陕西省黄土地区公路路基病害防治技术指导意见

陕西省黄土地区公路路基病害防治技术指导意见（DBJTJ/T-001-2005）前言我省是黄土分布较为广泛的主要省份之一，特别是湿陷性黄土所占比例较大、面积分布较广，给公路设计、施工、养护管理等带来诸多困难，加之近年来大部分地区水毁相当严重，导致已经建成通车的多条高速公路、干线公路发生路基变形、路面沉陷、挡土墙倒塌、排水系统破坏等多种病害，特别是山岭重丘区公路发生泥石流、滑坡等严重病害，造成多条公路路基冲毁、路线中断、堵车等问题，直接经济损失多达十多亿元，给沿线人民群众日常生活带来困难，并产生了较大的社会影响，同时也影响了我省经济的快速发展。2003年11月，省交通厅针对全省公路水毁的严峻形势，委托陕西省公路学会对铜黄、西宝、临渭等高速公路、310国道渭南段和大华公路等多条水毁较为严重的公路进行实地调研，调查了路基、路面、防护工程、排水系统的水毁状况以及路基填料的特征、排水设施类型、边坡坡度、填土高度、支挡防护工程类型、地基处理方案、地下水位和地表水情况等内容，通过测量、钻探、试验、查阅设计文件与施工资料，经论证分析和专家咨询，分析了产生水毁的主要原因，提出了设计、施工、养护管理等多方面预防黄土路基病害、提高路基稳定性的措施和办法。经对调研资料的深入分析，得出了黄土地区公路路基产生路基、路面病害的主要原因可分为两类，一类是由于自然界的不可抗力原因导致的损坏，如河水决堤和泥石流冲毁等引起公路毁坏；另一类是设计、施工、养护等方面的不合理、不科学、不规范、不及时等原因造成路基、路面自身抗灾能力偏低。如设计工作的不深入、不合理、不系统导致公路和实际自然地形地貌不协调、路基排水不完善、支挡防护工程不到位、边坡坡比不合理、路基填土高度偏高；施工过程中施工质量不高，导致路基不均匀沉陷继而产生路面病害、支挡防护工程破坏等问题；管理上存在养护工作不到位、不及时和对路面产生的裂缝处治不力，使大量雨水直接进入路基，或者路基外侧积水对路基形成浸害；建设管理中存在绿化工程和公路主体工程建设脱节。这些原因综合作用导致公路稳定性差、抗灾能力低，路基、路面病害种类较多。针对路基、路面产生水毁的主要原因，参照省内外关于黄土路基、边坡、路面等取得的研究成果，结合我省近年来黄土路基设计、施工、处治等多方面的经验和教训，依据现行公路工程相关规范、规程，提出了公路设计、施工、管养等方面的一些具体技术措施，制订了《陕西省黄土地区公路路基病害防治技术指导意见》，供设计、施工、管理养护使用。第一章总则第一条：为全面提高我省黄土地区公路路基的稳定性，减少路基路面病害，延长路面使用年限，消除或减少公路水毁，增强路基抗灾能力，依据陕西省公路学会《黄土地区公路路基水稳定性调查报告》，经专家咨询，结合我省黄土地区公路工程设计、施工、养护的实际状况，制定本技术指导意见。第二条：本技术指导意见适用于我省境内黄土地区各等级公路的设计、施工、养护工作。农村公路可参照执行。第三条：在具体应用时应依据相应规范、规程的规定，紧密结合工程地质、地形、黄土特性的实际情况，采取较为合理的技术方案，达到提高公路路基抗灾能力的目的。路基设计第四条：路基的稳定性、抗灾能力与填土高度、排水、防护等工程紧密联系、相互影响，应统筹考虑、综合设计、认真施工，保证路基具有足够的强度、稳定性和耐久性。第五条：在地形、地质复杂路段确定路线方案时，应尽量避开黄土梁、塬边缘等滑坡发育地段，避免在滑坡体的中前部开挖路基。当路线通过冲沟沟头时，应考虑冲沟的成因及发展趋势，查清冲沟溯源侵蚀及侧向侵蚀能力，合理确定路线绕避沟头的安全距离。确定的路线应尽量减少对天然植被的破坏。路线确需穿过河床、湿软地基和路线位于狭窄沟谷中冲淤积高压缩性饱和软粘土时，当软基深度大于4.0－5.0米时宜优先选用桥梁跨越方案；对于地质条件复杂、地基处理难度大的高路堤，应对处治方案进行经济分析，若工程造价接近桥梁工程时可考虑采用桥梁跨越方案。