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•软土。
本测设路段K16+400〜K21+800、K32+000〜
K35+000、K36+000〜K39+000、K65+600〜K68+276、K72+600〜K76+140、K77+175〜K81+003、K85+380〜K88+000分布着厚度、埋深不等的淤泥质粘土。
根据不同路段的填方高度及构造物的荷载情况采取深层搅拌桩复合地基对其进行处理。
•砂土液化。
南宫区段,由于地下水埋深较浅,加之处
于地震裂度叫度不稳定区,当地层20m之内存在饱和粉细砂
时,对该区段的砂土液化现象加以设防。
•砂土。
由于风积成因,K10+000〜K18+000、K22+500〜
K24+500、K71+000〜K74+000段分布着沙丘和沙地,该区段的风积砂呈粉砂状,结构松散,易被水冲失,路基设计施工时,本路段填料从测区外运,或对粉土掺以粘性土进行路线经过区域分布着几段厚度、埋深不等的淤泥质亚粘土,其埋藏深度可分为以下四种情况:
大于8米路段,埋深5-8米、厚度小于3米路段,埋深5-8米、厚度大于3米路段,埋深
小于5米路段。
根据近年来软基处理方法的发展实践,深层水泥搅拌桩处理地基具有钻孔简便、处理深度较大、效果明显可靠等特点,淤泥质土经过注浆后,在作用范围内的土由松散状固化为体积大、重量轻、坚硬耐久的固结体。
根据初勘地质资料,粘性土标准贯入值都小于10,砂土标准贯入值都小于20,采用深层水泥搅拌桩处理后可以满足对地基的沉降变形和稳定的要求。
2、砂土液化
在宁晋东部、新河、南宫区段,由于地下水埋藏较浅,加之又处于地震烈度叫度次稳定区,地表以下20米范围内
存在饱和粉细纱并且遇地震时,既有可能产生沙土液化现象。
对地面以下20米范围有松散粉砂层存在的路段,采用振冲碎石桩复合地基提高地基的抗液化能力。
振冲碎石桩在地基中形成渗透性良好的人工竖向排水减压通道,可以有效的消散超静孔隙水压力的增高,防止砂土液化,加快地基的排水固结。
加固后砂土地基的密度增加、砂土地基经过预震后
抗液化能力也有所提高,同时对粘性土通过置换和排水固结起到加固作用。
对淤泥质亚粘土与粉沙等液化土层同时存在的路段也采用振冲碎石桩处理。
3、表层风积砂
细砂,结构较为松散,易被水冲走。
项目所在地区地处华北平原,施工取土困难,路基填土仍采用就近取土方案,设计时采取路基上路床0〜30cm范围内掺加6%石灰,下路床30〜80cm范围内掺加4%石灰。
4、路基冲击碾压
路线所经地区表层土的CBR值普遍较低,加上设计时低填土路基路段较多,为确保路基的强度,在清表完成后用振冲式压路机碾压一遍,以提高路基的CBR值。
5、关于路基的CBF值
《公路路基设计规范》规定,路基填料最小强度如下表表5-1
项目分类
路面地面以下深度
填料最小强度(CBR)(%)
填料最大粒径
(cm)
高速公路、一级公路
填方
路基
上路床
0〜30
8
10
下路床
30〜80
5
上路堤
80〜150
4
15
下路堤
150以下
3
零填及路堑路床
根据沿线取土所作的CBR式验来看,K0+000〜K86+500段
CBR普遍低于4.0(局部路段甚至仅为1.5),占路线总长度的64%大于4.0的路段为K86+500〜K135+501。
为提高路基强度,路基上路床0〜30cm范围内掺加6%石灰,下路床30〜80cm范围内掺加4%石灰。
当路基填土高度小于(1.5+0.7)2.2米,并且土基的CBR小于3时,地表以下的土基还要另外再做处理,因此土基的CBR低于3.0段路基不宜小于2.2米.
