡土埝等排水构造物，并配合桥涵设置、改沟及综合修坡措施，将水引出路基之外，散排或排入天然沟塘等水系之中（工程建设尽可能不改变原有水系）。

本项目属于高原大陆性气候，年平均气温低，气温年较差、日较差变化较大。多年平均降水量在45mm，年蒸发量平均3072mm。路基排水依据该地区降雨强度以及相邻国道G315 水毁现状进行设计。

3.2 改扩建排水设计处理措施

改扩建的排水设计是对既有道路排水系统的改良和优化，对项目地区既有气候特征与水文地质条件、既有道路的排（积）水设置情况、不良地质的详尽调查，综合设置改扩建排水措施，具体如下。

①排水沟

由于项目所在区干旱少雨，一般路段不设置排水沟，直接散排。经过城市路段在路基两侧均设置排水沟。

根据本项目环境影响报告书具体要求，在尕斯库勒湖湿地区域内设置连续贯通的防渗边沟、防渗排水沟，并将水流汇集在收集池内，同时在边沟和排水沟及收集池底部铺设防渗土工布（即在一般排水沟底部包边铺设土工隔断层，防止沟底渗漏）。

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

b.设置上边坡防护路段，每级设置2.0m 平台，挖方边坡平台设40cm×25cm 矩形平台排水沟，采用8cm 厚预制C25混凝土，结合急流槽的设置，将坡面汇水引出路基以外或引入自然沟渠。

②急流槽

为了防止坡面冲刷，边沟、排水沟、截水沟出水口等受地形限制落差较大时，均设置C25现浇混凝土矩形急流槽，槽底设置消力设施，降低冲刷势能，防止槽底掏空。

③截水沟

本项目在部分挖方路堑坡顶外5m处设置坡顶截水沟，坡顶水通过倒虹吸、坡面急流槽或者顺坡（短距离内地势起伏较大，能找到填挖交界泄水口）排至路堑边沟。

④挡水埝

根据沿线地形和汇水量大小，路基排水中增设挡水埝，挡水埝采用I～Ⅳ型挡水埝。

其中I 型～Ⅱ型挡水埝，适用于K4+060～K84+500 段，Ⅲ型～Ⅳ型挡土埝适用于K84+500～K149+000段。

加固挡土埝及挡土埝需分层填筑、压实，坑洼处需找平，填筑时以黏性土为宜。

加强老路排水措施，提高老路防排水等级。对设施冲刷严重、构造物等级不满足排洪需求的路段进行整治，老路土坝冲毁路段增设现浇混凝土防护。

由于桥涵出水口高程较低不能满足过水需求，应横向开沟把通过导流坝及挡土埝汇集到桥涵的地表水顺畅排出或引到铁路桥涵或空旷地段，如图3所示。

图3 导流坝布设平面图

桥涵进水口位置，在桥涵进水口范围进行刷坡，使导流坝汇集的地表水顺畅流入桥涵构造物。

4 桥涵过渡段处理措施

为保证压实质量、尽量避免桥台跳车，桥涵台背设置过渡段，过渡段长度根据桥头填土高度（或涵洞通道处理高度）与桥台形式确定，涵洞段长度L（m）=2H+3，中、小桥桥段长度为L（m）=2H+4，大桥桥段长度为L（m）=2H+5，H 为路基填土高度。

台背采用粗颗粒土回填，路床及路堤填料最大粒径应符合相应规范要求，粗颗粒土的最小粒径不小于0.1mm。桥涵台背填料，每隔2m 使用液压夯机进行液压补强，过渡段路基压实度不应小于97%。

5 路基防护设计方案

本项目防护类型的选取要综合考虑以下两方面因素，一方面项目区域干旱少雨，植被不易成活，另一方面防护措施兼顾稳定性的同时减少圬工体积。

5.1 一般填方路段

当路堤边坡高度不大于3.0m 时，采用刷坡处理，不再采取防护措施。

当路堤边坡高度大于3.0m 时，采用预制C25 混凝土拱形骨架护坡防护，骨架内进行填土。填高10m 以内采用一坡到顶防护方式，配合设置挡土墙，尽量不采用分级设置平台的方式，防止平台积水、溃坡。

预制安装结构施工步骤为根据设计预制所需的预制件并进行相应的养生；根据设计复测放样，标出拱形骨架开挖线，削坡至设计坡率；设置10cm 左右厚度的垫层，垫层采用M10 砂浆；自下而上安装相应的预制件；采用水泥砂浆勾缝；对拱形骨架内进行培土整平。

①护脚墙/重力式路堤墙

对于填方高度较大、地面较陡路段，为了收缩坡脚并防止侧向滑移，设置护脚墙/重力式路堤墙。

②护坡

对于部分有少量积水，待路基完成后，有可能对边坡有冲刷的路段设置C25 混凝土护坡，其高度比设计水位高出50cm。

5.2 挖方边坡

对于挖方边坡高度不大于3.0m 的土质路段，设置边坡坡率为1：1.5，采用刷坡处理。因项目区域干旱缺水，植物不易成活，故不做防护。

对于挖方边坡高度大于3.0m 的土质路段，采用C25 预制混凝土拱形骨架防护，骨架内填筑片石满铺，坡高10m以内一坡到顶，配合设置路堑挡墙稳定坡脚。

5.3 桥头路段

桥头路段防护（桥头10m 范围内），对于桥头堤边坡高度小于等于3.0m 的路段，采用刷坡处理，不再采取防护措施。当路堤边坡高度大于3.0m 时，边坡坡面采用预制六棱块混凝土满铺防护。

5.4 泥石流路段

路基迎水面外侧设有导流坝及（加固式）挡土埝截水措施的，拱形护坡的拱脚基础埋深按1.0m控制。

路基迎水面外侧没有设置导流坝及（加固式）挡土埝截水措施的路段，拱形护坡的拱脚基础埋深按所在段落最大冲刷线以下50cm控制，且不小于1.0m。

5.5 低填浅挖路段

路基右侧（迎水面）设置挡土埝路段，对于路基填高较小以及浅挖路段进行削土坡，防止地表水漫过路面。削土坡沟槽底距坡脚不小于3.0m，路基边坡坡脚处理成圆顺的流线形，与路侧削坡地面自然衔接，削土坡沟槽底宽不小于1.0m。

6 结论

本文依托高原在建项目，对高寒地区的高速公路路基改扩建难点、要点进行了设计、研究，保证了路基改扩建处理措施的有效、可行、经济、适用，并实践于项目中。目前在国内对于高原、严寒地区高速公路改扩建项目类型仍需要继续探索，在应对恶劣天气的同时，还需要对该区域特殊性岩土的地基处理及相应的防排水设施进行详尽调查与研究，从而做到有的放矢。希望本文研究、实施的路基改扩建处理措施可以对类似的项目提供参考。