2016年中国冻土地区公路设计与施工技术行业规范—一般路基设计规定

2016-11-09 02:42

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一、一般路基设计

（一）、一般规定

1、路基设计应收集气象、工程地质及冻土物理、力学试验等资料。改建公路设计还应收集既有公路路况、病害调查及病害防治资料。

条文说明

公路路基作为线形结构物，要跨越各类不同的地貌单元、地层岩组、构造体系以及各种特殊的不良地质现象，因此路基设计之前，应做好全面调查工作，以便充分考虑多年冻土地区特殊的气候条件、气温波动、地质条件和冻土环境对路基基拙、结构形式、填料、施工方案和养护维修的要求，根据公路等级、行车要求和自然条件，做出正确的设计。

2、路基设计应考虑地表水对多年冻土的不利影响，采取措施疏导地表水，做好路基排水防护设计。

条文说明

路基两侧积水渗入路基及地下，会改变多年冻土的温度环境，导致多年冻土融化，诱发多年冻土病害，因此在多年冻土地区加强路基排水设计至关重要。

3、存在多年冻土层的挖方路基，应采取封闭保护措施，避免冻土层长期暴露吸热引起边坡病害。

4、路基填筑应选择不冻胀或弱冻胀及弱融沉性的土石填料。严禁使用富含腐殖质的土、草炭土、泥炭土、草皮以及冻土作填料。

5、多年冻土地区路基设计应考虑冻土地区生态环境特征，注意植被的保护，路基两侧200m内不得随意取土。

二、低填浅挖及零填挖断面结构设计

1、低填浅挖及零填挖断面路基的设计应根据路段的水文、地质条件和多年冻土的含冰量条件等进行设计，并应进行不同处治方案的经济与技术可行性比较。不宜采用路基填土高度小于0. 5m和开挖深度小于0. 5m的低填浅挖及零填挖断面路基设计方案。

条文说明

多年冻土地区的低填浅挖及零填挖断面地段是最容易产生融沉、冻胀及冰害的地段，为了保护冻土应尽量避免低填浅挖及零填挖断面，但为了满足公路工程路线技术标准的要求，此类路段仍会出现，因此应尽量减少或缩短其数量或长度。

2、路基下多年冻土中的富冰冻土、饱冰冻土、含土冰层等高含冰量冻土厚度不大，且埋藏深度小于或等于3. 5m时，宜采用全部清除换填的路基设计方案，如图5. 5. .2所示。换填底部应填筑不少于0. 5m厚的水稳定性好的透水层，并做好基底的纵向排水和边坡防护。

3、路基下多年冻土中的富冰冻土、饱冰冻土、含土冰层等高含冰量冻土厚度较大，埋藏较深，全部清除换填困难且不经济时，可采取部分换填的保护多年冻土路基设计方案，如图5. 5. 3所示。路基高度与换填深度之和不应小于路基设计临界高度与天然上限之和。换填材料应选用保温和隔水性能好的戮性土或设置XPS板等保温隔热层。路床应设置厚度不小于0. 5m的水稳性好的粗颗粒土;基底应设置厚度不小于0. 5m的砂砾或粗颗粒土毛细水隔断层。

4、公路等级较低，路基下多年冻土层中的含冰量较小且埋藏较深，采取部分换填设计方案无法保持路基稳定时，可采用预融多年冻土的路基设计方案。

三、路堑设计

1、路堑设计应考虑区域气候条件和冻土条件，遵循保护多年冻土的原则设计。

条文说明

开挖路堑由于将多年冻土直接暴露在大气中，造成夏季的热融沉陷、边坡热融滑塌，冬季路基路面冻胀。当有地下水存在时，还会边坡挂冰、涎流冰上路等病害。因此应遵循保护多年冻土的原则进行路堑设计。

2、多年冻土地区路堑设计应包括换填隔热设计和支挡结构防护设计。富冰冻土、饱冰冻土及含土冰层等高含冰量地段的路堑，应采用基底部分或全部换填以及坡面保温等措施。

3、换填隔热设计应包括确定断面形式和处理措施、计算边坡隔热层和换填厚度、验算边坡稳定性和基底强度。采用的断面形式和处理措施应避免多年冻土受外界热扰动及水侵蚀。断面形式可参考图5. 6. 3-1和图5.6.3-2设计。

