道路路基设计过程中的稳定性研究

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摘要：道路一直是人们离不开的交通基础，路基是道路的根本，它影响着道路整体的稳定性，提高路基稳定性可减少路基病害的发生，本文以厦成高速公路玉兰枢纽互通路段边坡设计为例，简述边坡处理方案的确定。

关键词: 路基设计；稳定性；整改

Abstract: the road is not transportation infrastructure, embankment is the fundamental path, which affects the stability of the whole road, improve the stability of roadbed can reduce the occurrence of roadbed disease, based on the mansion into highway interchange between yulan hub sections slope design as an example, this paper describes the determination of slope treatment scheme.

Keywords: roadbed design; Stability; corrective

中图分类号： U213.1 文献标识码：A文章编号：

引言

随着我国经济水平的不断提高，国家和政府部门对道路的修建和整改也越来越重视。设计道路时考虑的因素包括很多方面，其中最重要的因素就是道路路基的稳定性。在道路的建设上，保证道路有坚实而稳定的路基状态，是路基设计过程中最重要的任务，也是保证车辆行驶安全的一个重要条件，因此对于道路路基设计过程中的稳定性进行研究具有非常重要的现实意义。

一、道路路基的稳定性原理

路基是路面的基础，它和路面共同承担行车荷载的作用。路基的稳定性，除了施工质量等因素外，—般取决于边坡和地基的稳定性。路基的内在质量应具备三个要求：

（1）具有足够的整体稳定性：路基的稳定是相对的，是由路基的整体决定的。当路基在外界应力作用下，岩石间无位移或位移量能控制在某一个标准内，就可以认为路基是稳定的。

（2）具有足够的强度：路基的强度主要取决于岩石的强度，如果填料具有良好的级配，并碾压密实，尽可能使岩石破碎，就可以在一定程度上保证路基的强度。

（3）具有足够的水稳性：路基的稳定性会受自然因素的影响，特别是受雨水的影响较大。因此，路基需要具有足够的水稳性来保持路面的安全。

简而言之，就是路基要达到“密实”、“均匀”和“稳定”的使用要求。

二、影响道路路基稳定性的因素

1. 路基的病害

影响道路路基的稳定性是综合性因素，不能孤立于一个方面，首先需要从路基的病害入手，探究影响路基稳定性因素，路基主要有以下病害：

（1）路基沉陷：其特征是路基表面产生较大的竖向位移。

（2）路基边坡的塌方或滑动：塌方或滑坡是指路基边坡土体沿着滑动面整体向下滑动。

根据路基的病害进行分析，分析得出影响路基稳定的因素主要表现自然因素和人为因素两个方面。

2. 影响公路路基路面稳定性的自然因素

（1）地形，平原地区地势平均，很容易保证路基的稳定性；但山岭丘陵地区的路基强度与稳定性不易保证。

（2）地质，各种土质的抗碱强度、抗水能力是不一样的，沿线岩土的种类、成因、岩层的走向、风化程度等都会影响路基的稳定性。

（3）气候，公路沿线地区的气温、降雨量、降雪量、冰冻深度、日照、年蒸发量、风力、风向等，影响路基路面的水温状况。

（4）水文与水文地质，地面径流、河道的洪水位、河岸的冲刷、地下水位、地下水移动都会影响路基路面的稳定性，如处理不当，往往会导致路基路面产生各种病害。

3. 人为因素

行车荷载的作用、路基路面设计、施工及养护是否正确等都会影响路基的稳定性。另外，由于人类不合理地开挖，或在斜坡上建房，都有会引起斜坡变形破坏。

三、 道路路基稳定性计算分析

1. 路基的受力情况分析

一般情况下，在路基自身的荷载能力与车轮转动的摩擦荷载能力共同作用下，路基处于受力的状态。圆形的荷载压力的控制主要是针对的是地基的垂直应拉力，其计算的公式主要如下：

F=P/(1+2.5(Z/D) （1）

在车轮的荷重作用下，路基垂直应力与深度成正比关系。

2. 边坡稳定性设计的计算参数

路基稳定性会随着环境的变化而变化，边坡稳定性计算公式为

（2）

3．边坡稳定处理方案

本文主要以厦成高速公路玉兰枢纽互通K45+540~K45+660段左侧边坡为例，该路段的土质特征为：以粉质粘土为主，粘性较好，切面较光滑，含少量石英质沙砾，原岩结构基本已遭破坏，仅见残余母岩结构，矿物成本已蚀变为次生矿物或粘土矿物，土质已经不能很好的满足路基建设过程中稳定性的要求。