第六条：原地表的处理经对我省境内已经通车的几条黄土地区高速公路运营情况的调查，特别是对已经出现路基沉陷、路面开裂路段的勘探，公路路基填土的含水量在通车一段时间（1～3年）后，路基填土的含水量比施工期间的含水量增大的幅度较大，而压实度比施工期间的压实度减小。因而在设计、施工中应采取必要的措施预防黄土路基填土含水量的变化。1.干燥类型、中湿类型的路基。应按《公路工程技术标准》规定的压实标准压实原状土体。高速公路、一级公路路基填土高度大于4.0米建议采用重夯、强夯、冲击碾碾压等方法对原地表进行处治，以消除或减少原状土的湿陷性。对于非自重湿陷性黄土地基，原地表处理深度可小于0.8米；对于Ⅱ、Ⅲ级自重湿陷性黄土地基，原地表处理深度可控制在1～2米；对于Ⅳ级自重湿陷性黄土地基，原地表处理深度可控制在1.5～2.5米。强夯、重夯、冲击碾碾压的具体夯击次数或压实遍数应根据设备性能、试验路试验结果进行确定。也可采用30厘米石灰土或防水土工布对原地表进行封水处理。若因资金问题不具备处理条件时，可采取提高路基压实标准的方法降低湿陷性，其压实度的单点值不得低于公路工程技术标准的规定。二级公路及其他等级的公路可根据工程实际情况选择合理的处理方案对原地表进行处理。2.潮湿类型路基或地下水丰富的路段。对原地表可采取换填、粉喷桩、抛石挤淤、石灰桩、挤密桩等技术措施进行处理，换填的厚度或处理深度应根据地质资料经计算后确定。对于高速公路、一级公路的湿软地基若采用粉喷桩、石灰桩、挤密桩处理时其深度应根据湿软层厚度合理确定，一般情况下不小于4.0米，同时，在处理稳定后的原地面上应设置砂砾垫层、石灰土隔水层或防水土工布，砂砾垫层一般厚度不小于50cm，石灰土垫层一般厚度不小于30cm。湿软地基经处理后应埋设沉降观测设施进行长期沉降观测，直至交工验收为止，若发现沉降量过大则应采取补救措施。3.在地形起伏多变、地表径流汇集面积较大的路段，应根据勘察、调查或试验资料，采取相应的技术处理措施，避免公路建成后发生路基病害。第七条：在平原微丘区的路段周围布设取土坑时应将农田复耕、排水、绿化、防护工程、环境保护等综合考虑，避免因取土坑的位置离路基太近而形成“高路堤”，取土坑距离路基坡脚边缘不得小于50米，路基建成后取土坑不得产生积水现象。弃土场应设置在路线主线之外，其位置应根据地形、地貌的特点，按照减少水土流失、增大造田面积、利于布设排水设施和防护工程、充分利用废旧沟渠、沟岔、坡地的原则设置。第八条：排水工程设计1.路堑边坡排水设计在设计前必须进行全面的调查，尽量使排水系统自成体系。在挖方地段或半填半挖地段挖方一侧的坡体上，应根据边坡高度和地形地貌状况，在其顶部根据需要布设一条或多条截水沟，截水沟的边缘顶面标高应低于坡面5～10厘米，圆弧过渡，使水能流畅进入，截水沟的基础应进行加固和防渗处理，建议采用预制构件进行施工，可选用U型槽或浅蝶型的结构型式，构件安装时其底部应设置隔水土工布防渗层，并对截水沟上侧土体进行修整，以防止泥土冲刷至截水沟；没有条件设置截水沟的路段，在坡顶处应设置挡水捻；在边坡中部设置的平台上应设置排水沟，将排水沟排出的水必须引至桥涵进水口或其它合理位置，避免对边坡产生冲刷，除设置急流槽和跌水外，一般不宜将水引入路基边沟中。2.路堤边坡排水设计在坡脚外侧设置的边沟（排水沟），与各种水沟的连接应顺畅。蒸发池距路基最小距离不得小于30m，且蒸发池底部应全部衬砌，同时加铺防渗土工布，四周衬砌高度不得低于2.0米；在填土高度小于0.5米排水困难的路段，或沿线房屋密集、纵坡较小的路段，可在适当位置设置蒸发池或设置渗水井。也可将路基水引至当地排污水沟。3.路床排水设计在挖方一侧存有地下水、层间水、裂隙水时应设置纵向盲沟，且盲沟水应能够及时排至路基以外，或设置横向PVC排水管将水引出路基。4.路基排水系统的完善在路基工程施工期间，地形、地貌受填、挖路基施工和取土、弃土因素的影响，使得实际地形与原设计情况容易发生较大出入，甚至部分排水系统已无法按原设计施工。路基建成后应根据地形、地貌变化后的实际情况，对原设计的路基排水系统进行详细的调查和必要补充、完善，形成完善、系统的综合排水系统。