路基工程
1 、路基横断面
(1)横断面布置
全线采用高速公路标准建设,设计速度 120 公里/小时,路基采用整体式和分离式两种。整体式路基宽 27.0m,其中:中间带宽 4.5m(其中左、右侧路缘带 0.75m,中央分隔带 3.0m),行车道宽 2×2×3.75m,硬路肩 2×3.0 米,土路肩为 2×0.75m;分离式路基宽度为 17.0m,行车道宽 2×3.75m,右侧硬路肩宽 3.0m(含右侧路缘带0.5m),左侧硬路肩宽 1.25m,土路肩宽 2×0.75m。
(2)路拱横坡
一般路段,路缘带、行车道和硬路肩横坡为 2%,土路肩为 4%;超高路段,超高侧,路缘带和硬路肩同行车道一起超高,土路肩保持向外 4%不变,另一侧与一般路段相同。
2 、一般路基设计
(1)路基边坡
填方路基:当填土高度 H≤8m 时,全部采用 1:1.5,填土高度 H>8m 时,8m以上采用 1:1.5,以下采用 1:1.75,填方护坡道宽 1m;边沟外 1m 为用地界。
挖方路基:①边坡设一级或多级平台,各级边坡高度一般为 8~10m;②每级之间设平台,第一级与路面间设碎落台,其宽度一般为 2.0m,;③对于土质挖方边坡,边坡坡率取 1:1~1:1.25;对于坡积层较厚或岩石裂隙发育,强度低,爆破后多呈碎石土状的全风化层,一般采用 1:1~1:1.25;强风化的岩石挖方边坡采用 1:0.75~1:1,破碎程度较严重时采用 1:1。对于边坡稳定性较差路段,通过安全稳定性分析计算以及工程类比方法综合确定其坡率。根据地形地貌,并结合汇水情况确定是否设置坡顶截水沟,汇水量大、地形顺坡向的路段,坡顶开挖线外 5m设置截水沟,截水沟外 1m 为用地界。
(2)中央分隔带
一般路段的中央分隔带采用凸式,路缘石高出路面 12cm,填土比路缘石低5cm,其内种植草皮和小乔木,为防止水向路面渗透,在路面边缘处喷洒沥青防水层。超高路段的中央分隔带采用浅碟式,其内用 5cm 厚的水泥混凝土块铺砌,水泥砂浆勾缝,下设 10cm 厚砂垫层,中间设置纵向明沟并每隔 60m 设一集水井,将雨水汇集后再通过横向排水管排出。
(3)地表处理
路基填筑前应对原地表进行清理,对地表耕植土层清除的厚度一般按不小于20cm 考虑,清表后进行填前压实(按 10cm 计列压实下沉量),达到基底压实度标准后再填筑路基,必要时应进行换填或翻挖回填等。
一般路段基底压实度要求≥90%,为确保基底达到压实度控制标准,当下覆土层较厚时,采用冲击碾压,当路基段落较短(<100m),冲击碾压难以实施时,采用 32t 振动压路机补压;当下覆土层较薄时,采用正常振动压实。在地下水位高、地层土层厚,施工难以压实段落,在实施冲击碾压或者 32t 振动压实前铺筑 40cm线内挖方石渣或原有道路拆除的圬工及其他建筑弃渣。
(4)路基压实
路堤应水平分层填筑压实,分层的最大松铺厚度不应超过 30cm。路基填料不符合填筑要求时,应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。路基压实度按部颁《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)规定执行。
(5)路床处理
1) 一般填方路段
本项目交通荷载等级为重交通,路床为 80cm。当路堤边坡高度(以下简称H)≥0.8+A 时(A 为路面结构层厚),正常路段清表填前压实后进行路基填筑。根据区域内类似项目经验,考虑存在山皮土或碎石土存量不足或路床顶面回弹模量不足的情形,本阶段考虑路床顶面以下 0~40cm 掺水泥 4%,40~80cm 掺水泥 3%。
2) 低填路段
当 H<(0.8+A)时,考虑超挖并掺灰回填,路床顶面以下 0~40cm 掺水泥4%,40~80cm 掺水泥 3%或超挖回填压实。
3) 浅挖路段或土质挖方路段
浅挖路段先挖至路面底标高(含碎石垫层)后,路床顶面以下 0~40cm 采掺水泥4%,40~80cm 掺水泥 3%或超挖回填压实。路床顶部铺设一层碎石垫层。
4) 岩质挖方路段
先挖至路面底标高(含碎石垫层)后,路床顶部铺设一层碎石垫层。
(6)高填路基
路基按分层填土、分层压实的方式施工。除进行正常压实外,长度小于 100米的路堤在基底以上 8 米至下路床底面范围内每隔 1.0m 采用 32t 高性能振动压路机补压一次,每次 4 遍;长度大于 100 米的路堤在基底至下路床底面范围内每隔2.0m 采用 30KJ 三边形冲击式压路机补压一次,每次 20 遍。高填路堤应尽可能采用线内开挖的粗颗粒填料,如开山碎石土。