经稳定计算得到该坡面稳定系数为0.867，是一种不够稳定的状态，安全系数还不够高，为了满足高速公路基础建设过程中安全稳定性要求，拟对边坡稳定进行加固设计，期望通过合理的设计提高稳定性系数，满足安全施工的需要。

工程设计采用以下两种提高安全稳定性的方案：方案一采用锚杆框架加固边坡；方案二采用放缓边坡骨架植草。这两种方案均能达到提高边坡稳定的目的。

方案一，锚杆框架，设计结构图如下图所示：

方案二，放缓边坡+拱形骨架植草，设计结构图如下图所示：

方案比较：

通过对上述两个方案的分析，结合设计对整个项目的预算额和稳定性系数进行计算，计算结果得出，方案一的工程造价是124.349万元，稳定性系数是1.205，方案二的工程造价是84.783万元，稳定性系数为1.212，仅从造价和效果这两个方面来看，会倾向于选择方案二。然而，项目需要综合各方面的因素进行考虑。方案一的主要特点是：占地面积小，土方开挖量小，环境破坏小，但是造价高，施工工艺复杂，施工难度较大。方案二的主要特点是施工工艺简单，造价较低，但是占地面积大，土方开挖量大，自然环境破坏大的特点。综合上述各个方面的因素分析，本工程设计中使用方案一进行边坡加固处理。

四、加强道路路基稳定性措施

对于路基稳定性的加强，不仅需要在施工过程中要严格控制好路基的施工质量，还需要对自然因素带来的病害做好预防措施。

1. 施工质量是保证道路路基稳定的先决条件

在建设路基的过程中需要做到以下几点：

（1）改善路基基底，增加滑动面的抗滑力或减少滑动力，最大程度减少边坡滑动情况。

（2）选择较大颗粒填料嵌入地面，从而增加基底接触面的摩擦系数。

（3）设置支挡结构物。当坡脚很薄并且伸得过长时，可设置石砌护脚、干砌或浆砌挡土墙等。

2. 水的防治措施

影响路基稳定性的另外一个很重要的原因就是水的含量，那么要对水含量采取一定的控制措施。影响路基的水流可分为两大类：地面水和地下水，所以控制地面和地下水分含量，可分为地面排水工程和地下排水工程两类。

对于公路路基的稳定性及路面的使用寿命还受排水设计的影响，公路排水设计应包含以下两个方面的内容：其一，可直接在路基顶面设置由各级配料组成的全宽透水性排水垫层减少地下水、农田排灌水对路基稳定性及强度的影响；其二，采用挖基坑的方法将路表水（比如堆积的雨水）迅速排出路基之外，最大限度地减少路表水对路基、路面质量的影响，保证路基尽可能避免因排水不畅或路表水下渗而导致的路面结构和使用性能的下降。

3. 坡面防护

对于加强边坡稳定可利用种草和铺草皮防护的方法，如果坡面冲刷轻微，且土质路堤和路堑边坡的环境有利于草类生长的话，就可以用种草和铺草皮来防止表面水土流失、固结表土，最终增强路基的稳定性。一般平铺草皮、平铺叠置草皮、方格式草皮和卵石方格草皮等四种形式就是常用的铺草皮方法。

选用草籽比较注意的环节就是土壤和气候条件这两个方面，通常适合的草种需满足容易生长、根部发达、叶茎低矮、枝叶茂密这几个特点，最好采用几种草籽混合种植，以便形成良好的覆盖层。

4.锚杆的使用

在道路路基稳定性设计过程中，为了提高路基的稳定性，会经常有选择的使用锚杆。锚杆在道路路基设计过程中具有如下的作用：悬吊作用，锚杆穿过软弱，松动不稳定的岩土体，通过提供足够的拉力防止岩土体的滑落和塌移；挤压加固作用，在一定的范围内形成压缩区，锚杆相互之间形成压缩带，通过整体加固，路基稳定性增强，承载力提高；组合拱作用，在锚杆固力作用下的地层间相互挤压，层间的摩擦阻力增大，内应力和挠度大大缩小了，从而增强了地层的承载能力。随着实践活动的不断深入，锚杆在路基稳定性设计过程中得到了越来越广泛的应用。

结论

本文主要通过对道路路基设计过程中的稳定性进行研究，在阐述道路路基稳定性原理的基础上对道路路基的病害及其产生的原因进行分析，并以厦成高速公路玉兰枢纽互通路段边坡数据为依据进行实例分析，通过对两种设计方案的比较分析，推荐了一种相对更合适的设计方案。希望本文的研究能为工程施工和相关研究提供一些积极的参考意见。

参考文献

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