4、路堑坡顶宜采取设置截水沟、挡水捻等措施，防止上方自然坡面地表水危害边坡。

5、路堑边沟应设置防渗隔断层。采用宽浅边沟时，沟底宜采用“两布一膜”等复合土工膜铺砌防水。

6、深路堑断面可采用上保下挡的支挡形式。支挡结构形式宜采用钢筋混凝土L形挡土墙或锚杆锚定板挡土墙，如图5.6.6所示。设计时应考虑挡土墙在水平冻胀力作用下的稳定性，并应满足路堑边坡冻土保护措施设置要求，挡土墙基础应埋置于稳定后的人为上限以下0. 3一0. 5 m或落于基岩上。

四、路基防排水设计

1、路基地表排水设施设计应考虑地表水文条件、地形、冻土类型等因素，宜远离路基坡脚。严禁在路基坡脚附近设置可能造成积水的地表排水设施。

条文说明

公路路基的修建，改变了地表水流的自然状态。当公路工程排水设施不良(如地表排水不畅，排水沟堵塞，沟壁及沟底渗漏等)时，往往造成路堤坡脚或路堑截水沟积水，产生沿基底的横向渗透、路堑边坡渗水及路基土过度潮湿等现象。由于多年冻土地区的降水集中在气温较高的6 }9月，水中积蓄了较多的热量，当水渗入和透过路基路面及基底时，因其放热和基底冻土的吸热而产生的热交换作用，促使冻土融化。冬季又因气候严寒，地基土中的水冻结体积膨胀，导致路基产生融沉、冻胀及边坡滑塌等病害。因此，路基地表排水设施应适当远离路基坡脚。

2、边沟断面形式及尺寸应根据地形地质条件、边坡高度及汇水面积等确定，边沟沟底纵坡宜与路线纵坡保持一致，不宜小于0. 3%。土质边沟应采取措施防止由于反复冻融循环和冻胀引起的边沟两侧塌崩和雨水冲刷导致的严重下渗。浆砌片石等刚性边沟应采取措施防止冻胀和不均匀沉降引起的开裂和损毁。娅口路堑和冻胀严重路段，宜采用宽浅的干砌边沟或U形预制拼装边沟，其下应设置20cm厚的砂砾层，并在砂砾层中增设“两布一膜”复合土工膜。

3、路基地表排水沟宜采用宽浅形式，以减少对多年冻土的热干扰，也可采用梯形断面或三角形断面。排水沟断面尺寸应根据地表径流设计，底宽不宜小于0. 6m，深度不宜大于0. 4m，边坡坡度宜采用1:1，当为未腐朽及半腐朽的泥炭时宜采用1:0.5一1‘1，当为软塑及流塑状的豁性土、含一定数量赫性土的粗粒土时宜采用1:1.5一1:2。

4、应合理选择排水沟设置位置和坡度，并应与桥涵或天然河沟相沟通，组成有效的排水系统。纵坡过大时宜采用草皮或干砌片石加固;采用干砌片石加固时，其两侧与底部应铺设“两布一膜”防水土工膜，防止排水沟渗漏和冻胀破坏。

5、当路基地形一侧较高或挖方边坡一侧的山坡汇水面积较大时，宜在路基上方一侧lOm以外设置挡水捻。当路基两侧地势相对平坦，路线纵、横坡不大，路线线位相对较低时，可设置连续挡水捻，并使挡水捻与涵洞和排水沟相顺接，阻止路基以外的地表水靠近并侵蚀损毁冻土路基。挡水捻的顶宽宜不小于1.0m，高度宜不小于0. 8m，内侧边坡坡率宜为1: 0. 5一1:1，外侧宜为1:1.5一1:2。

6、在土质松散并夹有较多的碎(砾)石的山坡地段，挡水捻易因渗漏而产生基底冻胀、涎流冰、边坡坍(滑)塌等病害时，应加强地表防渗漏(流)和防冲刷处理。对土层松软易渗漏及流速较大可能引起冲刷的地段，可加大挡水捻尺寸并进行铺砌加固。对雨(雪)水易流动的未风化碎砾石坡面，除设置挡水捻外，也可在挡水捻;外侧坡面下一定深度增设一层防水土工膜，阻挡坡面层间水向路基下汇集和渗透。

五、挡土墙设计

1、位于横坡陡于1=5的斜坡上的路基，路基边坡过高或与公(道)路、输油管、光缆等建筑物相互干扰的路基，可设置支挡结构物收缩坡脚，并应符合以下规定:

（1）、挡土墙类型选择应综合考虑工程地质、水文地质、冲刷深度、荷载作用、环境和施工条件以及工程造价等因素，宜采用预制拼装工艺施工的轻型、柔性结构，不宜采用重力式浆砌片石挡土墙。

（2）、多年冻土地区挡土墙设计应注重基础埋设的条件和设计荷载的计算。勘察阶段应对挡土墙地基基础进行综合地质勘察，查明地基地质条件和地基承载能力;设计阶段应分析预测挡土墙对冻土环境产生的影响，确定必要的冻土环境保护方案和植被恢复措施;施工阶段应采用合理的施工方法，减少对冻土环境和相邻路基段的不利影响。其他内容可参考现行《公路路基设计规范》( 3TG D30)的有关规定。

（3）、当需要减少水平冻胀力时，可采用柔性结构挡土墙，或采取墙背设渗水土、保温材料隔热层，并在最下一排泄水孔下设勃性土或复合土工膜隔水层。

2、挡土墙扩大基础宜采用混凝土拼装基础或桩基础，扩大基础埋设深度应不小于工点处多年冻土天然上限的工.3倍。扩大基础埋置于高含冰量冻土中时，基础底面下应铺设0. 50m厚砂石垫层，垫层应宽出基础底面各边0. 5m。在高含冰量冻土中，不宜采用现浇混凝土基础。在低温冻土中采用灌注桩时，宜采用低温早强混凝土。

3、挡土墙的设计荷载除计算土压力外，还应考虑作用在基础上的冻胀力和墙背上的水平冻胀力。水平冻胀力与土压力应按寒季和暖季分别进行计算，水平冻胀力和土压力不应叠加。其计算应符合以下规定:

（1）、作用于墙背的主动土压力作用范围应根据多年冻土人为上限位置确定。当墙背融土足够厚，破裂面可在融土内形成时，可按库仑理论计算;当墙背融土较薄，破裂面不能在融土内形成时，应结合多年冻土人为上限计算破裂面，取冻融界面上的内摩擦角和砧聚力计算土压力，当冻融界面确定困难时，也可按库仑理论计算。

（2）、冻融界面上的内摩擦角和砧聚力应由试验确定。无试验资料时，可参考表5.8.3取值。

六、过渡段设计

1、融区与多年冻土地区过渡段路基设计应遵循既防治冻胀也防治融沉的原则，按多年冻土段的要求设计。融区(季节冻土区)路基设计应以防治冻胀为主，在多年冻土地区应以防治融沉为主;融区与多年冻土地区过渡段路基填土高度不宜小于1. 5m，路堤底部宜设置毛细水隔断层，当公路沿线石料丰富时，路基结构可采用片块石路基。

2、高含冰量冻土不同地温过渡段的低温段应按相对高地温段要求设计。高含冰量冻土与少冰、多冰冻土过渡段，应分别按高含冰量冻土的要求设计。

3、填挖过渡段路基纵向过渡段设计中，挖方段应进行基底换填，换填厚度可参考式(5.6.3)确定，并应将挖方路段设计方案向填方过渡延伸，在填方段路基中宜设置隔热层。填方段换填基底除应与挖方地段换填基底顺接外，还应设置沿路线纵向的排水坡，向路堤填方方向排水。

4、当地表横坡大于1:3时，路基基底应开挖台阶，台阶纵断面方向长度应不小于200cm，横断面方向应不小于100cm，台阶高度应不小于30cm，并设置2%向内倾斜的横坡。路基实际填土高度应满足填方路段路基设计高度的要求，当不满足时，可在路面结构层下合适位置设置隔热层，其厚度不宜小于6cmo

5、路基与桥(涵)过渡段路基设计长度不宜小于20m，且不宜大于50m，应合理设置路基强度过渡段且避免大面积开挖对多年冻土的破坏。路基高度应不小于当地路堤设计高度;当小于路堤设计高度时，应回填保温隔热性能良好的填料或设置隔热层。

条文说明

因路基与桥(涵)刚度差异，导致路桥(涵)过渡点易出现不均匀沉降，因此在路桥(涵)之间设置一定长度的过渡段，使路桥(涵)之间的刚度逐渐变化，防止或避免桥头跳车现象。路桥(涵)过渡段路基设计长度不宜大于SOm，是为避免大面积开挖对多年冻土的破坏。