(7)深挖路堑
深挖路堑最大挖深在 35.38m 至 50.2m 之间,平均挖深在 17.8m 至 34.6m 之间,以右侧路堑为主,部分位于左侧,需结合地质条件、边坡稳定性和排水系统进行专项设计及施工安全评估。
硬质、中硬岩石可做路床、路堤填料;软质岩石可做路堤填料,不得做路床填料,风化严重、易溶性、崩解性、膨胀性和盐化岩石不得用于填筑路堤。填石路堤顶部最后一层填石料的铺筑层厚不得大于 0.40m,最大粒径不得大于 150mm,其中小于 5mm 的细料含量不应小于 30%,且铺筑层表面应无明显孔隙、空洞。填石路堤上部采用其他材料填筑时,可视需要设置碎石土层作为过渡层,填筑要求及质量检测同一般填土路段。对于填石路堤的路床填料,除非该路段填石料数量不足,应采用与填石路堤相同的填石料填筑,石料需进一步破解成的碎石料(不作级配要求),碎石料最大粒径应小于 100mm。
3 、特殊路基设计
(9)过沟、塘、水井
水塘底部有厚度不等的软粘土,其压缩性大,土质指标差。采用全部回填方案,施工时采取排水、挖淤、换填进行处理。对于有水或渗水潮湿的水(鱼)塘,清淤后,换填 50 厘米的石渣;对于干沟、塘,清表后直接开挖台阶分层填筑普通路基土。较小的水沟排水清淤后可按干沟处理方式进行处理。
沿线路基占压直径较大的的灌井或人工洞穴时,采用排水、抛填沙的处理方案。对于深度大于 3 米的井,开挖台阶后,抛填砂,用振动压路机压实 25 遍,每回填 50cm 土方进行振动压实,要求压实度≥93%。
(10)桥头路基处理
1) 桥头路基填筑
桥台、涵身背后和涵洞顶部的填土的压实标准,从填方基底或涵洞顶部至路床顶面均为 96%。台后填土的压实质量是桥头跳车现象的关键因素。
为了减少路基在构造物两侧产生不均匀沉降,减轻跳车现象、提高车辆行驶的舒适性,对桥梁桥台台后路基、涵洞两侧路基挡土墙墙后路基的填筑需进行特殊处理。考虑到台背回填施工时序较为靠后,石灰土养生时间短,因此本项目平原区路段台后的路基填料采用 6%石灰土。对于丘陵低山路段,优先采用碎石土回填。本项目用于台背回填的碎石土,特指粒径大于 2mm 的颗粒质量超过总质量的50%,且最大粒径不超过 100mm,经搅拌均匀后组成的土石混合料。碎石土中石料应为中硬、硬质岩石(抗压强度不低于 30MPa)。
桥梁通道台背处理范围:台背填土顺路线方向长度,按倒梯形设计,底部距基础内边缘 5m,坡率为 1:2,与一般路基填土间设置台阶,台阶水平宽度不小于1.5m。涵洞台背处理范围:按倒梯形设计,涵洞底部距基础外边缘 3m,坡率为 1:2,与一般路基填土间设置台阶,台阶水平宽度不小于 1.5m。
2)桥头地基处理
根据《公路路基设计规范》的规定,桥台与路堤相邻处工后沉降应≤l0cm,涵洞、通道处工后沉降应≤20cm,一般填方路段工后沉降应≤30cm。当工后沉降不满足规范要求时,应对地基进行处理。地基处理以强夯法为主,当距离村庄或建筑物较近时(120m),考虑本项目需要复合地基处理的桥头路段多处于坡积层,土层中含有块、碎石较多,因此采用 CFG 桩处理。
3)岩溶
经调查,本项目在岱崮镇南及平邑县城西的局部路段经过灰岩区,在寒武和奥陶系的灰岩地层中分布岩溶,岩溶大部分为弱发育,局部中等发育。
对于浅层岩溶,视溶洞的发育形态可分别采用挖除换填或镶补嵌塞对洞内进行加固;对于周边地质情况良好,水文地质条件复杂不易查清,洞内加固困难时,可视岩溶洞隙和溶槽、干谷地段的洞泾大小分别采用梁板跨越或拱跨越;对于覆盖型岩溶地区,上覆松散堆积的土体、块石、碎石,清除工作量太大,周边已经发生或存在塌陷威胁的溶洞、土洞,通过灌浆加固松散的塌陷体和周边土体。根据附近工程的揭露情况,本项目所经区域岩溶对路基基本无影响,施工中可能对桩基成桩存在一定影响,建议采取预防措施
4 、路基、路面排水
(1)路基排水
边沟:路堤边沟为梯形断面,边沟底宽为 80cm,深度不小于 80cm,内侧边坡坡率为 1:1.5,外侧边坡坡率为 1:1。考虑施工的便利性,一般采用砼预制块铺砌;
路堑边沟采用矩形(带盖板)断面,边沟底宽为 80cm,深度不小于 80cm,沟身采用现浇混凝土,盖板采用钢筋混凝土预制。
急流槽:对于一般填方路段,每间隔 24m 设置一道急流槽。
