路基纵坡优化设计变更的提出_论证及效益_刘胜友

1、铁道値路路基纵坡优化设计变更的提出、论证及效益刘胜友(中铁十五局集团冇限公司河南洛阳471013)摘 要 通过浦南高速公路IX标段K115+ 280- K118+ 818我纵坑调空优化设计变更.改善线形、降低填方高度、 增强路基稳定性、减少软基处理范團、节约耕地、实現填挖方均衡.加快工程进度.并节约工程造价.提侣在高速公 路施工前尽量对线位进抒优化设计.节约投资。关键词 公路路基 纵坡优化调整 设计变更中图分类号 1412 3文献标识码 A 文章编号 1009- 4539 ( 2011) 02 - 005304Proposition Argun entation and Benefits of

2、OptmalDesn Change h Roadbed Longitudinal SlopesLii Slirngyou(：hina R“ib ay 15$ Bunw (» nxip (2o i. tl , l.uoyaiig 471013. Chha)Abstract Thrcui tie adjustnent and opt in al desgn diange of B4 Sect i)n K 115 + 280 K 11 8+ 818 Sector knigitud hal sl()es of Punaii ExpirsjMax tile liie slia|)e is in

3、 pnivnl filliig helil is decivased roiill)e(l slabilily h increased soft Ibiuidalion treaknent areas aie ivcIuch! fam land is saved a balanced fill fig and excavatbn k tea lizecl with a faster <x>n- stiucti)n speed aixl hss engrieerhg coal Th is |Niper alwcutes an optin al desn of tie liir p()

4、s iti)ns l)ef)ie highw ay mn- slni(*li)n £>r savbig invrshi rutKey words n>a<ll)Hi oplin al adjuskn mt of bngitudhal sbpe (les gn diaiige2011(21 531994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 铁道値路2011(21 #1994-2012 China Academic Journal Electronic

5、 Publishing House. All rights reserved, 铁道値路1工程概况浦南高速公路B4标段K115+ 280 K118 +818段位于福建省建阳市将口镇境内，穿越“鸡爪” 地形，以高挖方边坡为八级，高度56 8 hl位于 KI17+ 1力处;最高填方边坡为三级，高度22 95m, 位于K116+ 325处,其中填方高度在10- 22m之间 的路段长约L 4 kino挖方路段地质主要以亚黏土、 砂质亚黏土、变粒岩为主；填方路段为软土地甚，表 层以淤泥质土为主，卜部以残积土、亚黏十为主，设 计采用换填砂砾及砂桩处理。主要匸程帚为：挖方 66 2万填方142万m 挖淤10

6、 5万m 砂桩 32 6万叫预应力锚索6 212 m,涉及构造物10个, 其中盖板涵X道恻管涵1道机耕通道1道。2原设计线位主要指标（见表1）表1原设计平曲线主要要素交点桩l;转角半径An曲线长度An外距/in曲线起点曲线终点K115 +212 218左转6(i 846 47700967. 64914L 635K1I4+70(1 185K115 +667 834KJ16 +024 429右转39. 78() 8670()691. ()1547 066K115+667. 834K116 +358 849KI16 +左转1 100611 ()182L 215K116+K116 +668 (J792

7、1. 512 8635& «4997 L 867K1I7 +326 951右转2(1 066 721 375694. ()6722 75KI16+971. 867K117 +665 9MK1184-()88(f)a左转2<i 399 561 37583A 54438 558K117+665. 934K118 +499 4782011(21 #1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 铁道値路2011(21 #1994-2012 China Acad

8、emic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 铁道値路收稿 H 期:2009-05- 22 修回 HW1： 2010- 06- 20铁道建筑技术 RALWAY CONSTRUCT ON TECHNOLOGYK114+ 700 185- K118+ 499 478之间均为 S型平曲线,K1 18+ 499 478- K118+ 944 419之间为2011(21 #1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights rese

9、rved, 铁道値路血线段原设计纵坡分布及竖曲线要索见表2表2原设计纵坡分布及竖曲线要素起点桩号腌程终点桩号締程坡度滋坡长An坡长最大值加/值尿曲线半径R/m切线长r/m外距/m备注KI 14+ 95()/190. 4M15+ 435/182 155-174852 513 (XX)162 51. 016凹曲线K115+ 435/1K1 155M15+ W0/I86 195(1 85053 2)0 (XI)1601. 28凸曲线K115+ 940/1 滋 195K116+ 56()/171 315-246206 46 (XX)192i 072凹曲线KI 16+ 56()/171. 315K117