6、行洪区路基高度的确定
防洪评价结论提供的设计洪水位为28.2米,路基高度按
《公路路基设计规范》JTJ013-95要求,设计水位加壅水高、
波浪侵袭高,再加安全高度0.5米确定,最小路基高度确定为29.0米,平均填土3.3米。
5.4路基防护工程设计情况
沿线路基防护是本着“因地制宜、经济适用、美化景观”的原则,设置的防护措施主要有混凝土格网护坡,浆砌片石护坡等。
(1)当填方边坡高度小于4.0米时,边坡采用植草防护稳固边坡。
(2)混凝土格网护坡:
对于填土高度在4米以上、桥头锥坡、互通立交等填方路段,采用砼网格式加固护坡,同时在网格内植草绿化。
(3)浆砌片石护坡:
在滏东排河至西沙河之间路段处于新河分洪区范围内,路基在行洪时受水流冲刷,为防洪需要路基边坡采用M7.5浆砌片石进行全坡面加固,护坡厚度为0.4米,护坡与土坡之间设0.1米厚的砂砾垫层,基础采用M7.5浆砌片石墙式基础。
(4)三维土工网垫撒草籽方案的比选
随着高速公路建设的发展和土工合成材料的推广应用,近年来在边坡防护中出现了三维土工网垫撒草籽方案的边坡防护,该方法工程造价与格网防护大体相当,但受沿线气候条件限制,须人工洒水养护,后期养护费用较高。
而且,边坡高度大于4米时,受暴雨冲刷的防护效果未得到充分验证。
经分析,认为该方法适用于格网的辅助防护及城市附近等对景观要求较高、养护条件较好的局部路段,不宜大面积采用。
5.5取土、弃土方案及节约用地的措施
路线所经过的地段位于河北平原区,属于重点产粮区,沿线地形平坦,没有突起的山丘和土坎可作为取土场地。
全线路基平均填土高度在2.5-3.0米之间,对土源的需求量较大。
根据外业调查结果,结合地方实际情况,初步提出两个取土方案:
1、沿线两侧挖沟渠、鱼塘集中取土
结合地方经济发展和水利工程建设,同地方政府签订协议,开挖鱼塘和沟渠,尽量深挖窄取。
此方案占地少,是较理想的取土方案。
此类土源需在施工图阶段进一步落实具体
地点
2、路基两侧浅挖宽取
在路线两侧选择经济效益较低的土地作为取土场,取土时先将表层30厘米耕植土推至旁边堆放,取完后将表土推回,平整后复耕,取土深度控制在1.5米以下。
路基取土问题是公路建设十分敏感的问题,在下一步的工作中,在路线方案确定后,应事先计算出较准确的路基填方数量,然后就沿线集中取土及临时占地取土的问题与当地政府和有关管理部门协商,进一步落实土源。
5.6路面结构类型的比选论证
1、交通组成、交通量及轴次换算
根据《工可报告》及《工可补充材料》,交通组成如表5—3路面设计采用标准轴载BZZ—100,设计使用年限:
沥青混凝土路面为15年。
车型
大客
车
小客
小货
中货
大货
拖挂
合计
构成比
例(%)
5.3
28.7
13.5
30.1
9.2
13.8
100
将预测交通量换算为标准轴载,计算得到设计年限内一个车道上的累计当量轴次最大路段983万次,最
小路段683万次,设计时采用最大值,设计弯沉0.244mm路面设计是以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标来计算路面结构厚度。
2、路面结构及厚度计算
根据本路交通量、路基设计、筑路材料等具体情况,结合省内外高速公路建设的成功经验,参照最新的科研成果,按照规范的理论和公式进行试算,最终选定两个方案进行比选,按当量轴次最大路段983万次计算得到的路面结构见表5—3。
表5-3
项目
推存方案
比较方案
干湿类型
中湿
代号
I
n
上面层
4cm中粒式抗滑表层
5cm中粒式抗滑表层
(AK—16A)
面
中面层
5cm中粒式沥青砼
6cm中粒式沥青砼
层
(AC—20I)
6cm粗粒式沥青砼
7cm粗粒式沥青砼
下面层
(AC—25I)
封层
IcmSBR改性沥青封层
1cmSBR改性沥青封层
基
上基层
19cm水泥稳定碎石
18cm水泥稳定碎石
18cm石灰、粉煤灰稳定碎石
下基层
底基层
18cm石灰土或一灰土
17cm石灰土或一灰土
总厚(cm)
71
72
1推荐及比较方案采用目前国内高速公路路面面层最常