蒸发池:对于路基长段落无排水出口的路段,在路侧边沟 5 米外设置蒸发池。
截水沟:自然坡面汇水后能冲刷路堑边坡时,在距离坡口不小于 5m 处设置底宽 0.8m,深度不小于 0.8m 的截水沟,沟身采用混凝土现浇。
(2)路面排水
1)正常路段和超高段内侧路面排水
为了防止坡面冲刷,填方路段采用集中排水的方式,路侧土路肩设置拦水立缘石,并通过急流槽将路面水排至路堤边沟中,挖方路段采用分散排水,路面水流入路侧边沟。
2)超高段外侧路面排水
平曲线外侧路面水排入中央分隔带纵向排水沟,一般每 48m 设一处集水井,将水汇集后由横向管排出。超高路段外侧土路肩采用平缘石加固、铺草皮防护。
3)中央分隔带排水
一般路段中央分隔带采用凸形,下设纵向碎石渗沟及横向 PVC 硬塑料管。中央分隔带内的下渗水经碎石渗沟汇集后,通过横向排水管(PVC 管)将水排出路基。
超高路段主要采用中分带内设纵向排水明沟,将水汇集至集水井后再由横向排水管将其排出。
4)路面结构层排水
①路面基层顶部设热沥青预拌碎石下封层防止路面水下渗。
②填方路段路面结构层边部设置多孔隙水泥碎石,以排除路面结构层内的下渗水,并通过横向排水管及时将水引出路基。
③零填及挖方路段在底基层下设置碎石垫层,并在边沟底下设置碎石渗沟,通过软式透水管将水排至路堤边沟与路堑边沟连接的急流槽内。
5 、路基防护
(1)土路肩防护
为防止路面水冲刷路肩,同时为加强环境保护,路堤段土路肩采用铺草皮的防护措施;路堑段为与排水方式结合,采用混凝土预制板铺砌防护。
(2)路堤防护
路堤防护根据路基填土高度分段设置防护,路基防护采用生物防护与工程防护相结合的防护形式。
对边坡高度小于 3.5m 的路段,考虑到路面表面采用集中排水方案,推荐采用喷播植草(含灌木籽)防护;对边坡高度大于 3.5m 的路段,采用方便施工、坡面排水较顺畅的预制混凝土拱形骨架护坡防护,桥头锥坡采用六角空心块植草防护。
临水路段采用浆砌片石护面,护面高度应高于常水位 0.5m,其上部坡面根据高度分段设置防护。
(3)挖方边坡防护
1)对于最大挖方高度仅为一级且单级挖方高度 H 小于等于 3.5m 的稳定的土质边坡或最上一级的挖方高度小于等于 3.5m 的稳定的土质边坡,采用在边坡上植草灌籽绿化防护;对于最大挖方高度大于一级且单级挖方边坡高度 H 大于 3.5m 的土质稳定边坡,采用砼预制块拱形骨架护坡,骨架内植草灌籽绿化。
2)对于岩体较为完整的边坡高度大于 3.5m 的岩质边坡,采用挂网客土喷播或挂网喷混植生等防护形式,对于破碎、较破碎稳定岩质边坡,采用主动防护网+攀爬植物的防护形式,对于深挖方边坡,稳定性不足或岩体破碎存在浅层滑动时,可采用锚杆格子梁进行防护;对于岩体存在深层滑裂、坍塌时,采用锚索格子梁进行防护。
(4)其它特殊路段
桥头锥护坡部分,为避免台后排水集中冲刷,桥台尾设置跌水或急流槽、锥护坡设浆砌片石(常水位以下)或混凝土空心花砖进行坡面防护。在低洼地段,河流沿岸,桥头两侧及涵洞进出口,护坡道,排水沟等处,为防止洪水或雨水形成集中冲刷,设置浆砌片石防护。
路面工程
路面结构设计时,应根据设计交通量,使用要求及土质、气候、水文、气象等自然条件,按照就地取材、降低造价、方便施工、利于养护的原则,合理确定路面型式,并根据土质情况进行路基、路面综合设计。
(一)主线路面结构
1.K32+100~K62+100 段采用 4 厘米改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+6 厘米改性高模量沥青混合料(HMAC-20)+12 厘米沥青稳定碎石(HTAM-25)+10 厘米大粒径透水性改性沥青混合料(LSPM-25)+6 厘米高韧性抗疲劳沥青混合料(HRF-13)。
2.其他路段采用 4 厘米改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+5 厘米中粒式改性沥青混凝土(AC-20C)+6 厘米中粒式沥青混凝土(AC-20C)+10 厘米大粒径透水性改性沥青混合料(LSPM-25)+2x17 厘米水泥稳定碎石+17 厘米低剂量水泥稳定碎石。
(二)互通立交及服务区匝道路面结构