10、+ 290/20() 5154730«0()87 5(1)3006凸曲线XI17+ 29O/2(U 515K118+ ()90/168 515-48()0800213 5(1)135Q 675凹曲线K118+O9O/16K 515K118+ 670/156 915-25«0L 520 (XI)150Q 563凹曲线K1184- 670/1% 915K119+ 510/152 565-(15870铁道建筑技术 RALWAY CONSTRUCTON TECHNOLOGY 2011(2155© 1994-2012 China Academic Journal Elect

11、ronic Publishing House. All rights reserved, 铁道値路铁道建筑技术 RALWAY CONSTRUCTON TECHNOLOGY 2011(21#© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 铁道値路3纵坡调整优化设计提出理由该段路荃土仃方比较集中，工程量大，挖方 66 2力填方142力填挖方极不平衡，借方 76力m需要通过线外征用林地5()乩软爆处理工 程量尢占用田地较多。为了节约田地、少占林地、 通过合理增加挖方深度

12、、降低境方高度，改善路荒 稳定性，减少软兀处理范围，实现填挖方均衡加快 施工进度，并节约投资，在遵循变更设计“三不降 低”的原则F,维持该段线路平而线形不变，对纵坡 进行调整优化变更设计。4纵坡调整控制要点K117 + 060- K117+ 300段为深挖路段，边坡最 高处位于KH7+ 177左侧，八级边坡，高度达56 8皿 属高边坡，设计采用片右屉挡土墙、锚索框架、浆砌片 仃方格及植草综合防护形式。此处挖方深度-旦加 深边坡高度将会随着增加，为确保边坡稳定,必须增 加大帚的边坡防护。因此在纵坡调整时此处开挖深 度只能控制在增加1 2 in,不能增加高边坡的级数, 确保调坡后的髙边坡开挖台阶数

13、不变。K 115 + 620 K 115+ 721段挖方边坡，边坡高度 30m以内。K115+ 721- K115+ 760处于山凹，填方 址大高度达2()mo K115+ 76()KI15+ 852处于半填 、卜挖路段.左侧为三级填方边坡填方虽人高度达 25 78山右侧为四级挖方挖方，加高处为五级挖方边 坡，位于K115+ 831处.边坡爲度达36 663 m,此处路 族地面横坡较陡，路茲横向稳定性较差,将纵坡压低, 降低填方高度仃利于路革横向稳定，IL少占农m ；右 侧挖方边坡地形平缓，局部为馒头形倒坡，纵坡压低 后边坡高度不会增加太多,对调坡仃利。5纵坡调整方案综合考虑调坡对边坡高度、填

14、挖方均衡及路肚 稳定性影响，将原设计K115+ 435变坡点延长至 K 115+450保持- L %的纵坡不变。为了降低填 方高度，增加挖方深度，改善线形，取消K115+ 940 变坡点，将廉设计变坡点K116+ 560移至KU6 + 565处,通过试坡，在K115+ 450- K 116+ 565段设 H- 1%的纵坡，使变坡点K 116+ 565高程较原变 坡点K116+ 560高程降低0 565 m。为了确保 K117+ 177处髙边坡髙度基本不增加同时减少 K 11 7+ 30()往大甲.程方向的填方高度.将原变坡点 K117. 290向小里程方向移至K117i 235在K116 +

15、565 K1 17+ 235段设置 儆 的纵坡，在K117 + 235 K118+ 04()段设置-3就的纵坡.保持KU8 + 670变坡点不变，将变坡点K118 + 040与K118+ 670直接拉坡形成- L 8我的纵坡。考虑竖曲线放小半径、平曲线包竖曲线及填挖方 平衡的原则，在K115+ 450处设置半径/? = 40 000 m 的凹形竖曲线，切线长T = 140 nu外矢距E二 0 245 m:在K116+ 565处设置半径/?= 8 000m的凹 形竖曲线,切线长T= 200 m外矢距£=2 5 m:在 K1I7+ 235处设置半径/?= 6800 m的凸形竖曲线，切 线

16、长 7= 258 4m,外矢距 £ = 4 91 ni 在 K118+ ()40 处设置半径R= 18 000 in的凹形竖曲线，切线长T = 157 5 m,外矢距£=0 689 nu在K118+ 670处设置半 径R= 22 000m的凹形竖曲线,切线K 7* = 148 5m, 外矢距E二0 501 mo纵坡调整前后纵断面对比示意 见图lo6纵坡调整后线位主要指标（见表3）7纵坡调整方案论证7. 1边坡稳定性论证原设计挖方放高边坡位于K117+ 177处.纵坡调 整后此处挖深増加L 3K7 iu边坡高度由原设计的 56 8m变为59 98m,高度增加3 18m,边坡级

17、数不 增加，该处边坡坡率与防护形式不变（见图2）o经设 计院验算边坡稳定性不受影响满足设i+要求。铁道建筑技术 RALWAY CONSTRUCTON TECHNOLOGY 2011(21#© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 铁道値路铁道建筑技术 RALWAY CONSTRUCTON TECHNOLOGY 2011(21#© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House