对由于施工过程或其它原因造成的路边积水、径流汇水等，应采取措施及时引出。对涵洞进出口20米范围内的基础应分层夯填压实。5.路面工程排水系统高速公路、一级公路的路面工程排水系统，一般情况下应采用集中排水方式。当路基填土高度小于1.0m时，路面排水可采用散排方式；当路基填土高度大于1.0m时建议采用集中排水方式，排水喇叭口的位置宜每间隔20-40m布设一个，在圆曲线半径低于一般值的路段，宜每间隔20米布设一个，急流槽可采用现浇混凝土、浆砌片石或砖砌且必须稳定。低等级公路路面排水可采用散排方式。新建公路路面下面层完成后的雨季或雨中，应对路面排水系统要进行巡查，根据地表水的实际汇水面积、流动方向、集中位置确定排水喇叭口的大小、位置，按照不积水、不冲刷路基的原则，重新完善路面排水系统。建议路面边缘的路边石采用大空隙的水泥混凝土以利于路面面层间水的排除，在施工过程应严格执行技术规范的要求，处理好路边石和路面基层、面层的衔接。第九条：路堑边坡设计1.设计方法。黄土高边坡的设计方法主要有两种。一是工程地质比拟法，参照相同或相似地区已建成边坡的成功经验进行设计；二是计算设计法，利用边坡稳定性计算来确定不同高度下边坡的坡型和坡比。2.设计原则。黄土路堑边坡的坡率应根据边坡高度、地形、土质类型、土体含水量、土性参数、土体稳定性进行设计。坡体高度大于20米时必须进行稳定性验算，除常规的圆弧法外，还应采用极限平衡法、裂隙法进行验算，并与工程地质比拟法比较后综合确定，稳定系数≥1.25。同时应合理的处理好边坡高度、坡比、坡型三个因素与边坡稳定性的关系。3.推荐坡型。台阶型边坡是黄土高边坡最适宜的坡型。宽平台坡型的稳定性较高，施工较为方便，对于排水和植物防护也较为有利。一般应采用“宽台陡坡”的坡型方案，按综合坡率控制。黄土地区路堑边坡综合坡率应不小于1：0.80，边坡平台宽度应不小于2.0m。4.建议值。台阶型边坡粘黄土（冲击型）单级坡高3～6米，每级高度尽量相同，坡比为1：0.4－0.6；黄土状砂黄土（风成）坡比为1：1－1.5，单级坡高5～8米，坡面采用骨架护坡防护。台阶型边坡单级坡高不宜大于8.0米，不得超过12.0米。当坡高大于40米时，在边坡中部应设8－12米的平台，综合坡率不小于1：0.8，同时应与隧道方案进行技术、经济比较。若边坡出现砂砾夹层，应尽量将台阶设在砂砾夹层下缘，并进行浆砌防护。根据已有的研究成果，黄土地区不同高度边坡设计的推荐值见附表“陕西省黄土地区公路高边坡设计建议表”。第十条：路基填土高度设计在满足桥梁和互通立交等净空要求后，应尽量采用填土高度较低的路线方案。高速公路与低等级公路、农耕路交叉时，应对分离式立交（被交线跨线桥）和提升路基填土高度设置通道方案进行技术、经济比选，一般情况下建议采用跨线桥方案。第十一条：桥梁墩台设置桥梁总体设计中，应考虑挖方边坡的稳定性及防护排水措施的实施，桥梁墩台的位置必须布置在稳定的地质、地形处。跨沟桥梁的桥台必须布置在稳定的坡体中，保证桩基的稳定性和长度的有效性，同时应与锥坡、边坡防护工程综合考虑。禁止在回填土平台布设桥梁桩基。第十二条：路基防护工程设计防护工程的设计必须严格执行设计规范的要求，应根据公路等级、气候、水文、地质、地形等条件确定，采用工程和生物综合防护体系，建议以生物防护措施为主。生物防护通常种植草木和灌木，应按照就地取材的原则，选用适宜于本地区生长的草类。工程防护措施主要有干砌片石护坡、浆砌片石护面墙、骨架护坡、坡脚重力式挡土墙、抗滑桩等，可根据地形、地貌、材料分布、造价等综合分析后合理选用。支挡防护工程设置的泄水孔，原则上采用排水管排水。受水浸泡和冲刷的防护工程必须满足抗浸泡和冲刷的要求，常水位以下应采用片石混凝土。路堑边坡所设置的护面墙高度应根据边坡土质、稳定状况确定，建议护面墙边坡坡度不陡于1：0.5，单级护面墙的高度不宜大于3米。在干燥路基、降雨量较小地区或坡体中没有额外地表径流汇入的路段，浆砌等防护工程可适当减少或不设泄水孔；对于半填半挖、挖方路段且坡体天然土质中含水量较大的路段或降雨量较多的地区，防护工程的构造物必须预留泄水孔。