1.枢纽互通立交匝道采用 4 厘米改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+5 厘米中粒式改性沥青混凝土(AC-20C)+6 厘米中粒式沥青混凝土(AC-20C)+10 厘米大粒径透水性改性沥青混合料(LSPM-25)+2x17 厘米水泥稳定碎石+17 厘米低剂量水泥稳定碎石。
2.一般互通立交匝道采用 4 厘米改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+6 厘米中粒式改性沥青混凝土 (AC-20C)+8 厘米大粒径透水性改性沥青混合料(LSPM-25)+2x17 厘米水泥稳定碎石+17 厘米低剂量水泥稳定碎石。
(三)桥长大于 500 米的桥面铺装结构
4 厘米改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+4 厘米改性青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+2 厘米砂粒式改性沥青混凝土(AC-5)。
(四)一般桥桥面铺装结构
1.主线 K32+100~K62+100 段采用 4 厘米改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+6 厘米改性高模量沥青混合料(HMAC-20)。2.主线其他路段及枢纽互通匝道采用 4 厘米改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+5 厘米中粒式改性沥青混凝土(AC-20C)。
3.一般互通匝道采用 4 厘米改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+6 厘米中粒式改性沥青混凝土(AC-20C)。
(五)隧道路面结构
4 厘米改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+5 厘米中粒式改性沥青混凝土(AC-20C)+26 厘米钢筋混凝土+15 厘米素混凝土整平层。
(六)收费广场路面结构
28 厘米钢筋混凝土+2 厘米砂粒式沥青混凝土+20 厘米水泥稳定碎石+20 厘米低剂量水泥稳定碎石。
沥青混凝土路面对路基变形有较好的适应能力,且行车舒适、噪音低,加之山东省生产石油沥青,因此,除收费站广场采用水泥混凝土路面外,全线推荐采用沥青混凝土路面。
(1)沥青面层
结合老路面的改造,本路段新建路面拟采用三层沥青混凝土面层。SMA 在国内高速公路中已应用多年,总体应用情况良好。SMA 是一种骨架密实结构的沥青混合料,其比传统的沥青混合料具有更好的高低温稳定性、耐久性和抗滑性能。
符合表面层良好的使用功能及良好的防、排水功能的要求;本项目重车较多,所处区域冬天气温低,夏天路面气温高,推荐路面上面层用 SMA-13。密级配沥青混凝土 AC,又可分为粗型(AC-C)和细型(AC-F)。粗级配是以粗集料为主,具有表面粗糙,构造深度大,抗车辙、变形的性能较好等特点,且其造价较 SMA 低,因此路面中、下面层采用 AC-20C、AC-25C。
(2)基层
水泥稳定碎石基层具有早期强度高、水稳定性较好的特点,在国内许多省份大规模应用,技术工艺基本成熟,但水泥稳定碎石会产生温缩、干缩裂缝使路面产生反射裂缝,雨水进入基层后,在交通荷载作用下,会产生唧浆现象,导致基层强度降低,加速路面破坏;石灰粉煤灰稳定碎石基层优点是温缩、缩性较水泥稳定碎石基层好,后期强度高,且工程造价相对较低,但由于增加了细集料含量,抗裂、抗冲刷性能不如水稳碎石。水稳碎石和二灰碎石基层在山东已建和在建高速公路中应用广泛。考虑项目地材优势,基层推荐使用水泥稳定碎石。
考虑半刚性基层反射裂缝导致路面的早期破坏,本项目在基层和面层之间设沥青碎石柔性基层。目前山东省普遍使用的柔性基层为大粒径半开级配改性沥青碎石结构(LSPM,孔隙率为 13%~18%),LSPM 结构的路用性能优势在于:①骨架作用强,抗车辙性能好;②空隙率大(13%~18%),排水性能好;③可有效地减少半刚性基层的反射裂缝。因此,柔性基层推荐采用大粒径半开级配改性沥青碎石。
(3)底基层
根据地产材料情况,遵循合理选材、经济合理的原则,适应于本工程的底基层材料有水泥稳定碎石、二灰土、水泥土和水泥石灰稳定土等。根据沿线材料供应情况,推荐采用水泥稳定碎石底基层。
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