18、. All rights reserved, 铁道値路表3变更后纵坡主要扌旨标起点桩号備程终点桩号船i程坡度n>坡长An/值/%曲线半径R/m切线长F An外距hx备注KI 144- 950/19(1 4KI 15+ 450/181 900-1. 750()()0 740 (X)()14(1 0(1 245凹曲线KU5+ 450/181. 900KI 16+ 565 /170 750-1. 01 115 058 0002002 50()凹曲线KI 16+ 565/170. 75()KI 17+ 235/197 55()46707 66 8002584. 91凸曲线KI 17+ 235/1

19、97. 55()KI )8+ 010/168 57()3. 6805 0L 7518 (X)()157. 5(I 689凹曲线KI 18 + ()40/16& 57()KI 18+ 670/156 915- 1. 85630 0I 3522 (X)()14& 5(I 501凹曲线KI 18+ 670/156 915KI 19+ MO/152 565587()铁道建筑技术 RALWAY CONSTRUCTON TECHNOLOGY 2011(21#© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House

20、. All rights reserved, 铁道値路铁道建筑技术 RALWAY CONSTRUCTON TECHNOLOGY 2011(21#© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 铁道値路图2K117+ 177纵坡调整前后横断面对比示意调坡后使K115+ 479K115+ 608地而横坡较 人的填方路皋高度平均降低2 3m左右，K115+ 760 K115+ 852半填半挖路段填方高度下降6 5 m左 右（见图3）,极人地提高了该段路卑橫向稳定性，并

21、减少了填方数量。图3 K115+ 813纵坡调整前后横断面对比示意7. 2线形优越性论证原设计K1I7+ 290 K118 + 090段纵坡-做， 长度800 m为设计时速100 km、纵坡为 戲的坡长 设计限值,调坡后纵坡变为-3 6%,坡长805 nt改 善了纵坡线形，提髙了行车安全性。煤设计K116+ 560处坡度变化值达6做，设 置 R 二 6 000 m. T= 192 g E 二 3 072 rn 的凹型竖曲 线;通过调坡后，K116+ 565处坡度变化值降低为 先，设 E/e= 8 0（X） nt T = 200 m E = 2 5ni 的凹型 竖曲线，极人地改善了线型，提高了彳

22、亍车舒适度。7. 3经济指标论证通过调坡使K115+ 443 K115+ 479段填方路 基高度平均降低L lm, K 116+013 K1 16+ 097段 填方路基高度平均降低7 4叫K116+ 221-K116+ 527段填方路基高度平均降低3 4in, K116+ 527 K1I7+ 000段填方路基高度平均降低1 m, K117 + 364K118+ 500段填方路基高度平均降低L 4m 实现了填挖方革木平衡,填方数帚减少42 Jj m K 中借土填方数帚减少68力利用土右方数眾増 加26力m 节约农田14 2亩，减少征用借七场林 地29 3亩,节约工程造价743万元。7 4节约工期

23、论证本段线路长3 538 kin,调坡前挖方数园为66 2 万nJ填方数暈为142力m3;坡度调整后挖方数虽 为92 1丿jm；填方数量为100万挖方增加25 9 Jj m填方减少42 )i m工期主要受填方控制， 此段路族安排两个填方施匸作业面4台压路机进 行计算每天可完成填方6 000 m减少仃效施丁天 数42/0 6= 70 d考虑河天土方路荒不能施工，可节(上接第29页)7 3有效控制炭质页岩地系隧道变形的方案选定炭质页岩隧道开挖Z后后的变形及应力释放 特点人致为：受围岩层理结构影响人膨胀变形速 度快，变形时间长松散圈人(一般大于5 m),无收 敛稳定对支扩|结构破坏性主要表现为隧底隆

24、起、 边墙开裂等,暴省时间长容易造成塌方等现象。根 据炭质页岩隧道开挖后的特点应严格遵循“管超 前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支扩、短台阶、速封 闭、快成环、二衬紧跟”和“加固用岩，改善变形、先 柔后刚，先放后抗、变形附够”的施工原则施匸 具 体方案如下：(1) 开挖前严格按照设计要求打设小导管，并 认真实行注浆，必要时町以提高注浆压力。(2) 掘进爆破已松动爆破为主,每一循环的进 尺控制在0 8 L 0 in,避免进尺过长，装药量过人 而扰动围岩。(3) 隧道开挖采用短台阶，每个台阶的长度12 能满足作业空间为准.一般应控制在35讥仰拱 根据不同的岩性应即时跟进在松桂1号隧道的施 工中仰拱到下台阶的距离一般控制在1() 15 mo 衬砌距离下台阶的距离控制在4()m以内。(4)