采用的三层式结构,最常用的厚度为15cm(4cm上面层+5cm
中面层+6cm下面层),其中上面层采用改性沥青并适量掺加纤维,中、下面层采用普通沥青混凝土。
上面层级配类型采用AK—16A并适量掺加纤维,改善了沥青混凝土的多方面性能,尤其是路面的抗裂性能与抗疲劳性能。
中面层、下面层均采用密级配,即现行规范中的I型沥青混凝土,沥青均选用符合“重交通道路石油沥青技术要求”的70号普通沥青,石料选用石灰岩。
2基层水泥稳定级配碎石和石灰粉煤灰稳定级配碎石两种基层结构,经我省近几年在高等级道路上的使用,证明均为高强、综合性能较好的基层结构。
二者的主要区别是水泥稳定级配碎石强度形成快,早期强度高,受气候制约小,施工时间紧凑;
二灰碎石的早期强度低,施工拌合碾压成型时间一般不受控制,强度形成慢,雨季及秋后施工对强度影响较大,但石灰粉煤灰稳定级配碎石也有造价低,后期强度高,裂缝较少等优点。
3路面底基层选定。
河北省平原区内砂砾料缺乏,因此,河北平原区境内修建的公路大多采用石灰土、水泥土、二灰
土等稳定土类底基层,通过多年的探索和实践,这一结构是
成功的,取得了很好的建设经验。
因此,在本路段设计中底
基层采用稳定土类,考虑本段粉土较多,同时,石家庄市、
邢台市热电厂均有大量的粉煤灰储备,因此,本路段路面底基层选用二灰土。
4路面厚度确定,采用本段内最低的累计当量轴次683
万次进行计算,底基层可减薄4cm,由于相差较少,因此按
交通量逐个分段采用不同的厚度意义不大,整个路段采用相同的路面厚度。
5河北省境内已建高速公路路面结构对比
表5-4
已建公路名
称
甘日
基7层
累计轴次或
设计弯沉
上基
下基
京张公
轻车
方向
4cm密级配
(AC-16I
型)
5cm密级配
(AC-20I
6cm密级配
(AC-25I
20cm水泥稳定
级配碎石(5:
95)
38cm水
泥稳定天然砂砾
(5:
95)
0.152
路
重车
8cm密级配
38cm水泥稳定
40cm水
0.089
京沪公路
20cm水
泥石灰稳定十(3:
6:
91)
省境内已建高速公路路面结构上面层级配类型大多采用
AC-16I型,上面层级配类型采用16A尚数首次,施工中
应加强配合比设计,必要时应配合试验路段,以确保路面质
量。
路基、路面排水设计原则及设计情况
由于路线所处平原区地形自然坡度很小,路基范围内的
积水全部通过排水沟排除较为困难。
根据本路段所处地形,土质、水文、气象等情况,本路段路面及边坡采用分散排水与集中排水相结合的方式,并尽量在路基两侧设置排水沟将积水引离路基。
1、路基排水,沿线采用的路基排水设施主要有边沟、排水沟、急流槽等。
1边沟。
边沟设置在K72+430.00〜K72+480.00挖方路段,
以汇集路面水和路基附近少量的地面水,并通过急流槽汇入排水沟。
边沟断面型式为梯形,并采用M7.5浆砌片石铺砌
加固。
断面尺寸:
底宽0.6米,深0.6米。
2排水沟。
排水沟设置在填方路基的两侧或一侧,以汇集路面水、坡面水,并将其引到附近较大的排洪沟渠内。
在地形平坦排水无出路的地段,将排水沟尺寸加大,这样排水沟不但可以排引水流,同时还可以起到蒸发池的作用;
排水沟形式:
排水沟断面为梯形,断面尺寸为底宽1.0
米,沟深1.5米,沟底及沟壁不予加固铺砌,以利于积水缓慢下渗,同时排水无出路时可起到蒸发池的作用。
3急流槽。
地面自然纵坡较大时,设纵向连接边沟的急流槽,采用M7.5浆砌片石
2、路面排水
1路面排水采用沥青砂拦水带配急流槽的集中排水方式。
在全线桥梁两侧桥台以及通道两侧沿路线方向5-10.0
米范围,增设桥头急流槽,防止桥头和通道两侧路面水冲刷桥台构造物或集聚在通道内形成积水影响通行。
2考虑路面层间水的排出,为排除通过路面接缝、裂隙或空隙以及由路肩渗入并滞留在路面结构内的自由水,在路肩位置(基层上)设碎石排水层。
3超高路段路面表面排水,全路段平曲线半径均大于规范规定的不设超高平曲线半径,不设置超高。
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