建议泄水孔采用预埋等断面的PVC管作为排水管，设置间距2～3米，管内直径为110～130mm，管长大于挡土墙厚度且在透水层中的管壁周围预留透水孔，纵坡0.5～1％，PVC管外周围采用与挡土墙同标号砂浆护壁。第三章路基工程施工第十三条：施工过程应严格按照相关规程、规范和设计文件等的要求进行，严禁随意施工和变更施工方案。第十四条：当采用黄土作为填料时，应选用CBR值满足规范要求且尽可能高的土质。严禁采用严重风化的石渣和膨胀土或含有腐植物的材料作为路基填料。有条件的公路项目应尽可能优先选用级配较好、含泥量小的砂砾作为路基填料。第十五条：路基施工的基本要求1.施工单位应严格按照相关规范和设计要求进行施工，施工工艺、工序、施工管理等各个环节，均应在现场监理的监督下进行。2.要根据实际情况对路基原地表进行有效的彻底处理。3.黄土路堤必须分层铺筑、分层碾压，每层的压实度必须符合设计要求，禁止层间存有疏松层或软夹层。在填挖结合部施工时先开挖2米宽的台阶后再分层回填。第十六条：湿陷性黄土的处治。湿陷性黄土作为路基填料应加强对湿陷性的处理和预防，目前主要的处理方式如下：1.强夯法根据湿陷性黄土的物理性质、场地情况、设备性能以及试验结果来确定夯击次数及能量级别。施工时按照最后两击平均夯沉量不大于5厘米作为控制标准。其优点是处理有效深度大，但工期较长、费用高。2.冲击碾压冲击碾压处理湿陷性黄土地基适宜于地形比较平坦且含水量适当的土体。它的优点是施工效率高，适合于对长路段地基的处理，一般控制最小处理长度不小于200米，但有效处理深度较小，并对牵引设备要求较高，一般情况下冲击碾压遍数不小于40遍。3.灰土挤密桩灰土挤密桩是处理较大厚度湿陷性黄土地基的有效方法之一，它的处理深度即为灰土桩的长度。灰土挤密桩适用于天然含水量较大、需要处理的厚度较大、受施工环境的约束其他处理方式不易实施的情况。一般采用梅花形布置，间距1.2－2.0米，深度4.0－6.0米。4.灰土换填灰土换填适用于对严重湿陷性黄土地基处理稳定后的隔水层，或者地表水、地下水较少且土体天然含水量不大的黄土路基地表处理，一般厚度不宜超过30厘米。也可用于路床位置设置的20厘米灰土封层。第十七条：防护工程的施工1.黄土边坡和破碎边坡不宜采用喷射砼防护。2.挖方路段路堑边坡护面墙的高度应结合绿化工程的实施，根据边坡土质情况确定。在坡体稳定的路段上，尽量减少圬工砌体工程量。3.支挡工程的基础必须进行必要的处理。在湿陷性黄土地区一般可设置石灰土垫层。4.挡土墙砌筑高出原地面1－1.5米时应预留泄水孔。采用PVC排水管泄水时，排水管周围必须用砂浆砌筑牢固，保证排水管具有一定的纵坡。第十八条：路基特殊位置的施工1.填挖结合部或半填半挖路段的路基施工，宜采用先挖台阶－分层回填－开挖路堑的施工工艺，尽量扩大回填作业面，杜绝出现原地表清理不彻底或漏压、欠压现象，加强填挖结合部位工程质量的控制，在填挖结合部应按设计要求的工艺、方法施工，必要时应埋设土工隔栅。2.科学确定“三背”处回填的措施。“三背”处宜采用强度和水稳定性好的材料，如天然砂砾和石灰土等，应用合理的压实机械施工，压实时严格控制压实厚度，同时增加检查频率。必要时在桥涵台背填筑完成后进行压浆加固处理。3.路堤填土高度大大于2.00m时，可可将路基填填筑的加宽宽宽度控制制在50ccm左右，并并保证加宽宽部分具有有较高的压压实度。第十九条：建议议绿化工程程应与路基基施工同步步进行，公公路绿化主主要应以乔乔木和绿地地为主。第四章管理与养养护第二十条：建设设管理项目法人应加强强公路建设设过程中施施工质量的的管理和同同步检查。加加强单项工工程、分部部工程的检检查和验收收工作，提提高参建单单位试验、检检测、评定定资料的真真实性。及及时处理质质量缺陷，落落实工程质质量责任终终身制，在在工程设计计年限内出出现的任何何施工质量量问题，均均应由承建建单位负责责修复。另另外，主管管部门和项项目法人应应提出合理理的施工周周期，避免免由于工期期